Brevet FR2001589A1 — publié le 19690926

L'invention a pour objet une fermeture de sécurité actionnée par un fluide pour des réservoirs sous une pression in-terne pouvant atteindre et même dépasser 10 000 kp/cm en particulier pour des récipients cylindriques du type utilisé dans 5 les processus isostatiques de façonnage de matières premières pulvérulentes. Le procédé de compression isostatique, qui prend de plus en plus d'extension et consiste à comprimer de toutes parts et uniformément, dans une enceinte sous forte pression, les 10 pièces préparées à partir d'un matériau pulvérulent, exige la mise en oeuvre de récipients à fermeture hermétique, dans l'enceinte desquels un fluide en circulation est amené à la pression nécessaire pour la compression. Dans ce qui suit, il faut entendre de façon tout à fait générale par"fluide en circulation" 15 l'agent produisant la pression, qui peut être un liquide ou un gaz. Dans la technique de la compression isostatique, on utilise des fermetures rapides, dont l'élément de verrouillage du type à baïonnette porte un filetage interrompu plusieurs 20 fois sur sa périphérie et venant en prise avec un filetage, pareillement interrompu, qui est taillé dans la paroi du récipient. On connaît également des fermetures rapides, dont le blocage est assuré au moyen d'une broche de forme appropriée, 25 introduite dans un trou percé à travers le récipient et son bouchon. Il existe en outre des fermetures rapides, comprenant des évidements semi-circulaires disposés en spirale dans le récipient et le bouchon et dans lesquels est introduit un res-30 sort spiral assurant le verrouillage. Les inconvénients de la fermeture du type cité en premier lieu ci-dessus résident en ce que l'usinage et l'ajustage doivent être très précis en raison de la répartition uniforme de la charge. Le premier filet vu à partir de l'enceinte sous 35 pression doit supporter d'autre part la charge la plus forte, c'est-à-dire environ 40 %* Dans le deuxième type de fermeture précité, la broche est soumise au cisaillement. En ce qui concerne le troisième type, le ressort spiral mis en place risque de se déformer aux 40 pressions très élevées, ce qui rend impossible l'ouverture 69 03034 2 2001589 ultérieure du récipient. Une fermeture de sécurité connue actionnée par voifi hydraulique pour stérilisateur à la vapeur haute-pression comprend un couvercle, qui est repoussé hydrauliquement sur le 5 bord du récipient au moyen d'un système de leviers coudés, en écrasant un joint inséré dans le bord (DAS N° 1 .199.705). La valeur des pressiors pouvant être maintenue dans, un tel récipient est limitée par le système de leviers coudés et par le fait que le joint se trouve dans le système de blocage. En cas de défi-10 cience du système hydraulique d'actionnement le blocage n'est plus parfaitement assuré. Un réservoir sous pression également connu est muni sur sa bride supérieure de taquets, sous lesquels s'engagent des bossages complémentaires du couvercle à la façon d'une ferme-ture à baïonnette (DAS N° 1 231 507). Pour retirer le couvercle, on le fait tourner d'une quantité égale à une demi-division des taquets et bossages et on le soulève pour faire passer les bossages dans les intervalles compris entre les taquets. Dans cette forme de réalisation, le joint d'étanchéité est logé dans une ^ rainure pratiquée dans le bord du réservoir. Il ne se trouve donc plus dans le flux de forces de la fermeture. Pour engendrer sur le joint la pression d'étanchéité nécessaire, il faut toutefois mettre en oeuvre une construction à ressorts très compliquée» Un joint d'étanchéité agissant de cette manière n'est pas à même de supporter les pressions élevées nécessaires. Dans la fermeture de sécurité pour récipients conforme à l'invention, les inconvénients des dispositifs connus sont éliminés grâce au fait que le récipient y compris sa chambre interne présente une augmentation de diamètre dans la zone de 30 fermeture, qu'à l'extrémité supérieure de la chambre interne res— sortent dans celle-ci des taquets connus en soi qui font corps avec la paroi .interne du récipient et sous lesquels le bouchon de fermeture peut être engagé au moyen de bossages convenablement disposés à la façon d'un r-accord à baïonnette, et que le 35 bouchon de fermeture verrouillé forme un épaulement en retrait vers I1intérieur à l'emplacement de l'augmentation du diamètre de la chambre interne pour se prolonger ensuite vers le bas sur une certaine distance dans la chambre interne, de manière à constituer un espace-cylindrique., dans lequel est logé le joint 40 d'étanchéité. 69 03034 3 2001589 Après la mise en pression du récipient, le bouchon de fermeture peut par conséquent se déplacer faiblement en direction axiale, de sorte que les faces planes des taquets et des bossages s'assemblent positivement et qu'il se crée ainsi une 5 séparation entre la fonction de verrouillage et celle d'étanchéité. La fermeture rapide conforme à l'invention est particulièrement simple dans son agencement et doit être considérée comme une fermeture de sécurité en combinaison avec l'en-10 semble de l'appareillage de manipulation. Sa fabrication ne nécessite une grande exactitude de côtes que pour les taquets et les bossages. Ces avantages par rapport aux fermetures rapides connues sont encore plus sensibles pour les diamètres de récipients im-15 portants. Un avantage supplémentaire réside en ce que le verrouillage est assuré, même aux cadences d'opération élevées. La fermeture selon l'invention est enfin d'un prix de revient très favorable . Dans cette forme de réalisation, l'assemblage par ta-20 quets et bossages peut supporter des pressions jusqu'à 9 10 000 kp/cm sous des températures atteignant 250°C. Le joint est soumis de front à la pression interne du récipient et l'é-tanchéité est d'autant plus efficace que la pression interne est plus forte. La ferme titre se prête tout particulièrement 25 à un actionnement automatique, du fait que l'obturation et le verrouillage du récipient ne demandent pas d'effort notable et sont effectués rapidement. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une bague d'appui élastique formée d'un métal à haute ré— 30 sis tance, qui est vissée sur l'épaulsment du bouchon de fermeture et sur laquelle reposent plusieurs joints d'étanchéité plasti-quement déformables, qui sont suivis vers le bas d'une bague d'étanchéité en un matériau possédant l'élasticité du caoutchouc et s'étendant jusqu'à l'extrémité inférieure du bouchon de 35 fermeture. Ce dispositif d'étanchéité s'est avéré particulièrement apte à supporter des pressions élevées. Les joints d'étanchéité plastiquement déformables représentent un élément de transition entre les fonctions d'étanchéité et de transmission 40 des forces. La pression de l'ensemble est supportée par la 69 03034 4 2001589 bague d'appui élastique en métal de haute résistance qui s'applique sur l'épaulement du bouchon de fermeture. Pour immobiliser l'ensemble du dispositif d'étanchéité dans la position désirée lors de l'insertion du bouchon de 6 fermeture, il est prévu en outre par l'invention une bague vissée sur la surface du fond du bouchon de fermeture et pourvue d'une bride orientée vers le haut, bride qui s'engage dans une gorge de la bague d'étanchéité formée d'un matériau possédant l'élasticité du caoutchouc, laquelle est ainsi bloquée et précontrain-10 te. Pour rendre faciles et rationnelles les manipulations de la fermeture de sécurité, il est prévu par l'invention un vérin de levage, actionné par un courant de fluide orientable grâce à un bras et permettant de soulever et d'abaisser le bouchon 15 de fermeture. Pour des. unités de plus grandes dimensions, le vérin peut être assujetti à un chariot mobile. Pour la mise en service, après que le matériau devant être comprimé a été déversé dans un moule élastique et qu'un fluide hydraulique a été introduit dans le récipient, on amène 20 par pivotement au-dessus de l'ouverture du récipient le bouchon de fermeture fixé au bras et on l'abaisse par voie hydraulique. Après l'achèvement de cet abaissement, on fait tourner le bouchon de fermeture, pareillement par des forces hydrauliques, d'une quantité égale à la moitié d'une division taquets-25 bossages, on met complètement hors d'action le système hydraulique et le récipient est fermé ainsi énergiquement. Le bouchon de fermeture peut être muni en son centre d'un évidement de grandes dimensions, ce qui offre l'avantage d'augmenter jusqu'à 40 % la capacité utile du récipient. On 30 obtient en outre de cette manière une allure plus favorable du flux de forces. Conformément à l'invention, il peut être prévu enfin, sur la face interne de l'évasement conique de la paroi du récipient, un anneau de portée formé d'un matériau auto-lubrifiant. 35 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, do:.né à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en coupe un récipient selon 1'invention. 40 La figure 2 est une vue en perspective montrant le 69 03034 5 2001589 bouchon de fermeture et son dispositif de manipulation que l'on a relevé et fait pivoter. La figure 3 représente, a une échelle plus grande que les figures 1 et 2, les taquets et bossages de verrouillage 5 ainsi que les organes d'étanchéité., La figure 1 montre en coupe le récipient 2, dans lequel le bouchon 1 est inséré et verrouillé. Ce bouchon de fermeture 1 comporte en son centre un évidement 3 de grandes dimensions, qui se termine dans sa partie supérieure par un canal 10 central 4 de faible diamètre, destiné à la mise à l'air libre» Cet évidement augmente d'environ 40 % la capacité utile du récipient et confère en même temps au flux de forces une allure plus favorable. La partie supérieure du bouchon de fermeture 1 porte -15 un évasement conique 5 et une bride de raccordement supérieure 6, Il est prévu en outre un certain nombre de bossages périphériques 7, présentant une surface supérieure 8 plane et lisse. Le bouchon est entièrement en acier et forgé à partir d'une ébauche d'un seul tenant. 20 Le récipient 2 est également en acier ; sa paroi cylindrique et sen fond 12 délimitent l'enceinte sous pression 14. Au niveau jusqu'auquel le bouchon de fermeture peut être enfoncé, le récipient 2 est évasé coniquement et se prolonge ensuite par une partie supérieure cylindrique 11. 25 Sur la paroi interne de la partie cylindrique 11 se trouvent des taquets 13, qui s'assemblent avec les bossages 7 cetnme dans un emboîtement à baïonnette. La paroi interne de la partie 11 du récipient, la paroi du bouchon de fermeture 1 ainsi que les taquets 13 et bossages 7 sont conformés de têlle manière 30 que les taquets 13 s'appliquent à plat par leurs faces inférieures sur les faces 8 des bossages 7 et qu'il subsiste un faible interstice entre chaque portion attenant au bouchon de fermeture 1 et la portion correspondante attenant au récipient 2. L'extrémité inférieure du bouchon de fermeture 1 est pourvue d'un 35 épaulement en retrait 9 pour le logement d'un joint d'étanchéité 10. Le récipient 2 en acier est forgé d'un seul bloc et dimensionné pouf des pressions pouvant atteindre et dépasser 10 OOO kp/cm"* 40 Le dispositif de manipulation du bouchon de fermeture 69 03034 6 2001589 est représenté à la figure 2t qui montre une partie de l'embase 19, dans laquelle est encastré le récipient, dont on voit la partie supérieure 11 et les taquets 13. Sur l'embase 19 est fixé un montant 20 servant de pivot 5 à un bras 21, qui porte un vérin hydraulique 22, dans lequel se déplace un piston non visible sur le dessin, à la tige duquel est suspendu le bouchon de fermeture 1 . Celui-ci est relié au moyen d'une lanterne 24 au piston du vérin hydraulique. L'ensemble de l'installation est actionné par voie hy-10 draulique et il est prévu à cet effet un certain nombre de conduites 23. Au-dessus du bouchon de fermeture 1 est disposé un segment de couronne dentée 25. Lorsque le bouchon de fermeture est mis en place par pivotement et abaissé, une roue dentée ou une crémaillère non représentée s'engage pour le verrouillage dans 15 ce segment de couronne dentée et fait tourner le bouchon d'une demi-division taquets-bossages. L'amplitude du mouvement de rotation pour le verrouillage et le déverrouillage est fixée par un organe de guidage et de butée 26. 20 La figure 3 représente à plus grande échelle le sys tème de taquets et de bossages ainsi que les éléments d'étanchéité. Sur l'épaulement 9 du bouchon de fermeture 1 s'applique une baque d'appui élastique 35, formée d'un métal à haute résistance. Cette bague est exécutée de manière à s'ajuster avec 25 un jeu minimum dans les parois existantes. Sur la bague 35 reposent du haut vers le bas deux bagues d'appui 36 en un matériau plastiquement déformable, suivies d'un joint 37 en un matériau possédant l'élasticité du caoutchouc. La pression régnant à l'intérieur du récipient s'exerce 30 tant sur le bouchon de fermeture 1 lui-même que sur les éléments d'étanchéité, La force agissant sur le bouchon de fermeture 1 est transmise par les bossages 7 et les taquets 13 à la paroi du récipient qui l'absorbe. Il ne se trouve aucun joint dans ce flux de forces. 35 Les joints d'étanchéité sont eux-mêmes pareillement soumis à la pression interne du récipient, qui applique le joint 37 formé d'un matériau possédant l'élasticité du caoutchouc contre les deux bagues d'appui 36. Les lèvres delà partie cunéiforme du joint 37 sont repoussées par la pression hydraulique contre 40 la paroi interne du récipient et la paroi externe du bouchon 69 03034 7 2001589 avec une force qui est fonction de la pression instantanée en service « Pour maintenir parfaitement les joints d'étanchéité sur le bouchon de fermeture 1 lors de l'introduction et de l'ex-5 traction de celui-ci, il est prévu une bague 38, qui est fixée au moyen de vis 39 sur le fond du bouchon de fermeture 1 et dont le bec 40 orienté vers le haut s'engage dans l'évidement cunéiforme de la bague d'étanchéité 37. Un anneau de portée 31 en un matériau auto-lubrifiant 10 est monté sur la surface interne de l'évasement conique de la paroi du récipient. Un. canal de mise à l'air libre 41 fait communiquer l'intérieur du récipient avec un bouchon vissé extérieur 43, qui réunit un tube d'échappement 42 au récipient, l'étanchéité étant 15 réalisée métal sur métal au moyen d'un organe de pression 44. 69 03034 8 2001589 REVEND ICATIONS 1 Fermeture de sécurité actionnée par un fluide pour des réservoirs sous une j^rèssion interne pouvant atteindre et même dépasser 10 000 kp/cm , en particulier pour récipients 5 cylindriques du type utilisé dans les processus isostatiques de façonnage de matières premières pulvérulentes, caractérisée en ce que le récipient (2) y compris sa chambre interne (14) présente une augmentation de diamètre dans la zone de fermeture, qu'à l'extrémité supérieure de la chambre interne (14) ressor-10 tent dans celle-ci des taquets (13) connus en soi, qui font corps avec la paroi interne du récipient et sous lesquels le bouchon de fermeture (1 ) peut être engagé au moyen de bossages (7) convenablement disposés à la façon d'un raccord à baïonnette, et que le bouchon de fermeture (1) verrouillé forme un épaulement (9) 15 en retrait vers l'intérieur à l'emplacement de l'augmentation du diamètre de la chambre interne, pour se prolonger ensuite vers le bas sur une certaine distance dans la chambre interne de manière à constituer un espace cylindrique, dans lequel est logé le joint d'étanchéité (35-37). 20 2.-Fermeture de sécurité actionnée par un fluide selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'il est prévu une bague d'appui élastique (35) formée d'un métal à haute résistance, qui est vissée sur l'épaulement (9) du bouchon de fermeture (1) et sur laquelle reposent plusieurs joints d'étanchéité (36) 25 plastiquement déformables, qui sont suivis vers le bas d'une bague d'étanchéité (37) en un matériau possédant l'élasticité du caoutchouc et s'étendant jusqu'à l'extrémité inférieure du bouchon de fermeture (1). 3.- Fermeture de sécurité actionnée par un fluide 30 selon les revendications 1 et 2, caractérisée par une bague (38) vissée sur la surface du fond du bouchon de fermeture et pourvue d'un bec (40) orienté vers le haut, qui s'engage dans une découpe cunéiforme de la bague d'étanchéité (37) formée d'un matériau poss sédant l'élasticité du caoutchouc, laquelle est ainsi bloquée* 35 4.- Fermeture de sécurité actionnée par un fluide selon les revendications 1 à 3, caractérisée par un vérin de levage (22) actionné par un fluide, orientable grâce à un bras (21) et permettant de soulever et d'abaisser le bouchon de fermeture (1 ) 69 03034 9 2001589 5.- Fermeture de sécurité actionnée par un fluide selon les revendications 1 à 3, caractérisée par un vérin de levage actionné par un fluide, fixé à un chariot mobile et permettant de soulever et d'abaisser le bouchon de fermeture. 5 6.- Fermeture de sécurité actionnée par un fluide selon les revendications 1 à 5 caractérisée en ce que le bouchon de fermeture (1) est muni en son centre d'un évidement (3) de grandes dimensions. 7.- Fermeture de sécurité actionnée par un fluide selon 10 les revendications 1 à 6, caractérisée par un anneau de portée (31) en un matériau auto-lubrifiant, disposé sur la face interne de l'évasement conique de la paroi du récipient.