EP0997698A1 - Clapet de retenue de matiere pour une tremie d'alimentation - Google Patents
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- F27D3/10—Charging directly from hoppers or shoots
- F27D2003/105—Charging directly from hoppers or shoots using shutters
Definitions
- the present invention relates to a material retaining valve for a feed hopper, in particular a feed hopper of a shaft furnace.
- valve material flow retention and adjustment designed to equip a hopper for the supply of a shaft furnace fitted with a rotary distribution chute variable tilt angle.
- This valve includes two registers in the form of spherical caps, the relative movement of which allows the section of passage symmetrically around the central axis of flow of the material.
- the registers are arranged in a sealed chamber, located directly below hopper. At its lower end, this sealed chamber is fitted with a sealing valve, which can be pivoted from a lateral position, in which it is sheltered from the material discharged from the hopper, in a closed position, in which it is transverse to the flow axis of the matter.
- the sealing valve is applicable by an axial translational movement on a seat.
- the latter surrounds peripherally the discharge opening of the hopper and is provided with a sealing surface facing downwards, i.e. in the direction of flow of the material.
- a device as described in the document EP-A-0062770 knows how to give complete satisfaction from the characteristic point of view flow adjustment and gas tightness point of view. Its height of assembly and its high cost price are disadvantages some, when it must for example equip a blast furnace of reduced size.
- This valve comprises a movable closure member arranged below a fixed seat.
- a pivoting mechanism allows the organ to pivot shutter between a closed position, in which the shutter member is pressed tightly against the seat, and an open position, in which the shutter member is located outside the flow of material flowing at across the seat.
- a feed hopper for a blast furnace may contain loads of very different particle sizes, such as by example: coke with a particle size of 50 to 100 mm; ore with a particle size of 2 to 20 mm; pellets with a particle size of the order 25 mm. Since the valve of document US-A-4,514,129 is not designed to act on the flow of material flowing from the hopper through the valve seat, it is necessarily necessary to accept that a hopper containing a load having a finer particle size, empties faster than a hopper containing a filler with a larger particle size. To still guarantee distribution of the material as uniform as possible on the loading surface, we then act on the speed of rotation of the distribution chute of the charge.
- the object of the present invention is to provide a check valve for material for a hopper, which acts on the rate of discharge of the hopper, without subjecting its shutter member to excessive erosion and without cause asymmetry in the flow of matter.
- this objective is achieved by a valve according to claim 1.
- a material check valve conventionally comprises a main seat, which is provided with a passage opening for the discharge of the contents of said hopper, a movable closure member and a drive mechanism.
- the latter is suitable for driving the shutter member between a closed position, in which it stops the discharge of said hopper through the main seat, and an open position, in which it allows material to flow through the main seat.
- the valve further comprises a screen reduction of the passage section of the main seat, and a mechanism suitable for driving the screen between a first position, in which it is associated with said head office so as to reduce the section of passage of it, and a second position, in which it fully releases the main seat passage section.
- the screen In said first position, the screen allows you to throttle the flow of material passing through the opening of passage of the main seat and consequently reduce the discharge speed hopper. It will be appreciated that the obturation member does not intervene in the reduction in discharge rate and can therefore be taken out completely of the material flow, so that it is not exposed to the abrasive effect of the material flowing through the valve. If an acceleration of the discharge of the hopper is required, the screen is simply driven by its drive mechanism outside the material flow.
- valve according to the present invention is therefore perfectly suited to equip a device feeder with rotary chute.
- the screen is received on the main seat and defines a secondary seat which receives the obturation member. This execution also makes it possible to ensure that the valve is closed, while now the screen in said first position, in which it is associated said main seat so as to reduce the passage section thereof.
- the screen comprises an annular frame and a central plate provided with a passage opening of section smaller than that of the head office.
- This central plate is advantageously a part wear exchangeably mounted in the annular frame.
- the screen preferably has a surface spherical seal which, in the closed position of the valve, cooperates with a conical sealing surface of the main seat for sealing.
- the shutter member has a rim which, like the screen, defines a spherical sealing surface which, in the closed position of the valve, cooperates with a conical sealing surface of the secondary seat to sealing.
- the shutter member preferably comprises a plate provided with a rim supported by the secondary seat on the screen, so that a empty space remains between the screen and the shutter member.
- This empty space has advantageously a height greater than the diameter of the largest particles of material to be discharged through the valve. This avoids that a particle trapped between the shutter member and the screen cannot prevent the closing the valve.
- the passage section of the main seat is preferably larger than that of the hopper discharge opening, to ensure that the seat main is not exposed to the abrasive effect of the material flow flowing at across the seat.
- the screen should then define a smaller passage section than the hopper discharge opening, in order to be able to throttle the flow of matter.
- the mechanism for driving the shutter member and / or the screen advantageously comprises a pivoting support arm.
- the latter then has a pivot axis arranged laterally with respect to the seat in a plane substantially perpendicular to the axis of flow of the material.
- it preferably involves an articulation of the type gimbal in the suspension of these two elements.
- a more compact construction of the valve is obtained, if provision is made for combined pivot axes for the support arm of the closure member and the display support arm.
- a coupling device makes it possible to connect mechanically the screen support arm is at the drive motor, so that the screen is integral in movement with the shutter member, either to a body secured to the main seat, so that the screen is blocked on the main seat.
- a series of mobile screens can be integrated into the valve reduction of the passage section. These screens are similar to the screen described above and have an increasingly small passage section.
- a drive mechanism also similar to that described above, then allows to train each of these screens between a first position, in which the screen reduces the passage section of the valve for the flow of material flowing out of the hopper, and a second position, in which it does not affect the flow of material flowing from the hopper through the valve.
- the main seat preferably receives the screen with the most large passage section.
- Each of the screens in the series defines a seat secondary which receives the screen having the passage section immediately lower.
- the last screen, having the smallest passage section defines then a secondary seat which receives the shutter member.
- valve 10 equipping an opening discharge 12 from a feed hopper 14 from a shaft furnace.
- This valve 10 comprises an annular main seat 16, which is carried in a sealed manner by an annular flange 18 of the hopper 14.
- the main seat 16 defines a sealing surface 20, which has the shape of a concave conical crown and which is advantageously provided with a seal flexible sealing 22.
- the passage section of the main seat 16 is larger than the passage section of the discharge opening 12 feed hopper 14. The main seat 16 is therefore located away from the material flow which is established through the discharge opening 12 in position open the valve 10.
- a shaft oven - flexible seals should be cooled to to increase their lifespan.
- a flow channel 24 for a coolant is advantageously arranged in an annular body 26 from main office 16.
- a screen 28 for reducing the section of passage On the main seat 16 is supported a screen 28 for reducing the section of passage.
- This screen 28 more especially comprises an annular frame 30 and a central plate 32.
- an opening passage 34 In the latter is formed an opening passage 34, which has a passage section smaller than the opening of discharge 12 from the hopper 14.
- This passage opening has a circular section, if we want to obtain a material flow of circular section.
- the plaque central unit 32 is detachably fixed to the annular frame 30, so as to be able to be exchanged, either when it is worn, or when we want to change the screen passage section 28.
- the annular frame 30 defines a sealing surface 36 having the shape of a convex spherical crown.
- This convex spherical crown 36 cooperates with the conical crown concave 22 of the main seat 16 to ensure a circular contact line at the level of the seal 22, independently of screen orientation faults 28 by report to main office 16.
- the annular frame 30 can be provided with a flow channel 38 for a cooling fluid.
- the annular frame 30 of the screen 28 has a secondary seat 40.
- the secondary seat 40 defines a sealing surface 42, which it also has the shape of a concave conical crown and is advantageously fitted with a flexible seal 44, cooled by the cooling channel 38 above.
- a shutter member 46 On the secondary seat 40 is supported a shutter member 46.
- This the latter comprises a plate 48 provided with a flange 50, so as to have substantially the shape of a deep plate.
- the flange 50 defines a sealing surface 52 having the shape of a convex spherical crown.
- This convex spherical crown 52 cooperates with the concave conical crown 42 of the secondary seat 40 to ensure circular contact surface at seal 44, regardless of defects orientation of the shutter member 46 relative to the secondary seat 40.
- valve In Figure 2 the valve is shown in its closed position, in which the shutter member 46 is received on the secondary seat 40 of screen 28, and screen 28 is received on main seat 16. It will be noted that between the lower surface 56 of the screen 28 and the upper surface 54 of the plate 48 there remains an empty space 58. The height h of this empty space 58 is preferably larger than the diameter of the largest particles of material to be discharged through the valve. This prevents a particle trapped between the organ shutter 46 and the screen 28 cannot damage the valve 10 or prevent its closure.
- To open the valve 10 simply rotate the member shutter 46 in a lateral position, in which it is located outside of the flow of material flowing through the discharge opening 12 of the hopper 14. In this position, the material contained in the hopper 14 flows at through the passage opening 34 of the screen 28.
- this passage opening 34 Since the passage section of this passage opening 34 is smaller than the passage section of the discharge opening 12 of the hopper 14, the screen 28 acts as a resistance to the flow and slows down the discharge of the hopper 14. If we want to accelerate the discharge from the hopper 14, it suffices to pivot the screen 28 to a position lateral, in which it is located outside the material flow flowing at through the discharge opening of the feed hopper 14.
- the shutter member 46 is supported by a support arm 60, which is carried by a first shaft 62.
- the screen 28 is supported by a forked arm 64, which is carried by a hollow shaft 66, in which is housed one end of the first shaft 62.
- the two shafts 62 and 66 are supported using two sockets 68, 72 in a sealed carcass 70 surrounding the valve 10. They have an axis rotation joint 74, which is arranged laterally with respect to the seat main 16, in a plane substantially perpendicular to the flow axis of matter.
- Each of the two shafts 62, 66 has its own drive motor. These are for example two hydraulic cylinders 76, 77, but there could also be rotary motors.
- a single drive motor 76 ' for the two shafts 62, 66.
- This motor 76' drives the shaft 62, that is to say rotates the shutter member 46 about the axis 74.
- the second motor is replaced by a coupling device 78.
- This device which includes example a coupling cylinder 80, allows to immobilize, in a first coupling position, the hollow shaft 66 relative to the first shaft 62, when the shutter member 46 is received on the secondary seat of the screen 28; and in a second coupling position, the hollow shaft 66 relative to the carcass 70, when the screen 28 is received on the main seat 16. It follows that in said first coupling position, the member can be pivoted shutter 46 together with the screen 28 around the axis 74; and in said second coupling position, screen 28 can be locked on the seat main 16.
- a cardan type suspension of the shutter member 46 is described in using Figure 2. It includes a clevis joint 88 between the member shutter 46 and the support arm 60.
- This fork joint 88 makes intervene a special socket 90, in which a clevis pin 92 can not only rotate around its axis, but also be placed obliquely by relative to the axis of the socket 90.
- the socket 90 comprises for example a bore delimited by a surface having substantially the shape of a crown convex of a torus.
- Figure 5 we see three end screws stroke 96 on the support arm 60. The function of these screws 96 is to limit the amplitude of the movements of the shutter member 46 made possible by the gimbal type suspension.
- a suspension of the cardan type of the screen 28 is described using the Figure 1. It includes a suspension with two cylindrical joints 96, 98 of the screen 28 in the forked arm 64 and a cylindrical articulation 100 of the arm forked 64 on the hollow shaft 66.
- Figures 1 and 5 we see two screws 102 which limit the pivoting of the arm 64 around its articulation 100.
- two opposite screws 104 cooperate with a tongue 106 of the screen 28 to limit the pivoting of the screen 28 around the cylindrical joints 96 and 98.
- valve could also be designed as a simple valve material retention without sealing function. If the valve is on the other hand designed to fulfill a dual function of material retention and sealing, the measures described in the document can be applied without problem US-A-4,514,129, which aim to protect the sealing surfaces against the effect abrasive material flowing through the valve.
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Abstract
Un clapet de retenue de matière pour équiper une ouverture de décharge (12) d'une trémie (14) comprend un siège principal (16), qui est muni d'une ouverture de passage pour la décharge du contenu de la trémie, un organe d'obturation (46) mobile et un mécanisme d'entraînement apte à entraîner l'organe d'obturation (46) entre une position de fermeture, dans laquelle il arrête la décharge de la trémie (14), et une position d'ouverture, dans laquelle il permet l'écoulement de la matière à travers le siège principal (16). Le clapet comprend en outre un écran (28) de réduction de la section de passage du siège principal (16) et un mécanisme d'entraînement apte à entraîner l'écran (28) entre une première position, dans laquelle l'écran (28) est associé au siège principal (16) de façon à réduire la section de passage de celui-ci, et une deuxième position, dans laquelle il libère entièrement la section de passage du siège principal (16). <IMAGE>
Description
La présente invention concerne un clapet de retenue de matière pour une
trémie d'alimentation, notamment une trémie d'alimentation d'un four à cuve.
Du document EP-A-0062770 (US-A-4,514,129) on connaít un clapet de
retenue et de réglage du débit de matière, conçu pour équiper une trémie
d'alimentation d'un four à cuve muni d'une goulotte de distribution rotative à
angle d'inclinaison variable. Ce clapet comprend deux registres en forme de
calottes sphériques, dont le mouvement relatif permet de varier la section de
passage symétriquement autour de l'axe central d'écoulement de la matière.
Les registres sont agencés dans une chambre étanche, située directement endessous
de la trémie. A son extrémité inférieure, cette chambre étanche est
munie d'un clapet d'étanchéité, qui peut être pivoté d'une position latérale, dans
laquelle il se trouve à l'abri de la matière déchargée de la trémie, dans une
position d'obturation, dans laquelle il est transversal à l'axe d'écoulement de la
matière. Dans cette position d'obturation, le clapet d'étanchéité est applicable
par un mouvement de translation axiale sur un siège. Ce dernier entoure
périphériquement l'ouverture de décharge de la trémie et est muni d'une
surface d'étanchéité orientée vers le bas, c'est-à-dire dans la direction d'écoulement
de la matière. Un dispositif tel que décrit dans le document
EP-A-0062770 sait donner entière satisfaction du point de vue caractéristique
de réglage du débit et du point de vue étanchéité aux gaz. Sa hauteur de
montage et son prix de revient élevés sont cependant des désavantages
certains, lorsqu'il doit par exemple équiper un haut fourneau de taille réduite.
Dans le document US-A-4,514,129 on propose d'intégrer la fonction
d'étanchéité aux gaz et la fonction de retenue de matière dans un seul clapet.
Ce clapet comprend un organe d'obturation mobile agencé en dessous d'un
siège fixe. Un mécanisme de pivotement permet de faire pivoter l'organe
d'obturation entre une position de fermeture, dans laquelle l'organe d'obturation
est pressé de façon étanche contre le siège, et une position d'ouverture, dans
laquelle l'organe d'obturation est situé en-dehors du flux de matière s'écoulant à
travers le siège. On décrit un certain nombre de mesures qui permettent de
protéger les surfaces d'étanchéité de l'organe d'obturation et du siège contre
l'effet abrasif de la matière s'écoulant à travers le siège du clapet.
Il faut cependant noter qu'une trémie d'alimentation d'un haut fourneau
peut contenir des charges de granulométries fort différentes, tel que par
exemple: du coke avec une granulométrie de 50 à 100 mm; du minerai avec
une granulométrie de 2 à 20 mm; des pellets avec une granulométrie de l'ordre
de 25 mm. Vu que le clapet du document US-A-4,514,129 n'est pas conçu pour
agir sur le débit de matière qui s'écoule de la trémie à travers le siège du clapet,
il faut nécessairement accepter qu'une trémie contenant une charge ayant une
granulométrie plus fine, se vide plus rapidement qu'une trémie contenant une
charge ayant une granulométrie plus grosse. Pour garantir quand même une
répartition aussi uniforme que possible de la matière sur la surface de chargement,
on agit alors sur la vitesse de rotation de la goulotte de répartition de la
charge. Plus la granulométrie de la charge est fine, plus la vitesse de rotation
de celle goulotte doit être élevée. Or, l'écart entre la vitesse de décharge du
coke, d'une granulométrie supérieure à 50 mm, et la vitesse de décharge d'un
minerai sous formes de fines est trop important pour une telle compensation par
la vitesse de la goulotte. Reste à noter que pour réduire le débit de matière
s'écoulant de la trémie, on pourrait bien entendu, pour une charge d'une fine
granulométrie, n'ouvrir l'organe d'obturation que partiellement. Ceci entraínerait
cependant une érosion plus rapide de l'organe d'obturation et provoquerait en
même temps une asymétrie dans l'alimentation de la goulotte.
L'objet de la présente invention est de proposer un clapet de retenue de
matière pour une trémie, qui permet d'agir sur la vitesse de décharge de la
trémie, sans soumettre son organe d'obturation à une érosion excessive et sans
provoquer une asymétrie dans l'écoulement de la matière. Conformément à
l'invention, cet objectif est atteint par un clapet selon la revendication 1.
Un clapet de retenue de matière selon l'invention comprend de façon classique
un siège principal, qui est muni d'une ouverture de passage pour la
décharge du contenu de ladite trémie, un organe d'obturation mobile et un
mécanisme d'entraínement. Ce dernier est apte à entraíner l'organe d'obturation
entre une position de fermeture, dans laquelle il arrête la décharge de ladite
trémie à travers le siège principal, et une position d'ouverture, dans laquelle il
permet l'écoulement de la matière à travers le siège principal. Selon un aspect
important de la présente invention, le clapet comprend en outre un écran de
réduction de la section de passage du siège principal, et un mécanisme
d'entraínement apte à entraíner l'écran entre une première position, dans
laquelle il est associé audit siège principal de façon à réduire la section de
passage de celui-ci, et une deuxième position, dans laquelle il libère entièrement
la section de passage du siège principal. Dans ladite première position,
l'écran permet d'étrangler le flux de matière passant à travers l'ouverture de
passage du siège principal et de réduire par conséquent la vitesse de décharge
de la trémie. Il sera apprécié que l'organe d'obturation n'intervient pas dans la
réduction du débit de décharge et peut dès lors être sorti complètement endehors
du flux de matière, de sorte qu'il n'est pas exposé à l'effet abrasif de la
matière s'écoulant à travers le clapet. Si une accélération de la décharge de la
trémie est requise, l'écran est simplement entraíné par son mécanisme d'entraínement
en-dehors du flux de matière.
Si on prévoit dans l'écran une ouverture de passage qui a une section circulaire,
on obtient un flux étranglé de matière qui a une section transversale
circulaire, c'est-à-dire qui ne présente pas d'asymétries. Le clapet selon la
présente invention est donc parfaitement adapté pour équiper un dispositif
d'alimentation à goulotte rotative.
Dans une exécution simple et compacte du clapet, l'écran est reçu sur le
siège principal et définit un siège secondaire qui reçoit l'organe d'obturation.
Cette exécution permet en outre d'assurer une fermeture du clapet, tout en
maintenant l'écran dans ladite première position, dans laquelle il est associé
audit siège principal de façon à réduire la section de passage de celui-ci.
Dans une exécution préférée, l'écran comprend un cadre annulaire et une
plaque centrale munie d'une ouverture de passage de section plus petite que
celle du siège principal. Cette plaque centrale est avantageusement une pièce
d'usure montée de façon échangeable dans le cadre annulaire.
Si le clapet doit assurer, en supplément de sa fonction de retenue de matière,
une fonction d'étanchéité, l'écran présente de préférence une surface
d'étanchéité sphérique qui, en position fermée du clapet, coopère avec une
surface d'étanchéité conique du siège principal pour assurer l'étanchéité.
L'organe d'obturation, présente quant à lui un rebord qui, tout comme l'écran,
définit une surface d'étanchéité sphérique qui, en position fermée du clapet,
coopère avec une surface d'étanchéité conique du siège secondaire pour
assurer l'étanchéité. Il sera apprécié que cette conception des surfaces d'étanchéité
assure que le contact étanche s'effectue toujours au niveau d'une même
circonférence de la surface d'étanchéité conique du siège respectif, indépendamment
de défauts d'ajustage. Au niveau de cette circonférence de contact,
on peut par conséquent avantageusement intégrer un joint souple dans la
surface d'étanchéité conique du siège, ce qui permet d'améliorer sensiblement
l'étanchéité.
L'organe d'obturation comprend de préférence une plaque munie d'un rebord
prenant appui sur le siège secondaire sur l'écran, de façon à ce qu'un
espace vide subsiste entre l'écran et l'organe d'obturation. Cet espace vide a
avantageusement une hauteur supérieure au diamètre des plus grandes
particules de matière à décharger à travers le clapet. On évite ainsi qu'une
particule coincée entre l'organe d'obturation et l'écran ne puisse empêcher la
fermeture du clapet.
La section de passage du siège principal est de préférence plus grande
que celle de l'ouverture de décharge de la trémie, afin d'assurer que le siège
principal ne soit pas exposé à l'effet abrasif du flux de matière s'écoulant à
travers le siège. L'écran doit alors définir une section de passage plus petite
que l'ouverture de décharge de la trémie, afin de pouvoir étrangler le flux de
matière.
Le mécanisme d'entraínement de l'organe d'obturation et/ou de l'écran
comprend avantageusement un bras de support pivotant. Ce dernier a alors un
axe de pivotement agencé latéralement par rapport au siège dans un plan
sensiblement perpendiculaire à l'axe d'écoulement de la matière. Pour assurer
un libre positionnement de l'organe d'obturation, respectivement de l'écran, sur
son siège respectif, on fait intervenir de préférence une articulation du type
cardan dans la suspension de ces deux éléments.
On obtient une construction plus compacte du clapet, si on prévoit des
axes de pivotement confondus pour le bras de support de l'organe d'obturation
et le bras de support de l'écran. Dans ce cas on peut avantageusement réaliser
un mécanisme d'entraínement particulièrement simple, permettant d'entraíner
l'organe d'obturation et l'écran à l'aide d'un seul moteur connecté au bras de
support de l'organe d'obturation. Un dispositif de couplage permet de connecter
mécaniquement le bras de support de l'écran soit au moteur d'entraínement, de
façon à ce que l'écran soit solidaire en mouvement avec l'organe d'obturation,
soit à un corps solidaire du siège principal, de façon à ce que l'écran soit bloqué
sur le siège principal.
Il sera apprécié que si on veut agir plus finement sur la vitesse de déchargement
de la trémie, on peut intégrer dans le clapet une série d'écrans mobiles
de réduction de la section de passage. Ces écrans sont semblables à l'écran
décrit plus haut et ont une section de passage de plus en plus petite. Un
mécanisme d'entraínement, également semblable à celui décrit plus haut,
permet alors d'entraíner chacun de ces écrans entre une première position,
dans laquelle l'écran réduit la section de passage du clapet pour le flux de
matière s'écoulant de la trémie, et une deuxième position, dans laquelle il
n'affecte pas le flux de matière s'écoulant de la trémie à travers le clapet. Dans
cette configuration le siège principal reçoit de préférence l'écran avec la plus
grande section de passage. Chacun des écrans de la série définit un siège
secondaire qui reçoit l'écran ayant la section de passage immédiatement
inférieure. Le dernier écran, ayant la section de passage la plus petite, définit
alors un siège secondaire qui reçoit l'organe d'obturation.
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la
description détaillée d'exécutions avantageuses, présentées ci-dessous à titre
d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent:
- Fig.1:
- une vue de dessus du clapet;
- Fig.2:
- une coupe selon la ligne de coupe 2-2 de la Fig.1;
- Fig.3:
- un détail agrandi de la Fig. 2, repéré sur celle-ci par la lettre B;
- Fig.4:
- un détail agrandi de la Fig. 2, repéré sur celle-ci par la lettre A;
- Fig.5:
- une coupe selon la ligne de coupe 5-5 de la Fig.1;
- Fig.6:
- une coupe selon la ligne de coupe 6-6 de la Fig. 1;
- Fig.7:
- une vue partielle de dessus du clapet, montrant un dispositif d'entraínement alternatif.
Les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Sur la Figure 2 on voit un clapet 10 selon l'invention, équipant une ouverture
de décharge 12 d'une trémie d'alimentation 14 d'un four à cuve. Ce clapet
10 comprend un siège principal annulaire 16, qui est porté de façon étanche par
une bride annulaire 18 de la trémie 14. Comme on le voit mieux sur la Figure 3,
le siège principal 16 définit une surface d'étanchéité 20, qui a la forme d'une
couronne conique concave et qui est avantageusement munie d'un joint
d'étanchéité souple 22. Il sera noté que la section de passage du siège principal
16 est plus grande que la section de passage de l'ouverture de décharge 12
de la trémie d'alimentation 14. Le siège principal 16 est dès lors situé à l'abri du
flux de matière qui s'établit à travers l'ouverture de décharge 12 en position
ouverte du clapet 10.
Lorsque le clapet doit travailler dans un environnement très chaud - ceci
est notamment le cas lorsque le clapet fait partie d'une installation de chargement
d'un four à cuve - il convient de refroidir les joints d'étanchéité souples afin
d'augmenter leur durée de vie. A cette effet un canal d'écoulement 24 pour un
fluide de refroidissement est avantageusement ménagé dans un corps annulaire
26 du siège principal 16.
Sur le siège principal 16 prend appui un écran 28 de réduction de la section
de passage. Cet écran 28 comprend plus spécialement un cadre annulaire
30 et une plaque centrale 32. Dans cette dernière est ménagée une ouverture
de passage 34, qui a une section de passage plus petite que l'ouverture de
décharge 12 de la trémie 14. Cette ouverture de passage a une section circulaire,
si on veut obtenir un flux de matière de section circulaire. La plaque
centrale 32 est fixée de façon démontable sur le cadre annulaire 30, de façon à
pouvoir être échangée, soit lorsqu'elle est usée, soit lorsqu'on veut changer la
section de passage de l'écran 28.
Comme on le voit le mieux sur la Figure 3, le cadre annulaire 30 définit
une surface d'étanchéité 36 ayant la forme d'une couronne sphérique convexe.
Cette couronne sphérique convexe 36 coopère avec la couronne conique
concave 22 du siège principal 16 pour assurer une ligne de contact circulaire au
niveau du joint 22, indépendamment de défauts d'orientation de l'écran 28 par
rapport au siège principal 16. Comme le siège principal 16, le cadre annulaire
30 peut être muni d'un canal d'écoulement 38 pour un fluide de refroidissement.
Du côté opposé de la surface d'étanchéité 36, le cadre annulaire 30 de
l'écran 28 présente un siège secondaire 40. Comme on le voit mieux sur la
Figure 4, le siège secondaire 40 définit une surface d'étanchéité 42, qui elle
aussi a la forme d'une couronne conique concave et est avantageusement
munie d'un joint d'étanchéité souple 44, refroidi par le canal de refroidissement
38 susmentionné.
Sur le siège secondaire 40 prend appui un organe d'obturation 46. Ce
dernier comprend une plaque 48 munie d'un rebord 50, de façon à avoir
sensiblement la forme d'une assiette creuse. Comme on le voit le mieux sur la
Figure 4, le rebord 50 définit une surface d'étanchéité 52 ayant la forme d'une
couronne sphérique convexe. Cette couronne sphérique convexe 52 coopère
avec la couronne conique concave 42 du siège secondaire 40 pour assurer une
surface de contact circulaire au niveau du joint 44, indépendamment de défauts
d'orientation de l'organe d'obturation 46 par rapport au siège secondaire 40.
Sur la Figure 2 le clapet est représenté dans sa position de fermeture,
dans laquelle l'organe d'obturation 46 est reçu sur le siège secondaire 40 de
l'écran 28, et l'écran 28 est reçu sur siège principal 16. Il sera noté qu'entre la
surface inférieure 56 de l'écran 28 et la surface supérieure 54 de la plaque 48
subsiste un espace vide 58. La hauteur h de cet espace vide 58 est de préférence
supérieure au diamètre des plus grandes particules de matière à décharger
à travers le clapet. Ceci évite qu'une particule coincée entre l'organe
d'obturation 46 et l'écran 28 ne puisse endommager le clapet 10 ou empêcher
sa fermeture. Pour ouvrir le clapet 10, on fait simplement pivoter l'organe
d'obturation 46 dans une position latérale, dans laquelle il est situé en-dehors
du flux de matière s'écoulant à travers l'ouverture de décharge 12 de la trémie
14. Dans celle position, la matière contenue dans la trémie 14 s'écoule à
travers l'ouverture de passage 34 de l'écran 28. Vu que la section de passage
de cette ouverture de passage 34 est plus faible que la section de passage de
l'ouverture de décharge 12 de la trémie 14, l'écran 28 fait office de résistance à
l'écoulement et freine la décharge de la trémie 14. Si on veut accélérer la
décharge de la trémie 14, il suffit de pivoter l'écran 28 dans une position
latérale, dans laquelle il est situé en-dehors du flux de matière s'écoulant à
travers l'ouverture de décharge de la trémie d'alimentation 14.
Une exécution avantageuse d'un mécanisme d'entraínement de l'organe
d'obturation 46 et de l'écran 28 est étudié plus en détail à l'aide de la Figure 1.
L'organe d'obturation 46 est supporté par un bras de support 60, qui est porté
par un premier arbre 62. L'écran 28 est supporté par un bras fourchu 64, qui est
porté par un arbre creux 66, dans lequel est logée une extrémité du premier
arbre 62. Les deux arbres 62 et 66 sont supportées à l'aide de deux douilles 68,
72 dans une carcasse étanche 70 entourant le clapet 10. Ils présentent un axe
commun de rotation 74, qui est agencé latéralement par rapport au siège
principal 16, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe d'écoulement de
la matière. Chacun des deux arbres 62, 66 présente son propre moteur d'entraínement.
Il s'agit par exemple de deux cylindres hydrauliques 76, 77, mais il
pourrait aussi s'agir de moteurs rotatifs.
Dans l'exécution de la Figure 7, on a prévu un seul moteur d'entraínement
76' pour les deux arbres 62, 66. Ce moteur 76' entraíne l'arbre 62, c'est-à-dire
fait pivoter l'organe d'obturation 46 autour de l'axe 74. Le deuxième moteur est
remplacé par un dispositif de couplage 78. Ce dispositif, qui comprend par
exemple un vérin d'accouplement 80, permet d'immobiliser, dans une première
position d'accouplement, l'arbre creux 66 par rapport au premier arbre 62,
lorsque l'organe d'obturation 46 est reçu sur le siège secondaire de l'écran 28;
et dans une deuxième position d'accouplement, l'arbre creux 66 par rapport à la
carcasse 70, lorsque l'écran 28 est reçu sur le siège principal 16. Il s'ensuit que
dans ladite première position d'accouplement, l'on peut faire pivoter l'organe
d'obturation 46 ensemble avec l'écran 28 autour de l'axe 74; et dans ladite
seconde position d'accouplement, l'on peut bloquer l'écran 28 sur le siège
principal 16.
Afin de permettre un positionnement étanche de l'organe d'obturation 48
et de l'écran 28 sur leur siège respectif, on a prévu pour chacun de ces deux
éléments une suspension du type cardan. Ces suspensions du type cardan
permettent à l'organe d'obturation 46 et à l'écran 28 de prendre d'eux-mêmes
librement leur place sur leur siège conique respectif.
Une suspension du type cardan de l'organe d'obturation 46 est décrite à
l'aide de la Figure 2. Elle comprend une articulation en chape 88 entre l'organe
d'obturation 46 et le bras de support 60. Cette articulation en chape 88 fait
intervenir une douille spéciale 90, dans laquelle un axe de chape 92 peut non
seulement tourner autour de son axe, mais aussi se placer obliquement par
rapport à l'axe de la douille 90. A cette fin la douille 90 comprend par exemple
un alésage délimité par une surface ayant sensiblement la forme d'une couronne
convexe d'un tore. On pourrait bien entendu aussi remplacer l'articulation
en chape 88 par une rotule sphérique. Sur la Figure 5 on voit trois vis de fin de
course 96 sur le bras de support 60. La fonction de ces vis 96 est de limiter
l'amplitude des mouvements de l'organe d'obturation 46 rendus possibles par la
suspension du type cardan.
Une suspension du type cardan de l'écran 28 est décrite à l'aide de la Figure
1. Elle comprend une suspension à deux articulations cylindriques 96, 98
de l'écran 28 dans le bras fourchu 64 et une articulation cylindrique 100 du bras
fourchu 64 sur l'arbre creux 66. Sur les Figures 1 et 5 on voit deux vis 102 qui
permettent de limiter le pivotement du bras 64 autour de son articulation 100.
Sur la Figure 6 on voit que deux vis opposées 104 coopèrent avec une languette
106 de l'écran 28 pour limiter le pivotement de l'écran 28 autour des
articulations cylindriques 96 et 98.
Si sur un haut fourneau on décharge du coke de la trémie 14 à travers le
clapet 10, on fait simplement pivoter l'organe d'obturation 46 et l'écran 28 dans
une position latérale, dans laquelle ils sont situés en-dehors du flux de matière
s'écoulant à travers l'ouverture de décharge 12 de la trémie d'alimentation 14.
Si on décharge par contre des pellets, du minerai ou un autre produit sous
forme de fines de la trémie 14 à travers le clapet 10, on fait simplement pivoter
l'organe d'obturation 46 dans sa position latérale et on maintient l'écran 28 en
appui sur le siège principal 16. La plaque centrale 32, avec sa section de
passage plus petite que l'ouverture de décharge 12 de la trémie 14, freine alors
la décharge du produit sous forme de fines de la trémie 14.
Reste à noter que le clapet pourrait aussi être conçu comme simple clapet
de retenu de matière sans fonction d'étanchéité. Si le clapet est par contre
conçu pour remplir une double fonction de retenue de matière et d'étanchéité,
on peut appliquer sans problème les mesures décrites dans le document
US-A-4,514,129, qui visent à protéger les surfaces d'étanchéité contre l'effet
abrasif de la matière s'écoulant à travers le clapet.
Claims (15)
- Clapet de retenue de matière pour équiper une ouverture de décharge (12) d'une trémie (14), ledit clapet comprenant:un siège principal (16) muni d'une ouverture de passage pour la décharge du contenu de ladite trémie;un organe d'obturation (46) mobile; etun mécanisme d'entraínement apte à entraíner ledit organe d'obturation (46) entre une position de fermeture, dans laquelle il arrête la décharge de ladite trémie (14), et une position d'ouverture, dans laquelle il permet l'écoulement de la matière à travers ledit siège principal (16);
caractérisé parun écran (28) de réduction de la section de passage dudit siège principal (16); etun mécanisme d'entraínement apte à entraíner ledit écran (28) entre une première position, dans laquelle ledit écran (28) est associé audit siège principal (16) de façon à réduire la section de passage de celui-ci, et une deuxième position, dans laquelle il libère entièrement la section de passage dudit siège principal (16). - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écran (28) comprend une ouverture de passage (34) circulaire pour le flux de matière.
- Clapet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce queledit siège principal (16) est apte à recevoir ledit écran (28);ledit écran (28) définit un siège secondaire (40) apte à recevoir ledit organe d'obturation (46); etde façon à ce que, pour le clapet fermé, ledit écran (28) soit reçu sur ledit siège principal (16) et ledit organe d'obturation (46) soit reçu sur ledit siège secondaire (40).
- Clapet selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit écran (28) comprend un cadre annulaire (30) et une plaque centrale (32), ladite plaque centrale comprenant une ouverture de passage (34) de section plus petite que celle du siège principal (16), et étant montée de façon échangeable dans ledit cadre annulaire (30).
- Clapet selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit écran (28) présente une surface d'étanchéité sphérique (36) qui, en position fermée du clapet, coopère avec une surface d'étanchéité conique (22) dudit siège principal (16) pour assurer l'étanchéité.
- Clapet selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit organe d'obturation (46) comprend une surface d'étanchéité sphérique (52) qui, dans ladite position de fermeture, coopère avec une surface d'étanchéité conique (42) dudit siège secondaire (40) pour assurer l'étanchéité.
- Clapet selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par un joint souple (22) (44) intégré dans ladite surface d'étanchéité conique du siège principal (16) et/ou dudit siège secondaire (40).
- Clapet selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit organe d'obturation (46) comprend une plaque (48) munie d'un rebord (50) prenant appui sur ledit siège secondaire (40), de façon à ce qu'un espace vide (58) subsiste entre ledit écran (28) et ledit organe d'obturation (46), cet espace vide (58) ayant une hauteur (h) supérieure au diamètre des plus grandes particules de matière à décharger à travers le clapet.
- Clapet selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce quela section de passage dudit siège principal (16) est plus grande que celle de ladite ouverture de décharge (12) de la trémie (14); etledit écran (28) définit une section de passage plus petite que ladite ouverture de décharge de la trémie (14).
- Clapet selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit mécanisme d'entraínement dudit organe d'obturation (46) et/ou dudit écran (28) comprend un bras de support (60) (64) pivotant, ce dernier ayant un axe de pivotement agencé latéralement par rapport au siège principal (16) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe d'écoulement de la matière.
- Clapet selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit bras de support (60) dudit organe d'obturation (46) et ledit bras de support (64) dudit écran (28) ont des axes de pivotement confondus.
- Clapet selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par une articulation du type cardan qui intervient dans la suspension dudit organe d'obturation (46), respectivement dudit écran (28).
- Clapet selon la revendication 12, caractérisé parun moteur (76') connecté au bras de support (60) dudit organe d'obturation (46); etun dispositif de couplage (78) apte à connecter mécaniquement le bras de support (64) dudit écran (28) soit audit moteur d'entraínement (76'), de façon à ce que ledit écran (28) soit solidaire en mouvement avec ledit organe d'obturation (46), soit à un corps (70) solidaire dudit siège principal (16), de façon à ce que ledit écran soit bloqué sur ledit siège principal (16).
- Clapet selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé parune série d'écrans mobiles de réduction de la section de passage, lesdits écrans définissant une section de passage de plus en plus petite; etun mécanisme d'entraínement apte à entraíner chacun de ces écrans entre une première position, dans laquelle l'écran réduit la section de passage du clapet pour le flux de matière s'écoulant de la trémie, et une deuxième position, dans laquelle il n'affecte pas le flux de matière s'écoulant de la trémie à travers le clapet.
- Clapet selon la revendication 14, caractérisé en ce queledit siège principal reçoit l'écran avec la plus grande section de passage; chacun desdits écrans définit un siège secondaire qui reçoit l'écran ayant la section de passage immédiatement inférieure; etle dernier écran, ayant la section de passage la plus petite, présente un siège secondaire qui reçoit ledit organe d'obturation.
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