Brevet FR2357647A1 — publié le 19780203

La présente invention concerne les tuyeres double ou triple flux utilisees pour l'affinage de la fonte et plus particulièrement les tuyeres pour souffler des agents d'affinage à travers le fond d'un convertisseur. Ces tuyères 9 sont constituées d'un tube central travers lequel on souffle de l'oxygène et d'au moins un tube extérieur dispose concentriquement et définissant un espace annulaire par lequel on injecte un fluide de refroidissement. Pour certaines operations on utilise plusieurs tubes disposes concentriquement ce qui permet d'insuffler des fluides distincts independamment les uns des autres. Dans tous les modèles de tuyères connus l'assemblage des différents éléments tubulaires est obtenu par des sections filetées coopérant les unes avec les autres. Ce mode d'assemblage est coûteux en raison de l'usinage des sections filetees et conduit un ensemble rigide qui résiste mal aux vibrations que peut engendrer l'ecoulement des fluides sous pression. Par ailleurs, leur montage et démontage est délicat notamment en ce qui concerne les forces de serrage appliquées aux sections filetées. Le but de l'invention est de fournir une technique d'assemblage rapide et simple permettant d'utiliser des éléments tubulaires d'un usinage bon marche. A cet effet, l'invention a pour objet une tuyere pour l'injection de fluides distincts à travers le fond d'un récipient d'affinage de la fonte comportant un conduit tubulaire axial et au moins un espace annulaire forme par au moins un tube dispose autour du conduit axial et comprenant : - un tube central comportant dans sa partie extérieure au récipient d'affinage un épaulement prolonge par un évasement cylindrique - au moins un tube extérieur concentrique comportant un épaulement en regard de l'epaulement du tube central et un evasement cylindrique - un joint d'étanchéité, d'un diamètre inférieur au diamètre de l'evasement du tube axial, enfile sur ce dernier et comprime entre l'epaulement du tube axial et l'epaulement du tube extérieur contigu - des moyens pour solidariser les deux tubes concentriques contigus et maintenir la compression du joint d'etancheite, Selon un mode de realisation l'epaulement du tube intérieur comporte un bourrelet en saillie par rapport au diamètre de l'evasement et le tube concentrique est rendu solidaire du tube intérieur par une agrafe à ressort traversant l'évasement cylindrique du tube extérieur, de part et d'autre du tube intérieur, et prenant appui sur la face du bourrelet opposée au joint d'etancheite. L'invention sera d'ailleurs mieux comprise grâce la description qui suit, donnée à titre d'exemple, en regard des planches de dessin annexées sur lesquelles : - la figure 1 represente, vue en coupe longitudinale, une tuyère à double flux et son dispositif d'assemblage par agrafe - la figure 2 represente,en coupe transversale,le système d'assemblage par agrafe - la figure 3 represente, vue en coupe longitudinale, une tuyère double flux et son dispositif d'assemblage - la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale d'une tuyère triple flux, Ainsi qu'il a dej ete dit,ces tuyères sont constituées d'un tube central generalement en cuivre dans lequel est envoye de l'oxygène gazeux et d'un deuxième tube exterieur en acier entourant le tube de cuivre et définissant un espace annulaire dans lequel on injecte un agent refroidissant destine à proteger la tuyère. Cet assemblage pose donc un double problème mécanique, d'une part la fixation relative des deux tubes et d'autre part, la fermeture de l'espace annulaire dans sa partie amont (par rapport au courant d'oxygène). En se reportant à la figure 1 on voit en 1 le tube intérieur en cuivre autour duquel est dispose concentriquement un tube en acier 2 définissant un espace annulaire 3. La régularité de l'espace annulaire est assurée par des bossages 4 ménagés dans le tube 2. Bien entendu le tube 2 comporte egalement un raccordement latéral 5 pour l'introduction du fluide de refroidissement dans l'espace annulaire 3. Corme on le voit sur la figure le tube central 1 comporte un bourrelet extérieur 6 au de là duquel le diametre du tube est supérieur à son diamètre dans la partie terminale de la tuyère. On remarque également que le tube extérieur en acier 2 comporte un evasement cylindrique 7 definissant un épaulement 8 en aval du bourrelet 6. En partant de ltextremite de la tuyère on voit que les parois des deux tubes sont sensiblement parallèles sur toute leur longueur, excepte au niveau même du bourrelet 6.Enfin le tube en acier 2 comporte dans sa partie evasee deux perçages 9 et 10, figure 2, dont l'ecartement correspond sensiblement au diametre du tube intérieur 1. Il est évident que l'assemblage des tubes 1 et 2 est excessivement rapide et simple. En effet, apres avoir enfile sur le tube 1 un joint torique 11 qui vient s'appliquer sur la partie aval du bourrelet 6 on enfile le tube 2 sur le tube 1 de manière à comprimer le joint torique 11 et on verrouille le tube 2 dans cette position au moyen d'une agrafe metallique 12 enfilee dans les perçages 9 et 10 et prenant appui sur la partie amont du bourrelet 6. Il est évident que la position des perçages 10 et 11 est définie pour que le joint torique soit maintenu en compression contre le bourrelet 6 par l'epaulement 8 du tube 2 en acier. Sur la figure 3 on a représente une variante d'assemblage d'une lance à double flux mais dont le principe reste le même. On retrouve sur cette figure le tube intérieur en cuivre 1 et le tube extérieur en acier avec son evasement 7 son épaulement 8 et son arrivee de fluide 5. Par contre, dans ce mode de réalisation, le tube 1 ne comporte pas de bourrelet mais simplement un évasement 13 et un épaulement correspondant 14. Lletancheite est assurée également par un joint torique 11 comprime entre les épaufements 8 et 14 des déux tubes.La compression du joint 11 est assuree dans ce mode de realisation par des fermetu- res rapides ressort 15 opposées deux à deux dont un des éléments 16 est solidaire du tube 1 et l'autre élément 17 du tube 2. On voit en effet que lors du verouillage des fermetures on exerce sur llelement 17 une force qui comprime le joint torique 11 par rapprochement de l'epaulement 8 vers l'epaulement 14.Sur la figure on a également représenté le raccordement du tube central 1 sur un raccord 18 de type classique comportant un dispositif dietancheite intérieur constitue par deux joints toriques 14 et 20 disposes dans des gorges correspondantes 21 et 22. Le raccord 18 est maintenu sur le tube 1 au moyen d'un verrouillage par une agrafe 23 comme décrit precedemment. La figure 4 représente une tuyère triple flux dont le montage est réalisé par la mise en oeuvre des deux systèmes d'assemblage precedemment décrits. Dans ce montage on trouve trois tubes concentriques 1, 2, 24 definis- sant un conduit central pour l'oxygène et deux espaces concentriques pour le passage de deux fluides distincts. Dans le mode de réalisation présenté chaque tube, 1, 2, 24, comporte respectivement un évasement 13, 7, 25 et un epaulement correspondant 14, #8, 26. En outre le tube 1 comporte une collerette rabattue 27 et le-tube 2 un évasement 28. Le montage est réalise de la manière suivante. Un raccord 29 comportant des moyens d'etancheite est introduit dans l'interieur du tube 1 jusqu'à ce que la collerette 27 arrive en butée au fond d'une gorge extérieure 30 dont est muni le raccord 29.Un joint torique 31 est enfile sur l'evasement cylindrique 13 du tube 1 et est applique contre la collerette 27 par l'evasement 28 du tube 2. Le joint est comprime entre ces deux éléments qui sont verrouilles, l'un par rapport l'autre, au moyen d'une agrafe 32 enfilez dans des perçages ménages dans le raccord 29.On voit que l'evasement 28 sert à appliquer le point 31 contre la collerette 27 mais joue également le rôle de butée vis à vis de l'agrafe 32. L'étanchéité entre les tubes 2 et 24 est obtenue au moyen d'un joint torique 33 comprime, par un système de verrouillage ressort 34 dej décrit, entre les epaulements 8 et 26 des tubes 2 et 24. Il ressort clairement des figures et de la description que l'assemblage des tuyères est excessivement simplifie par rapport aux montages par raccords filetés habituellement utilises et que le prix de revient en est considerable- ment diminue par suite de la suppression de coûteuses operations d'usinage. En effet, la realisation des evasements, des épaulement et des bourrelets sur les tubes peut être obvenue par des opérations d'emboutissage peu onéreuses. Ces types d'assemblage sjappliquent particulierement bien aux tuyeres double ou triple flux utilisées lors de l'affinage de la fonte par soufflage à travers le fond d'un convertisseur. REVENDICATIONS 1 - Tuyère pour l'injection de fluides distincts à travers le fond d'un récipient d'affinage de la fonte comportant un conduit tubulaire axial et au moins un espace annulaire forme par au moins un tube dispose autour du conduit axial caracterisee en ce qu'elle comprend : - un tube central comportant dans sa partie extérieure au récipient d'affinage un épaulement prolonge par un évasement cylindrique - au moins un tube extérieur concentrique comportant un épaulement en regard de l'epaulement du tube central et un envasement cylindrique - un Joint d'étanchéité, d'un diametre inférieur au diamètre de l'evasement du tube axial, enfile sur ce dernier et comprime entre l'epaulement du tube axial et l'epaulement du tube extérieur contigu - des moyens pour solidariser les deux tubes concentriques contigus et maintenir la compression du joint d'etancheite 2 - Tuyère selon la revendication 1 caracterisee en ce que ltepaulement du tube interieur comporte un bourrelet en saillie par rapport au diamètre de l'evasement et que le tube concentrique est solidaire au tube intérieur par une agrafe ressort, traversant l'evasement cylindrique du tube extérieur, de part et d'autre du tube intérieur, et prenant appui sur la face du bourrelet opposée au joint d'etancheite.