Brevet FR2468800A1 — publié le 19810508

La présente invention conoerne en général des trappes destinées à boucher des trous d'homme dans de grands récipients sous pression en acier intérieurement revêtus de verre, et en particulier un ensemble destiné à boucher hermétiquement et à dégager rapidement un trou d'hom- me. Les récipients ou cuves du type précité sont classiques et utilisés par exemple dans les industries chimique et alimentaire pour traiter divers produits. Leur capacité peut atteindre des milliers de litres, et leur structure peut leur permettre de supporter des pressions internes de plusieurs bars. Ils comportent généralement des trous d'homme qui permettent d'accéder à l'intérieur pour les nettoyer et vérifier leur état. En général, la trappe de fermeture d'un tel trou d'homme est serrée directement contre une bride entourant l'orifice du trou d'homme au moyen d'organes dont les dimensions leur permettent de supporter l'effort nécessaire pour comprimer une garniture d'étanchéité entre la trappe et la bride et assurer ainsi entre elles un joint étanche. Il n'est pas rare d'utiliser à cet effet plusieurs gros organes de serrage afin de répartir également l'effort autour de la trappe et d'utiliser pour serrer chacun de ces organes un outil actionné à la main, par exemple une clef. L'utilisation d'un tel outil peut aboutir à un serrage exoessif et donc pro- voquer une déformation de la bride ainsi qu'une détérioration du revê- tement interne en verre. L'utilisation d'organes de serrage amovibles ou insuffisamment serrées peut entraîner des risques d'accident. Par exemple, ces organes ou la def utilisée pour les serrer peuvent tomber dans le récipient et endommager son revêtement interne en verre. De plus, pour assujettir convenablement la trappe, il faut au moyen de la clef serrer plusieurs fois chacun des organes de serrage afin de comprimer convenablement la garniture d'étanchéité, oe qui peut demander jusqu'à une heure de travail selon le diamètre du trou d'homme, le nom- bre des organes de serrage utilisés et la pression à appliquer à l'intérieur du récipient. Inversement, pour ouvrir la trappe, il faut desserrer et enlever chacun des organes de serrage en question. La présente invention concerne un ensemble à ouverture rapide capable de boucher hermétiquement et de dégager un trou d'homme en moins d'une minute et sans avoir à utiliser d'outils actionnés à la main. La compression de la garniture d'étanchéité entre la trappe de fermeture du trou d'homme et le récipient n'exige pas d'organes de serrage indépen- dants et une fois l'étanchéité initiale assurée, la pression qui monte dans le récipient comprime oette garniture en la rendant plus étanche. L'ensemble de fermeture en question, qui n'est pas dissociable, présente aussi l'avan- tage de pouvoir être monté sur d'anciens récipients du type considéré. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation, en partie en arrachement et en partie en coupe, de l'ensemble de fermeture d'un trou d'homme selon la présente invention en position fermée; - la figure 2 représente à plus grande échelle une partie de l'ensemble de la figure 1; - la figure 3, analogue à la figure 2, montre le même ensemble lorsqu'il n'est pas en position hermétique; et la figure 4 représente en plan et en partie en arrachement une partie de l'ensemble de la figure 3. Sur la figure 1, la référence 10 désigne l'ensemble selon l'invention, ensemble destiné à boucher hermétiquement et à dégager rapidement un trou d'homme. Il est assujetti à une bride périphérique 12 entourant l'ori- fice du trou d'homme. La paroi interne 14 de ce dernier, celle du récipient sous pression (non représenté), ainsi que les surfaces de tous les éléments de l'ensemble 10 qui peuvent entrer en contact avecle contenu du récipient comportent un revêtement en verre ou en céramique résistant à la corrosion ainsi qu'à l'abrasion, comme il est classique dans la technique considérée. L'un des éléments de cet ensemble 10 est une collerette de serrage 16 qui entoure la bride 12 précitée à laquelle elle est assujettie au moyen d'un dispositif convenable, constitué par exemple de brides coudées 18 et de Èis 20 situées à intervalles autour du trou d'homme. De la collerette de serrage 16 et d'un côté de l'orifice du trou d'homme part vers le haut une pièce de support 22 avec laquelle s'articule en 24 l'une des extrémités d'un étrier 26 qui franchit par en haut l'orifice précité. L'autre extrémité 28 de cet étrier repose sur la collerette 16 en face de la pièce 22. A cette dernière ainsi qu'à l'étrier 26 est assujetti un mécanis- me 30 destiné à faire contrepoids, mécanisme dont les détails ne font pas partie de la présente invention. L'étrier 26 comporte le logement 32 d'un trou 34 et d'une vis 36 d'entraîiement. L'une des extrémités de l'écrou 34 sort par en haut du logement 32 à l'extérieur duquel elle est assujettie à un volant de manoeu- vre 38. Lorsqu'on fait tourner manuellement ce volant, il fait lui-même tourner l'écrou 34, ce qui déplace axialement la vis 36 qui sort du loge- ment par en bas, son extrémité basse étant assujettie à une trappe 40 destinée à boucher le trou d'homme. Comme le montre mieux la figure 1, le plus grand diamètre de cette trappe 40 est inférieur au diamètre de l'orifice du trou d'homme, è qui permet à cette trappe de pénétrer facilement dans ce dernier et d'en sortir. Lorsqu'on fait tourner à la main le volant 38, l'écrou 34 tourne aussi en déplaçant axialement la vis 36 et par conséquent la trappe 40 qui entre dans l'orifice du trou d'homme ou en sort selon le sens de rota- tion du volant. La trappe 40 est entourée d'une garniture annulaire d'étanchéité 42, par exemple un joint torique convenable résistant à la corrosion ou com- portant un revêtement de protection. Comme le montrent les figures 1 à 3, la surface périphérique de la trappe 40 est profilée de manière à passer en 44 sous la garniture 42, ce qui contribue à faire soutenir cette garni- ture par cette trappe. La trappe 40 supporte une couronne de blocage 46 qui comporte trois pattes périphériques 48 espacées de 120 les unes des autres. Ces pattes sont destinées à s'enfoncer dans des encoches verticales 50, puis à s'enclencher dans des rainures horizontales 52 que forme le bord inté- rieur de la collerette 16, et cela dans un but qui apparaitra ci-après. La trappe 40 maintient la couronne de blocage 46 prisonnière en trois emplacements à chacun desquels se trouve un mécanisme de errouillage à came, l'un de oes mécanismes étant représenté sur chacune des figures 1 à 3. Chacun de ces mécanismes comporte une vis 54 qui, vissée dans la trappe 40, en part vers le haut et traverse la couronne 46 par une bouton- nière 56. Cette dernière permet de faire tourner d'un angle limité la la couronne de blocage par rapport à la trappe 40. La vis 54 traverse ensuite de bas en haut le bloc d'appui 58 d'une came 62 qui fait partie d'une manette 60, manette à laquelle est reliée l'extrémité haute de cette vis. Lorsqu'on fait pivoter la manette, sa came 62 prend appui sur le bloc 58 en faisant monter ou descendre la trappe 40 par rapport à la couronne de blocage 46. Il est évident que pour permettre l'exécution de oette opération la vis 36, l'écrou 34 et le volant 38 doivent avoir verticalement une certaine liberté de mouvement. Le logement 32 est donc concu de manière à permet- tre à l'écrou 34 de s'y déplacer verticalement jusqu'à ce qu'un épaulement 64 de cet écrou entre en contact avec une paroi extrême 66 du logement 32 (voir figure 1). Chaque vis 54 est entourée d'une pièce mâle ou d'un écrou 68 qui, reposant sur la trappe, est destiné à s'enclencher dans une cavité complé- mentaire 70 de la base de la couronne de blocage 46. De cette façon, lors- que ces pièces ou écrous 68 ne sont pas en face des cavités 70 (figures 3 et 4) la trappe ne peut pas se déplacer axialement par rapport à la couronne de blocage. C'est la rotation de cette dernière par rapport à la trappe qui amène les cavités 70 en face des pièces ou des écrous 68, après quoi, comme le montrent les figures 1 et 2, il est possible en actionnant les méca- nismes de verrouillage de déplacer verticalement la trappe par rapport à la couronne de blocage. Enfin, cette couronne 46 forme vers le bas un rebord annulaire péri- phérique 72 qui, lorsque la trappe 40 est en position fermée (figures 1 et 2), fait saillie dans l'intervalle compris entre la rive périphérique supérieure de la trappe et la paroi latérale 14 du trou d'homme en constituant ainsi le siège de la garniture d'étanchéité 42, comme on va le décrire plus loin. Pour décrire le fonctionnement de l'ensemble 10, on supposera que la trappe 40 est au départ dans sa position des figures 1 et 2, c'est-à-dire parfaitement fermée. Les pattes 48 de la couronne de blocage 46 sont alors enclenchées dans les rainures horizontales 52 sous la collerette de serrage 16. De plus, la trappe 40 est placée de manière à serrer de façon étanche la garniture 42 entre sa rive périphérique 44, le rebord périphérique 72 de la couronne de blocage et la paroi latérale 14 du trou d'homme. En outre, si le récipient est mis sous pression, cette dernière exerce sur la garniture 42 une force qui, dirigée vers le haut, comprime encore plus la garniture contre chacun des trois éléments précités en renforçant encore l'étanchéi- té du joint. Pour ouvrir la trappe 40, il faut d abord relacher la pression qui rè- gne dans le récipient, puis faire pivoter les manettes 60 qui commandent les mécanismes de verrouillage ce qui a pour effet de faire descendre la trappe 40 par rapport à la couronne 46 et donc de faire sortir chacune des pièces mâles ou écrous 68 de la cavité correspondante 70. Au besoin, il est possible de faire tourner le volant 38 afin de faire descendre la trappe d'une distance suffisante pour permettre à oes éléments 68 de sortir des cavités 70. Une fois les pièces 68 libérées, il est possible de faire tourner la couronne de blocage 46 vers sa position de la figure 4, ce qui amène ses pattes périphériques 48 en face des encoches verticales 50 en les faisant sortir de dessous la collerette 16. On peut alors faire tourner le volant 38 de façon à faire monter la trappe jusqu'à ce que la garniture 42 soit approximativement au même niveau que la collerette 16. Il est alors possible de faire pivoter l'étrier 26 et tout l'ensemble 10 autour de l'axe 24 qui traverse la pièce de support 22 afin de dégager l'orifice du trou d'homme. Pour fermer le trou d'homme, on procède de façon inverse. On com- mence par faire pivoter de haut en bas l'étrier 26 jusqu'à ce que son extré- mité 28 repose sur la collerette de blocage 16. On amène alors les pattes 48 de la couronne 46 en face des encoches verticales 50 de la collerette 16 et l'on fait tourner le volant 38 de façon à faire descendre la trappe 40 dans l'orifice du trou d'homme, ce qui amène aussi la couronne de bloca- ge 46 au niveau des rainures horizontales 52. Comme le montre la figure 3, dans cette position la garniture 42 est à l'écart du rebord périphérique 72 de la couronne 46 ainsi que de la paroi latérale 14 du trou d'homme. Pour assurer initialement l'étanchéité du joint, on rabat les manettes 60 de façon à faire monter la trappe 40 vers la couronne de blocage 46, ce qui n'est pas possible, comme le montrent les figures 3 et 4, tant que les écrous ou pièces mâles 68 ne sont pas en face des cavités correspondantes 70. Pour y parvenir, il faut d'abord faire tourner la couronne de blocage 46 par rapport à la trappe 40 de façon à faire passer les pattes périphériques 48 de la première dans les rainures horizontales 52 de la collerette 16 sous cette dernière. Les pièces ou écrous 68 constituent donc un dispositif de sécurité qui empêdie de faire fonctionner les mécanismes de verrouilla- ge tant que la couronne de blocage 46 n'est pas en position convenable. Dès qu'on a fait tourner cette couronne (dextrorsum sur la figure 4) de façon à amener les cavités 70 au-dessus des pièces ou écrous 68, il est possible d'actionner les mécanismes de verrouillage de façon à faire monter la trappe 40 dont la rive périphérique 44 vient serrer la garniture 42 contre le rebord périphérique inférieur 72 de la couronne 46. Cela a pour effet de déformer cette garniture et de la faire entrer en contact étan- che avec la paroi latérale 14 du trou d'homme, la couronne 46 et la trappe 40. On fait alors tourner le volant 38 de façon à faire monter la trappe d'une distance suffisante pour qu'elle comprime davantage la garniture 42, comme le montrent par exemple les figures 1 et 2. La mise sous pres- sion du récipient a ensuite pour effet de faire monter davantage la trappe qui comprime encore plus la garniture contre la paroi latérale 14 du trou d'homme, ce qui rend le joint d'autant plus étanche que la pression augmen- te dans le récipient. L'ensemble 10 selon l'invention est conçu de telle sorte qu'aucun ef- fort résultant de la pression qui règne dans le récipient ne s'exerce sur le mécanisme utilisé pour faire monter la trappe 40, c'est-à-dire l'étrier 26, la vis 36 et la pièce de support 22. L'effort dû à la pression est transmis entièrement aux trois pattes 48 de la couronne de blocage ainsi qu'à la colle- rette de serrage 16. Bien que les figures ne le montrent pas, la vis 36 est reliée à la trap- pe 40 de façon à permettre à cette dernière de s'incliner un peu, ce qui permet de lui faire épouser la conformation de la couronne de blocage 44 lors de la manoeuvre des manettes 60, et par conséquent de faire entrer la garniture 42 uniformément en contact avec d'une part la couronne 46 et d'autre part la trappe 40. Comme précédemment indiqué, toutes les surfaoes de l'ensemble 10 et du récipient, qui sont exposées au contenu de ce dernier, sont revêtues de verre ou de céramique. Sur la trappe 40, ce revêtement 74 se prolonge autour du bord périphérique 44 de cette dernière et derrière la garniture 42. De même, le revêtement intérieur de la paroi du récipient se prolonge sur la paroi latérale 14 du trou d'homme et au-dessus du niveau de la gar- niture 42. Il n'est pas nécessaire de revêtir de verre ou de céramique le rebord périphérique inférieur 72 de la couronne de blocage 46, car la garni- ture 42 l'isole complètement du contenu du récipient du fait qu'elle est en contact étanche avec la paroi latérale 14 du trou d'homme et la trappe 40. La description précitée met en évidence que l'ensemble 10 selon l'in- vention peut être ouvert rapidement, contrairement aux trappes utilisées dans la technique antérieure pour fermer des trous d'homme dans des ré- cipients sous pression. L'ensemble selon l'invention supprime donc le né- cessité de plusieurs organes indépendants de serrage autour de la trappe de fermeture du trou d'homme, organes qu'il faut actionner indépendamment. L'ensemble selon l'invention peut donc être actionné rapidement sans avoir à utiliser d'outils spéciaux. Il comporte en outre un dispositif de sécurité constitué par les écrous 68 et les cavités 70, dispositif qui empêche de mettre le récipient sous pression tant que sa trappe de fermeture n'est pas convenablement en place. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'ensemble de fermeture décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'une trappe à ouverture rapide pour un trou d'homme dans un récipient sous pression caractérisé en ce que: le trou d'homme, dont le diamètre interne est supérieur au plus grand diamètre d'une trappe (40) destinée à le boucher, est entouré d'une colle- rette de serrage (16) assujettie au récipient; la trappe(40), qui est suspendue à un mécanisme destiné à l'enfoncer axialement dans le trou d'homme et à l'en extraire, soutient une couronne de blocage (46) capable de tourner en se déplaçant verticalement par rapport à elle entre des limites bien déterminées la couronne (46) et la collerette (16) supportent un mécanisme de ver- rouillage destiné à les bloquer l'une contre l'autre lorsque la première (46) tourne en se déplaçant verticalement vers l'une des deux limites pré- citées; et la trappe (40) soutient une garniture d'étanchéité (42) que son dépla- cement axial et l'actionnement du mécanisme de verrouillage font entrer en contact étanche avec la surface (14) délimitant le trou d'homme. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le méca- nisme de verrouillage comprend a) dans la collerette (16), des encoches verticales (50) qui ommuni- quent par en bas avec des rainures horizontales (52); b) sur la couronne (46), des pattes périphériques (48) que son dépla- cement vertical et sa rotation font d'abord descendre dans les encoches (50), puis s'enclencher dans les rainures (52). 3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cou- ronne (46) forme vers le bas un rebord périphérique (72) qui, faisant saillie dans l'intervalle compris entre la trappe (40) et la paroi latérale (14) du trou d'homme, constitue le siège de la garniture d' étanchéité (42). 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cou- ronne (46) est reliée à la trappe (40) par une vis (54) qui, partant vertica- lement de cette dernière vers le haut, traverse ladite couronne (46) par une boutonnière (56)et tourillonne par son extrémrité haute dans une manette (60) comportant une came (62), le mouvement pivotant de cette manette ayant pour effet de déplacer axialement la trappe (40) par rapport à la couronne (46). 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ro- tation de la couronne (46) par rapport à la trappe (40) et le déplacement axial subséquent de la seconde par rapport la première ont pour effet d'amener l'une en fa ce de l'autre et d'enclencher l'une dans l'autre une pièce mâle (68) fixée sur la couronne ou la trappe et une cavité (70) ména- gée dans l'autre de ces deux dernières. 6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gar- niture d'étanchéité (42) est annulaire et repose sur la rive périphérique de la trappe (40) qu'elle entoure, et la couronne (46) comporte un rebord périphérique annulaire (72) qui surplombe cette garniture et constitue avec la rive précitée le siège de cette dernière. 7. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la trap- pe (40) est suspendue à un support solidaire de la collerette de serrage (16). 8. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que de la collerette (16) part une pièce érigée de support (22) avec la- quelle s'articule l'une des extrémités d'un étrier (26) qui franchit au moins partiellement le trou d'homme et auquel la trappe (40) est suspen- due au moyen d'un support qu'il est possible de déplacer par rapport à lui (26) afin d'enfoncer axialement oette trappe dans le trou d'homme ou de l'en extraire. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le sup- port comprend un volant (38) destiné à faire tourner un écrou (34) qui tourillonne dans l'étrier (26) autour d'une vis (36) qui ne peut tourner du fait que son extrémité basse est fixée dans la trappe (40), de sorte que la rotation de l'écrou déplace cette vis axialement. 10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en oe que l'écrou (34) peut coulisser verticalement dans l'étrier (26) entre des limites bien déterminées. 11. Ensemble destiné à boucher d'une trappe à ouverture rapide pour un trou d'homme dans un récipient sous pression, caractérisé en ce que: l'orifice du trou d'homme est entouré d'une collerette de serrage (16) dont le bord intérieur forme au moins deux encoches verticales (50) communiquant chacune avec une rainure horizontale (52) le diamètre de l'orifice est supérieur au plus grand diamètre d'une trappe (40)qui, destinée à le boucher, soutient une couronne de blocage (46), capable de tourner entre des limites bien déterminées par rapport à cette trappe (40) et à la collerette (16) et forme au moins deux pattes rayonnantes espacées (48) que sa rotation précitée fait d'abord s'enfoncer dans les encoches (50) puis s'endencher dans les rainures (52); de la collerette (16) part un premier mécanisme qui, relié à la trap- pe (40), est destiné à l'enfoncer axialement dans l'orifice du trou d'homme ou à l'en extraire ainsi quà enfoncer axialement les pattes (48) dans les encoches (50) ou à les en extraire; une fois ces pattes (48) enclenchées dans les rainures (52), un se- cond mécanisme est destiné à déplacer axialement la trappe (40) dans l'orifice du trou d'homme par rapport à la couronne (46); et la couronne (46) forme, parallèlement à son axe, un rebord annulaire (72) qui entoure la trappe (40) et, lorsque oette dernière se rapproche axialement de la couronne, fait fonction de siège à l'égard d'une garni- ture annulaire d'étanchéité (42) qui entoure cette trappe. 12. Ensemble selon la revendication 1 A, caractérisé en ce que la rive périphérique de la trappe (40) soutient la garniture (42). 13. Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier mécanisme comporte: une pièce de support (22) qui part de la aollerette (16) vers le haut un étrier (26) dont une extrémité s'articule avec cette pièce (22) et qui contient un écrou moteur (34) vissé sur une vis (36) dont une des extrémités est assujettie à la trappe (40), de sorte que la rotation de l'écrou déplace axialement cette vis pour enfoncer la trappe dans l'orifice du trou d'homme ou pour l'en extraire. 14. Ensemble selon l'une des revendications 11 et 13, caractérisé en ce que le second mécanisme comporte: une vis (54) qui, assujettie à la trappe (40), en part vers le haut en traversant la couronne (46) par une boutonnière (56), son extrémité supérieure tourillonnant dans une manette (60) à came (62), de sorte que le pivotement de cette manette déplace axialement la vis et par conséquent la trappe par rapport à la couronne. 15. Ensemble selon la revendication 14, caractéridé en ce que la cou- ronne (46) forme intérieurement une cavité (70) communiquant avec la boutonnière (56) et destinée à loger une pièce mâle (68) que supporte la trappe (40), la rotation de la couronne vers sa position de blocage ayant pour effet d'amener cette pièce (68) en face de cette cavité (70).