Brevet FR2001417A1 — publié le 19690926

La présente invention a pour objet une teate de lavage, destinée 3 être fixée à l'extrémité d'un conduit alimenté en li- quide sous pression, comprenant un organe de fixation au conduit, un premier équipage pivoté sur cet organe, un second équipage pivoté sur le premier équipage autour d'un axe transversal-à l'axe de pivotement du premier équipage, au moins une buse montée sur le second équipage en position décentrée et transversale à l'axe de pivotement de celui-ci, un circuit de distribution du liquide à la buse et une transmission cinématique pour commander la rotation du premier équipage par rapport à l'organe de fixation lorsque le second équipage est entratné angulairement par la réaction due au jet de la buse. On connaît déjà de telles têtes de lavage, destinées notamment au lavage de citernes, en particulier de citernes de bateaux pétroliers. Dans le cadre de cette utilisation, la t8te est fixée à l'extrémité d'un conduit souple branché sur une installation d'alimentation en eau de mer, à sa température lors du pompage, ou à température plus élevée provoquée par un réchauffage et qui est introduit dans la citerne à nettoyer par une ouverture d'accès ménagée dans la zone centrale de sa paroi supérieure. La transmission cinématique dont la tAte est pourvue est dans la plupart des cas telle que, pour un tour du premier équipage par rapport à l'organe de fixation, le second équipage effectue en parcours angulaire légèrement différent de 3600 de manière que le jet d'eau produit par la buse entre en contact, à chaque tour du second équipage, avec un point différent de la paroi à nettoyer. Cette légère différence des vitesses de rotation du premier et second équipages assure une distribution sphérique homogène de l'arrosage réalisé. Bien qu'une telle tête de lavage constitue indubitablement un progrès, notamment en ce qui concerne l'automatisme du lavage, si on compare les résultats obtenus avec une telle tête et ceux résultant d'un lavage exécuté par exemple à l'aide d'une simple lance d'arrosage, l'expérience montre que l'érosion de la paroi des citernes due à l'action des jets d'eau projetés par cette tête est supérieure à celle enregistrée en nettoyant les citernes simplement à la lance. Cette érosion est en effet due essentiellement à l'arrachement, par la pression du jet d'eau, de la couche d'oxyde de fer recouvrant la face interne des citernes et à la mise à nu qui s'ensuit du métal saip lequel s'oxyde à son tour, pour s'effriter lors du prochain nettoyage de la cuve, etc. Ce processus a aussi évidemment lieu si les citernes sont nettoyées à l'aide de lances manoeuvrées à la main, mais à une vitesse inférieure parce que, dans ce cas, l'angle d'attaque et l'intensité du jet varient constamment et ne répondent pas àune consigne immuable, toujours renouvelée, telle que l'impose la transmission cinématique entre le second équipage et l'organe de fixation de la tête de lavage au conduit d'alimentation, dans le cas des tettes citées précédemment. La présente invention vise àobvier aux inconvénients cités. A cet effet, la tête de lavage selon l'invention est caractérisée par un dispositif d'obturation du circuit de distribution dépendant cinématiquement du second équipage et agencé de manière à commander une variation du débit de la buse fonction de sa position instantanCe dans l'espace. Le dessin annexéreprésente, à titre d'exemple et très schématiquement, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention : La figure 1 en est une coupe par un plan vertical ; La figure 2 est une vue développée de détail de deux de ses éléments La figure 3 est une vue selon III-III de la figure 1. La tette de lavage représentée est dessinée à etre fixée à l'extrémité d'un conduit 1 pour son alimentation en eau sous pression, faisant partie d'une installation pour le nettoyage des citernes d'un bateau-pétrolier. Cette fixation est obtenue, par une bride 2 partiellement représentée solidaire d'une armature 2a de positionnement amovible de la tête sur le conduit, non représentée. Cette tette comporte un corps central cylindrique 3, fermé à sa partie inférieure, et dans la paroi latérale duquel sont découpées quatre feutres 4, de forme identique, qui sont décalées de 900 l'une de l'autre, Sur la moitié inférieure de ce corps est montée pivotante une enceinte annulaire 5 dont la paroi externe vient en saillie cylindriquement en 6 pour constituer un moyeu sur lequel est monté pivotant un plateau denté 7 solidaire en rotation d'une chambre 8 disposée à l'extrémité libre du moyeu 6, coaxialement à celui-ci, et communiquant avec deux buses 9a et 9b.L'axe de ces buses est légèrement décentré par rapport à l'axe de pivotement du plateau 7 sur le moyeu 6 de manière que l'effort de réaction créé par les jets d'eau lOa et lOb que ces buses sont à mime de produire, ainsi qu'on le verra par la suite, se traduit sur le plateau 7 par un couple l'entraSnant en rotation en mdme temps que la chambre 8. La paroi interne de l'enceinte annulaire 5, en contact avec la partie de la paroi du corps dans laquelle sont ménagées les fenêtres 4, est découpée par deux fenêtres 5a et 5k dont le développement sur 3600 est visible en figure 2 dans une position instantanée déterminée par rapport aux fenttres 4. Les fenêtres 4 présentent une forme régulière de fente aux extrémités arrondies alors que les deux fenêtres Sa et 5b de l'enceinte 5 ont des bords très irréguliers, de sorte que, si l'enoente 5 tourne par rapport au corps 3 par exemple dans le sens F (figure 2), la surface des lumières A délimitées par superposition des bords des fenêtres 4, Sa et 5b varie constamment tout au long de cette rotation. Si donc le liquide alimenté par le conduit 1 a une pression constante, le débit de ce liquide susceptible de passer de l'intérieur du corps 3 dans l'enceinte 5 sera différent à chaque instant, et variera en fonction de l'étendue des lumières A. La forme donnée aux bords des fenêtres Sa, 5b et 4 pourra donc avantageusement être établie de manière à programmer ce débit en fonction de la position angulaire relative de l'enceinte 5 et du corps 3. La forme, la disposition et le nombre des fenetres résultant de la figure 2 ne sont bien entendu pas limitatifs et pourront au contraire varier dans une très grande mesure, compte tenu des programmations particulières qu'on désirera établir. Les enceintes 5 et 8 communiquent elles aussi par des fenêtres dont le nombre, la forme et la disposition sont établis en fonction d'une variation programmée du débit de liquide devant passer en direction des buses 9a et gb lors du déplacement angulaire de l'enceinte 8 par rapport à l'enceinte 5. Ces fenêtres sont percées sur la paroi frontale d'extrémité 6a du moyeu 6, porr l'enceinte 5, et sur la paroi 8a lui faisant face, pour l'enceinte 8. La fig.3 montre la forme, l'étendue et la distrbuUondes deux fenêtres 11, de la paroi frontale 6a, respectvement 12a - 12b 12c de la paroi 8a de l'enceinte 8. Les fenêtres 11 ont un profil régulier, rectangulaire, alors que les fenttres 12a - 12b - 12c ont des bords déforme très variable, correspondant à un programme de terminé d'ouverture du d'ux lu mières B obtenues par superposition des fenêtres en regard. Bien entendu la forme, le nombre et la distribution des fenAtres pratiquées aussi bien sur la paroi frontale 6a que sur la parcs 8 peuvent et très diffi ntes de cas en cas ,selon les besoins. On peut de cette façon faire varier le débit des buses 9a et 9b également en fonction de la position angulaire relative des enceintes 8 et 5. En définitive, le débit des buses de la tête de lavage peut être programmé, d'une part, en fonction de leur position angulaire par rapport au corps 3 et, d'autre part, en fonction de leur position angulaire par rapport au moyeu 6 de l'enceinte 5. Lorsque la tête de lavage est utilisée pour le nettoyage d'une citerne dont la distance séparant les parois de cette citerne de la tête n'est pas une constante dans l'espace, c'est-à-dire lorsque cette tête n'est pas placée au centre d'une citerne sphérique, on déterminera avantageusement le profil des fenêtres 4, Sa et 5b, 11 et 12a - 12h - 12^ de manière que les rets de liquide produits par les buses frappent les divers points de la paroi à laver avec une force pratiquement constante de point à point I1 suffira à cet effet de faire en sorte que le débit du liquide projeté par les buses varie de façon proportionnelle à la distance séparant à chaque instant ces buses et la zone de la paroi se trouvant sur leur trajectoire. On pourra, pour certains cas spéciaux, augmenter ou diminuer, localement le débit des buses indépendamment de la distance de l'impact des jets. Ce sera par exemple le cas toutes les fois que les parois présenteront des zones relativement difficiles à atteindre parce que profilées de façon particulière ou cachées par quelques ferrures : il conviendra alors d'augmenter le débit d'eau projetée. Lorsque, au contraire, une zone de la paroi d'une citerne sera très facile à atteindre ou lorsque son profil permettra la création de tourbillons dont l'action mécanique se supperposerait avantageusement à l'action directe du jet, on pourra alors envi sager une réduction locale du débit de liquide projeté. On décrira brièvement le fonctionnement de la tête de lavage représentée en figure 1. Lorsque cette tête est alimentée en eau sous pression par le conduit 1, cette eau passe en quantité variable, programmée, du corps 3 dans l'enceinte 5 et de cette enceinte dans l'enceinte 8 en direction des buses 9a et 9V, dont l'axe de projection est décentrée par rapport à l'axe de rotation de l'enceinte 8. La production de deux jets liquides par les buses se traduit sur ces dernières par des forces de réaction entraînant l'enceinte 8, et le plateau denté 7 en rotation autour de l'axe a-a. Mais le plateau 7 est en prise avec un autre plateau denté 3a solidaire du corps 3 qui est fixe, dont l'axe de symétrie b-b est orthogonal à l'axe a-a. Comme ce plateau 3a est fixe angulairement et que le plateau 7 est entrain en rotation par rapport à l'axe a-a, ce plateau 7 roule autour du plateau 3a en entratnant en rotation l'enceinte 5 autour du corps 3. La vitesse de cette rotation et de celle du corps 8 autour de l'axe a-a ne sont en fait limitées que par les efforts de frottement intervenant entre les enceintes 8 et 5, l'enceinte 5 et le corps 3 et les plateaux dentés 7 et 3a : ces efforts sont relativement faibles de sorte que les parties en mouvement de la tette représentée s'emballeraient Si il n'avait pas Qté prévu de les retenir. Cela est réalisé de façon traditionnelle au moyen d'un frein 13, par exemple un frein à fonctionnement hydraulique, fixé à un bottier 14 enveloppant l'ensemble de la tête et présentant un premier collier 15 dans l'ouverture duquel est pivoté le plateau 7, par un palier 7a, un second collier 16 entourant le corps 3 et un troisième collier 17 disposé coaxialement au collier 16 et au corps 3. Dans ce collier 17 sont placés des joints non représentés assurant l'étanchéité entre le boftier 14 et l'axe 18 d'un plateau denté 19, faisant face au plateau 3a et avec lequel fait prise le plateau denté 7 de l'enceinte 8. C'est sur l'arbre 18 qu'agit le frein 13.Le nombre des dents qui est n pour le plateau 7 est égal à n+l ou n-l pour les plateaux 3a et 19 de manière que pour une rotation de 3600 de-l'enceinte 8 autour de l'axe a-a, ltenceinte 5 ne fasse qu'un déplacement angulaire de n . 3600 dans le premier cas ou de n . 3600 dans le second n+l n-l De cette manière, les jets de liquide produits par les buses 9a et 9b entrent en contact, à chaque tour de l'enceinte 8 qui les porte, avec une partie légèrement en avant ou en arrière de la paroi à arroser par rapport aux points d'impact de ces mimes jets à la fin de la révolution précédente de 1 enceinte. L'extrémité des jets décrit donc une sphère dont les différents points sont touchés par ces jets de façon périodique tous les n+l ou les n-l tours de l'enceinte 5. On remarquera encore que les plateaux dentés 7, 3a et 19 forment un système planétaire; dont le plateau 19 est le pignon planétaire, le plateau 7 est le pignon satellite du porte-satellite 15, et le plateau 3 le troisième élément fixe du système. Connaissant la relation de Willis propre aux système planétaires, qui dit : et sachant que #3a = O, et rl n 3a 19' il s'ensuit X = 2 = 19 14 5 où #3a = vitesse angulaire du plateau 3a 3a vitesse angulaire du bottier 14 U19 = vitesse angulaire du plateau 19 n = nombre de dents du plateau 3a 3a n= nombre de dents du plateau 19. 19 Comme le corps du frein 13 est solidaire du bottier 14, la vitesse de rotation relative de l'arbre 18 par rapport au corps du frein est égale à : #19 = 2#14 - #14 =#14 La t8te de lavage décrite peut connattre des emplois également dans d'autres circonstances, en particulier pour le net toyage de tanks ou cuves de toutes sortes et dimensions. - REVENDICATIONS 1. T8te de lavage, destinée à cotre fixée h-ltextrémité d'un conduit d'alimentation en liquide sous pression, comprenant un organe de fixation au conduit, un premier équipage pivoté sur cet organe, un second équipage pivoté sur le premier équipage autour d'un axe transversal à l'axe de pivotement du premier équipage, au moins une buse montée sur le second équipage en position décentrée et transversale à l'axe de pivotement de celui-ci, un circuit de distribution du liquide à la buse, et une transmission cinématique pour commander la rotation du premier équipage par rapport à l'organe de fixation lorsque le second équipage est entras angulairement par la réaction due au jet de la buse, caractérisée par un dispositif d'obturation du circuit de distribution dépendant cinématiquement du second équipage et agencé de manière à commander une variation du débit de la buse fonction de sa position instantanée dans l'espace. 2. Texte de lavage selon Li revendication 1, dans laquelle l'organe de fixation et le premier-éqSipage sont des en ceintes pivotées l'une par rapport à l'autre par au moins une partie de leur paroi et en communication par au monts une entre découpée dans une zone de la paroi de chaque enceinte commune à toutes deux pendant tout leur déplacement angulaire relatif, caractérisée par le fait que le dispositif d'obturation est constitué par une portion de la paroi adjacente à au moins une partie des bords de la entre d'au moins une enceinte, ces bords présentant un profil tel que ladite portion de paroi masque une partie correspondante de l'ouverture de la fenêtre de l'autre enceinte, qui a une étendue fonction dudit profil dans la position relative occupée à chaque instant par les enceintes, le tout permettant d'assurer une programmation du débit de la buse tout au long de son évolution autour de l'axe de pivotement du premier équipage par rapport à l'organe de fixation. 3. T8te de lavage selon la revendication 1, dans laquelle les premier et second équipages sont des enceintes pivotées l'une par rapport à l'autre par au moins une partie de leur paroi et en communication par au moins une entre découpée dans une nrz de la paroi de chaque enceinte commune à toutes deux pendant tout leur déplacement angulaire relatif, caractérisée par le fait que le dispositif d'obturation est constitué par une portion de la paroi adjacente à au moins une partie des bords de la fenêtre d'au moins une enceinte, ces bords présentent un profil tel que la portion de paroi masque une partie correspondante de l'ouverture de la fenêtre de l'autre enceinte, qui a une étendue fonction du profil dans la position relative occupée à chaque instant par les enceintes, le tout permettant d'assurer une programmation du débit de la buse tout au long de son évolution autour de l'axe de pivotement du second équipage par rapport au premier. 4. Tette de lavage caractérisée par l'association des moyens définis dans les revendications 1, 2 et 3. 5. Tête de lavage selon la revendication 1, dans laquelle la transmission cinématique comprend un plateau denté primaire solidaire du second équipage en prise, d'une part, avec un second plateau denté solidaire de l'organe de fixation et, d'autre part, avec au moins une roue dentée soumise à l'action d'un dispositif de freinage, et dans laquelle les axes de pivotement des premier et second équipages sont orthogonaux,' caractérisée par le fait que le plateau primaire, le second plateau et la roue dentée constituent les éléments d'un différentiel, la roue dentée étant disposée coaxialement au second plateau. 6. Tête de lavage selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la partie statique dudit dispositif de freinage est solidaire en rotation du premier équipage et sa partie mobile de la roue dentée.