Brevet FR2471413A1 — publié le 19810619

- 1 - La prdsente invention concerne un équipage d'é- tanchîitê pour une ouverture prévue dans la paroi de la cuve d'un haut fourneau pour recevoir une sonds cet équipage comportant un reGitare d'arr8t et un disposi- tif d étanobéLtiee Il est décrit dans le brevet DE I 533 829 un équipage dét -mnohéiît de ce genres essentiellement com- posé d'un ditposltif d2azrgt et dun dispositif détasn- chdit6. Ltouverture de paseage de la sonde prévue dans la paroi de la cuvoe d'un ut fouxneau est mnie dune tubulure comportt ne bride laquelle le dispositif obturateur est fîLx par %e aute bride, Dana le dis- posîtif d'arrêt est montéeq avec possibilité de pivo- tement rutoU d'un de coe'é par rapport aun deux bridoop tun lunette de S*Znîdtg teandAs quó2 la bride du dipooitif d1arrât la pluo élio ée du haut 2our- neaon est fixé pa bstde lu 0toi0f ancOhite C0e dernier se compose enamioeetu deun presse-é6toupe appliqué do açon 6tenohe su un e soede de bau four- neau. ce presseritoupe oomposte un raood de grais- sage par lintermédiaire duquel un aubmfian ené pasr une conduite dalimetation e ubriSiat est Zourni aux bagues dl'tanehéît ainsi qup la pzIphéi-e de la sonede tr-eorstn Ie dsposîi i d anci Un équiLpae d o tanchéitéi co-u par le brevet DE-PS 1 408 098 se compose par contre, pour l'essen- tiel, dlune tubulure disposeée sur la pasoi de la cuve du haut fourneau et m e dun registre dWazrt devant lequel est dîispos un preseo'étoupee Dans ces deu équipages dfétanchéité coOrnu il est possible deob hrer au moyen du registre dla t l!ou- verture dans la paroi de la cuve lorsque la sonde en est retirée oomplêtement. Dan cette disposition la dis- tance entre le registre d'avxrt et le presse-étoupe est oaloulée de fagon que leorque la sonde est entièrement retirée de la paroi de la cuve le registre d9arrgt puis- se &tre formé pendant que la sonde se trouve encore dans le champ du presse-étoupe oCtest-â-dire pendant quaelle obture encore la tubulure. -2 - Ce n'est que lorsque le registre d'arrêt est formn que l'on retire la sonde entièrement de son ouverture et de la tubulure. Inversement, lorsque l'on introduit la sonde dâns l'ouverture# le registre d'axrrt ntest ou- vert que lorsque la sonde est parvenue Jusque dans le champ du presseétoupe dans la tubulure. Ainsi sont censés 8tre évitées les soudains dégagements de gaz du haut fourneau. L'introduction de la sonde dans le lit de fusion contenu dans la cuve du haut fourneau entratne une usure considérable de la surface extérieure de la sonde t cette usure est maximale à la pointe de la son- de et diminue en direction de l'arrière de celle-cio Il se forme ainsi à la surface de la sondes après rn oertain-temps de servicet un c8ne allongé dont la lon- gueur correspond sensiblement au rayon du haut fourneau, La différence de dimension entre la pointe de la sonde et son extrémité arrière ne peut ttre oompensée au moyen de dispositifs d'étanohéité habituels ayant une élastioité relativement faible. Il peut donc se produire des dégagements de gaz dangereux lorsque la partie antérieure usée de la sonde se trouve dans le champ du dispositif d'étanchéité et que les bagues ou les Jeux de bagues d'étanchéité de ce dispositif ne s'appliquent plus dans leur ensemble avec force et de manière étanche contre la partie oonoernée de la pointe de la sonde. L'effet d'étanchéité peut certes 9tre ré- tabli par un réglage du dispositif d'étanchéité, mais il se produira le m4me défaut lors de la mesure sui- vante effeotuée avec la sonde, parce que la conicité de oelle-ci aura à nouveau élargi excessivement les gar- nitures d'étanchéité. Les registres d'arrêt utilisés sont généralement constitués par de classiques robinets à boisseau sphé- rique, disques coulissants, lunettes de Schnidt ou clapets. Etant donné les perfonrmances croissantes des hauts fourneaux et l'augmentation de la pression inté- rieure qui en résulte, les dispositifs d'arrtt connus -3- ne répondent plus aux exigences qui leur sont imposées5 si bien qutil y a pour le personnel du haut fourneau un risque non négligeable de fuite de monoxyde de oarbone0 Le problème auquel llinvention apporte une solution était donc de order un équipago dtétanchéité capable de stadapter automatiquemént à une différence de d1ane- sion due à une usure, m-me oonsidérable- de la pointe de sondo. La solution à oe problème consiste, oonformément à l'inventiont à prévoir pour une sonde du type doécrit on préambule un dispositif d'étanchéité comportant un joint d'étanchéité tubulaire souple pouvant atre ap- pliqué contre la sonde. L élastioit6 particuliraement grande de ce joint -tubulaire souple et gonflable permet à oelui-oi de eladapter aisément aux irrégularités de dimension cau- sées par l'usure de la pointe de la sonde et donne la garantie que m$me en présence degrmdes différenoes de dimension l'obturation sera toujours ferme et étanche. De oe fait, la santé du personnel travaillant à proxi- mité du haut fourneau se trouve mieux protégée. Cela est vrai à la fois lorsque leon déplace la sonde pen- dant une mesure et lorsqu'on la retire de ltéquipage d'étanohéit6 par exemple pour effectuer des répara- tions sur la sonde elle-m4me ou sur le dit équipage. Il y a intérOt à ce qua le dispositif détanchéîité de la sonde comporto un logement pour le joint dsétan- chéité tubulaire souple0 Dans cette disposition ce lo- gement peut Stre muni d'une conduite de raccordement à une source de fluide hydraulique ou pneumatique pour amener le fluide de travail au joint tubulaire ou léva- ouer de ce dernier, afin de pouvoir adapter la pression de façon optimale aux conditions propres à chaque cas. Il est on outre recommandé de munir la périphérie in- térieure du Joint tubulaire d'une garniture résistant à ltabrasion, en une autre matière que le joint tubu- laire. Dans ce cas, étant donné que les efforts dus au frottement lors du déplacement de la sonde sont sup- _4_ portés par la garniture résistant à l'abrasion, le Joint tubulaire souple n'a plus à supporter que la pres-- sion du fluide qui le remplit. En outre, lorsquune certaine usure s' est produite, il suffit de remplacer la garniture, le Joint tubulaire luimgme restant tou- Jours utilisable. Il y a intérgt à ce qu'en avant du joint tubulaire souple soit disposée une chambre à graisse, pour aug- menter leffet glissant sous la surface de glissement de la dite garnitures par amenée d'un lubrifiant. La lubrification doit de préférenoe commencer à s effec- tuer avant-que l'on ne déplace la sonde, ceci afin d'éviter que le Joint tubulaire n'adhèressous l'action de la chaleur, à la surface de la sonde. Lorsque la sonde est immobile, il y a avantage à ce que le Joint tubulaire dt'étanchéité soit soumis à une pression interne plus forte que lorsque la sonde se déplace en glissant. Dans ce but le Joint tubulaire souple comporte des valves de réglage pour envoyer dans le Joint tubulaire un fluide de travail à pression élevée ou à pression réduite. On a ainsi la possibilité, lorsque l'on n'effectue pas de mesures et que la sonde se trouve en position de repose d'appliquer partiouliè- rement fortement et r6galièrement contre la surface extérieure de la sonde le Joint tubulaire rempli dthui- le ou de gaz, pour garantir ainsi une étanohéité parti- culièrement bonne. Pour déplacer la sonde on peut ré- duire la pression Jusqu'à ce que, tout en maintenant l'effet d'étanchéité, un glissement puisse se produire entre la garniture du Joint tubulaire et la surface de la sonde. De préférence 1'équipage d'étanchéité com- porte des robinets d'arrTt pour refouler un lubrifiant dans la chambre à graisse. Il y a aussi avantage à disposer des bagues d'étan- chéité des deux c8stés du registre. Dans cette dispo- sition il y a intérêt à ce que les bagues d'étanchéité soient, d'un c8té du registres soumises à une pression d'application déterminée. Pour ouvrir et fermer le dis- positif d'arrêt il faudrait que le registre d'arrTt soit 2471 413 -5- monté avec possibilité de déplacement radial dans le dispositif d'arr8t. Avantageusement, un piston annulaire sur la t8te duquel sont disposées les bagues deétan- chéité se trouve dans le dispositif d'arr9t, du c8té proche du haut fourneau. Ainsi on a la possibilité d'ap- pliquer avec une pression différente les bagues d'étan chéité contre le registre -darr8t. En outre, on peut prévoir, entre les bagues d'étanchéité pour le registre d'arrft, des chambres annulaires dans lesquelles dé- bouchent des alésages de luúbrifioationo I1 y a intêr8t à ce que, lorsque le registre dtar- r9t est immobile, les bagues d9étanchéité soient sou- mises à uns pression plus forte que lorsque le registre se déplace, Dans ce buts, l est avantageux de prévoir des valvos darrt pour oomnander le fluide de travail qui agit sur le piston annulaire, de facon à assurer sur ce dernier une proession élevée ou basse9 ponr ré- duire la pression dans le pis+on annulaire pendant le déplacement du registre d'arrSt, de la m9me façon que la pression dans le joint tubulaire est réduite lorsque la sonde est déplacée. I1 y a en outre intérêt à pré vÉlr des valves dearr8t pour l'amenée de lubrifiant dans les espaces entreles Joints d'étanchéité0 L'invention est décrite plus en détail oi-après, à l'aide d'un exemple d'exécution illustré au dessin annexé. Devant une ouverture 1 ménagée dans la paroi 2 de la cuve d'un haut fourneau pour le passage d'une sonde est soudée au blindage 3 de la ouve une tubuluire 4., Cette dernière comporte à son extrémité éloigrëe de la cuve une bride 5 à laquelle est fixé un dicpositif dîar- rGt 6. Le corps 7 de ce dispositif dtarr9t 6 esc relié à la bride 5 de la tubulure 4 par l'intermédiaire d'une bride de racoordement 8. Le corps 7 comporte -une rai- nure annulaire 9 dans laquelle peut coulisser un pis- ton annulaire 10 sollicité par un fluide de travail hydraulique ou pneumatique introduit dans le corps 7 par l'intermédiaire d'un alésage de raccordement 1i ménagé dans ce corps. 2471 413 -6 - La tête 12 de ce piston annulaire 10 est munie de joints annulaires 13. En regard du piston annultire 10 se trouve un car- ter 14 qui, sur son c8té tourné vers le haut fourneau, porte trois bagues d'étanchéité 15 Entre ces dernières et les bagues d'ttanchéité 13 du piston annulaire 10 est disposé un registre d'arr4t 16 qui peut coulisser radialement. Le corps 7 comporte un canal de graissage 17 qui débouche dans un autre canal de graissage 18 du piston Annulaire 10. A partir du canal 18 part un autre canal de graissage 19 qui débouche dans l'espace libre 20 entre les deux bagues diétanchéité 13. De façon com- parable le carter 14 comporte un canal de graissage 21 débouchant dans un collecteur 22. De ce dernier par- tent d'autres canaux de graissage 23, 24 qui débouchent dans les espaces libres 25,26 situés entre les bagues d1étanohéité 15. Lorsque le piston 10 est sollicité par!intené- diaire du canal 11, à des pressions vrariables, les joints annulaires se trouvent appliqués plus ou moins fortement sur le registre d'arrtt 16 léquel, à son tour, appuie plus ou moins fortement sur les bagues d'étan- chéité 15. De cette manière on peut faire en sorte que ces bagues 13, 15 appuient sur ce registre 16 avrec une pression correspondant aux conditions particulières à l'instant considéré. Le dispositif d'arrgt 6 est relié à la bride de raccordement 32 d'un corps d'étanchéité 31 par lVinter- médiaire d'un compensateur 28 aui comporte une bride de raccordement 29 au carter 14 et une br..c!e de rao-. cordement opposée 30 fixée sur la bride 32 du corps 31. Entre ces deux brides 30 et 32 sont disposées des ba- gues d'étanchéité 33. Contre l'alésage intérieur 34 du corps 31 sont disposés plusieurs jeux de joints d'étan- chéité 35et 36 entre lesquels est disposée une bague dtentretoisément 37 pour insuffler un gaz neut.ro Entre les bagues constituant les jeux de joints d'étanchéité et 36 sont disposées des bagues 389 39 pour amener -7 - un lubrifiant sous pression entre eoos jeux de joints , 36 et une sonde de haut fourneau 40 En outre, le corps 31 renferme deD bagues de raolage 41 quig en coopération avec ce corpst délimitent une chambre à graisse 42. Par l'intermédiaire dtune bride de raoordement 54 un autre corps 43 oomportant une rainure annulaire 44 pour un Joint tubulaire souple 45 est fixé au oorps 31. A son pourtour intérieur le joint tubulaire 45 est rev8tu d'une garniture 46 en une matière qui résiste bien à l tabraeion appliquée directement contre la sonde 40. Dans le corps 43 qui sert de logement à oe joint tubulaire se trouve un alésage 47 de raccordement à une conduite 48; par linteédiaire duquel le joint tubu- laire 45 reçoit un fluide de travail hudraulique ou pneumatique. La pression de ce luide est réglée en fonction des oonditionm opératoires du moment, C'est ainsi qu'il est reoommandé de somettre le joint tu- bulaire 45 à une pression élevée lorsque la sonde est immobiloe tandis qu'il cono ent de réduire cette pres- sion lorsque la sonde est Gn cours de déplaoemento, afin dtavoir moins de frottement entre la surface extérieure de la sonde 40 et la garniture 46. Est en outre fixée au corps 43, av- moyen d'une bague 49, une raclette annulaire 50l lespaoe oompris entre le corps 43, la raclette annulaire 50, la garni- ture 46 et la sonde 40 délimitant une chambre à grais- se 51. Le piston annulaire 10 pourrait 9tre remplacé par plusieurs cylindres séparés, non représentés au dessin. Les efforts axiaux transmis par la sonde 40 au dispositif d'étanchéité 27 sont repris par des arti- culations 53 du type cardan disposées latéralement. -8 - REVENDICATIONS 1. Equipage d'étanchéité pour une ouverture prévue dans la paroi de la cuve d'un haut fourneau pour recevoir une sonde, cet équipage comportant unxogistre d'arrêt et un dispositif d'étanchéité, cet équipage étant remarquable en ce qu'il comprend, associé au dispositif d'étanchéité (27), un Joint d'étanchéité tubulaire sou- ple (45) appliqué contre la sonde (40). 2. Equipage d'étanchéité selon la revendication 1, re- marquable en ce que le Joint tubulaire souple (45) est disposé dans un logement (43). 3. Equipage d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce qu'ilcomporte une conduite (48) rac- cordée au joint d'étanchéité tubulaire souple (45). 4. Equipage d'étanchée selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que le pourtour intérieur du joint tubulaire (45) est muni d'une garniture (46) en une matière qui résiste à 1 'abrasion. 5. Equipage d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce qu'une chambre à graisse (51) se trouve en avant du joint tubulaire (45). 6. Equipage d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que des deux c8tés du registre d'arrêt (16) sont disposées des bagues d'étanchéité (13,15). 7. Equipage d'étanchéité selon la revendication 6, re- marquable en ce que les bagues d'étanchéité (13,15)soAt, d'un c8té du registre d'arrgt (16), appliquées avec une pression déterminée contre ce registre. 8. Equipage d'étanchéité selon la revendication 6 ou 7, remarquable en ce que le registre di'arrt (16) peut 4tre déplacé radialement par rapport à lt'axe de la son- de (40). 9. Equipage d'étanchéité selon l'une quelconque dos re- vendioations précédentes, remarquable en ce que des ba- gues d'étanchéité (13) sont disposées sur la tête d'un -9- piston annulaire (10) install6 dans le dispositif duarrgt (6)r dc8t6 proche du haut fourneau. 10.Equipage d'6tanchéit6 selon leune quelconque des re- vendications pr6cédentes, remarquable en oe que des ohambres à graisse (20925926) dans lesquelles dé- bouchent des alésages dtamenée de lubrifiant (17, 19t18521 à 24) sont pré-ues entre les bagues d'6étan- chéité (13,15) du registre dtarr8t (16).