Brevet FR2083566A1 — publié le 19711217

a présente invention a trait à une fermeture à tiroir de conteneur destiné à renfermer du métal fondu liquide- et comportant uneo plaque trouée rigidement rapportée au fond du conteneur et une y4aque-tiroir, déplaçable par rapport à la précédente, ces deux laques étant munies de deux ouvertures de passage respectivement qui sont disposées de part et d'autre d'un plan de glissement et d'étanchéité commun aux deux plaques. Par le brevet suisse NO 449 861 on sait évaser de façon légèrement conique l'ouverture de Passage de la plaque trouée pD'S la rétrécir à nouveau et lui raccorder encore dans le sens de ltécoulement un évasement conique qui a son plus grand diamètre dans le plan de glissement et d'étanchéité de la plaque trouée et de la plaque-tiroir et qui > à partir de là, se rétrécit à nouveau de l r entréé à la sortie de l'ouverture de passage de la plaque-tiroir, ouverture qui se raccorde sans changemént de diamètre à la précédente.Cette forme de réalisation des ouvertures de passage, se raccordant l'une l'autre, de la plaque trouée et de la plaque-tiroir, avec deux évasements de forme conique et un angle de conicité de valeur relativement faible, a pour but, dans cette structure connue, d'éviter des contraintes du matériau constitutif, à la suite desquelles la. fermeture à tiroir pourrait subir des dégradations. Be but de la présente invention est par contre de présenter une fermeture à tiroir du type initialement défini dans laquelle on réduit sensiblement aussi bien en position ouverte en grand qu'en. position étranglée de la fermeture,'lteffet'd'érosion du métal fondu en transit et sa tendance à déposer en particulier sur les bords adjacents l'un à l'autre définissant ces ouvertures de passage de la plaque trouée et de la plaque-tiroir. A cette fin suivant l'invention, une fermeture à tiroir du type défini initialement se caractérise en ce qu'au long du plan de glissement et d'étanchéité commun aux deux plaques, les diamètres des deux ouvertures de passage de la plaque trouée et de la plaque tiroir sont évasées en formant à peu de chose près des épaulements. La face d'épaulement des évasements peut avantageusement dans ce cas avoir une ligne de pente faisant avec ledit plan de glissement et d'étanchéité un angle compris entre O et environ 35Oo Ce changement brusque de section conduit au niveau correspondant, à un ralentissement tout aussi brusque de la vitesse de l'écoulement et à un décollement de cet écoulement vis à vis des parois de la double ouverture, dans les parties de la fermeture à tiroir qui sont particulièrement menacées par l'érosion.En outre et comme on a pu l'observer sur un modèle hydraulique, les modifications proposées ne créent, en position étranglée du tiroir, qu'un remous à vitesse périphérique considérablement plus faible et à.effet d'érosion-dépôt notablement plus réduit que dans le cas d'ouvertures de passage å parois cylindriques lisses. Même an position ouverte en grand du tiroir l'évasement de section suivant l'invention fait que les turbulences favorisant l'érosion sont abaissées, en sorte que meme loin en dessous dans l'ouverture de passage de la plaque-tiroir et de la buse de sortie qui s'y raccorde onen vivent à réduire les érosions et les formations d'engorgement (dépôts, sedimentations), Quand on passe de la position grande ouverte de la fermeture à tiroir à sa position étranglée, dans la configuration suivant l'invention des ouvertures de passage, les lignes d'écoulement peuvents'adapter sans à-coups à la courbure croissante de la tr jectoire moyenne d'écoulement. L'experience a montré que ces avantages étaient encore plus marqués, s conformément à une forme avantageuse de réalisation de l'invention, les ouvertures de passage étaient évasées en fonction de la section d'étranglement d'au plus la moitié de leur diamètre et si l'extension axiale des évasements des ouvertures de passage était pour chacun environ égal à l'agrandissement du demi-diamètre ou rayon. On se propose de décrire maintenant l'invention de façon plus précise, en se référant aux dessins annexés dans lesquels Les fig. la à Ic sont des vues schématiques en diverses po sitions'd'étranglement d'une fermeture à tiroir, de type connu où les ouvertures de passage de la plaque trouée et'de ;a plaquetiroir ont'des parois cylindriques lisses. Les fig. 2â à2c sont des vues schématiques analogues aux précédentes d'une fermeture à tiroir suivant l'invention où lesdites ouvertures de passage'sont évasées avec épaulements, respectivement pour le cas de position ouverte en grand et de quatre positions d'étranglements croissants. Dans toutes les figures on a désigné par 1 une plaque trouée rigidement rapportée au fond d'un conteneur appelé à renfermer du métal fondu liquide, par exemple une poche de fon derie. Cette plaque 1 représente l'élément fixe d'une fermeture à tiroir dont l'élément mobile est constitué par une plaquetiroir 2. Les deux plaques sont percées d'ouvertures de passage 3, 4 respectivement qui, en position ouverte en grand de la fermeture à tiroir (Fig. 2a) sont en face l'une de l'autre et qui, par déplacement latéral de la plaque-tiroir, peuvent se décaler, de plus en plus l'une de l'autre, de telle sorte que le débit de passage peut être tout d'abord progressivement étranglé et etre finalement complètement interrompu. Les fig. la à Ic montrent que dans les positions étranglées de la fermeture à tiroir, dans le cas où les ouvertures de passage sont cylindriques et lisses, on en arrive à voir se dévelop per une forte surpression en avant du bord en saillie 2' de la plaque-tiroir 2 par suite du rebondissement de l'écoulement sur cette saillie, ce que l'on a représenté sur les dessins par un signe . Cette surpression agit à la fois sur le bord 2' et sur le bord adjacent 1' de la plaque trouée 1.Au fur et à mesure que la pression croit, et en raison de la température élevée du bain de métal fondu, l'érosion croit également sur le bord 2' que contourne le-métal liquide et en-meme tenips- la pression élevée régnant aux points où la vitesse d'écoulement est la plus faible entraîne non loin du bord 1' une formation de dépôts iniésirables Du côté opposé des ouvertures de passage 3, 4 décalées l'une de l'autre, en position d'étranglement, le bord en saillie î de la plaque trouée fait dévier le métal fondu dont le courant débouche à cet endroit en courbe relativement prononcée pour le faire pénétrer dans l'angle formé entre ce bord 1" et le bord 2Z7 en retrait dv la plaque-tiroir 2, ce qui fait que l'écoulement decolle du bord 1" et que prend naissance au-dessous de celui-ci un remous entraînant encore une fois une formation de dépôts. Du fait de la sédimentation sur le bord 2, il peut aussi rétablir finalement de ce côté des ouvertures de passage une surpression qui améliore la destruction des éléments de la fermeture. L'érosion îles bords des ouvertures de passage dans la pla quP trouée et dans la plaque-tiroir peut au stade final atteindre une telle ampleur, que 1 fermeture à tiroir elle-même cesse d'être étanche en position de fermeture Mais le développement progressif de l'usure est déjà auparavant très fâcheux, car son stade d'évolution ne peut etre apprécié de l'extérieur ; la position de la plaque tiroir, nécessaire à l'établissement d'un degré d'étranglement déterminé de l'écoulement, devient alors trop imprécise. Dents la conception suivant l'invention des ouvertures de pas axe (voir fig. 2a à 2e) on part dans l'exemple représenté oi::e dans celui des fig. la à ic d'un diamètre des ouvertures 3, 4 de 35 mm. Mais ces ouvertures sont de part et d'autre du plan de glissement et d'étanchéité évasées à 50 mm par des épaulements.Dans l'exemple représenté l'évasement 3a est symétrique fsymétrie-plan) de l'évasement 4a, même an ce qui concerne l'es tension axiale de par exemple 10 mm et l'angle d'inclinaison de la face oblique des évasements est par exemple de 340 vis-àvis du plan de glissement et d'étanchéité. lorsque la fermeture à tiroir est ouverte en grand, comme c'est le cas à la fig. 2a, la vitesse d'écoulement du métal fonlu en transfert dans l'ouverture de passage 3 avant l'évasement 3a a une valeur déterminée V1. Du fait du brusque élargissement de l'ouverture de passage la vitesse d'écoulement à ce niveau se réduit à la valeur V2. En aval de l'évasement 4a la vitesse d'écoulement remonte à une valeur désignée par V3 ; cette vitesse correspond, si l'on néglige les faibles pertes d'énergie qui se *;roduisent au niveau des évasements à la valeur en amont V1 de cette vitesse. Les vues de la fermeture à tiroir suivant l'invention, représentées aux fig. 2b à 2e montrent clairement que, dans toutes les positions de la fermeture à tiroir durait de l'élimination des bords 1" et 2' faisant saillie dans les lignes d'écoulement (revoir fig. 1a à 1c), la déviation (de l'écoulement venant de l'ouverture de passage 3 et entrant dans l'ouverture de passage 4, décalée par rapport à la précédente lorsque la fermeture est en position étranglée, se trouve atténuée. La conformation des ouvertures de passage est mieux adaptée à la courbure des lignes d'écoulement.Il en résulte une moindre production de remous et une -réduction de la formation redoutée des départs. La modification des bords en saillie 1" et 2' pour tenir compte de la courbure des lignes d'écoulement réduit aussi en meAme temps la forte érosion qui autrement serait observée en ces endroits. Par les évasements 3a, 4a on a également éloigné les bords 1' et 2" par rapport à ce qu'ils étaient aux fig. la à 1c, en sorte qu'on dispose maintenant en ces endroits d'encoignures en forme de poches qui, en raison du fait que 11 écoulement s'y détache de la paroi, conduisent à une réduction de pression -indiquée aux figures par un signe &commat;- en sorte que la surpression que l'on observait précédemment se trouve bien compensée. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réa- lisation représenté et décrit de ltévasement des ouvertures de passage de la plaque trouée et de la plaque-tiroir qui n'a été donnée qu'à titre d'exemple. C'est ainsi en particulier que la transition rapide d'un diamètre plus petit à un diamètre plus grand permet dans de larges limites une extrême variété de formes de réalisation. REVEND I CAT IONS 1. Fermeture à tiroir de conteneur destiné à renfermer du métal fondu liquide et comportant une plaque trouée rigidement rapportée au fond du conteneur et une plaque-tiroir, déplaçable par rapport à la précédente, ces deux plaques étant munies chacune d'une ouverture de passage, caractérisée en ce qu'au long ou plan de glissement et d'étanchéité commun aux deux plaques, les diamètres des deux ouvertures de passage (3, 4) de la plaque trouée (1) et de la plaque-tiroir (2) sont évasées en formant à peu de chose près des épaulements. 2. Fermeture à tiroir selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face d'épaulement des évasements (3a, 4a) a une inclinaison dont l'angle vis-à-vis dudit plan de glissement et d'étancHité est compris entre O et environ 35 . 3. Fermeture à tiroir selon la revendication 1 caractérisée en ce que les ouvertures de passage (3, 4) sont élargies en fonction de la section-d'étran6lement d'au plus la moitié de leur diamètre. 4. Fermeture à tiroir selon la revendication,1, caractérisée en ce que l'extension axiale des évasements des ouvertures de passage est pour chacun environ égal à l'agrandissement du demi-diamètre ou rayon.