Brevet FR2490767A1 — publié le 19820326

249076? "Paire de plaques pour fermeture à tiroir." L'invention concerne une paire de plaques pour fermeture à tiroir comportant des ouvertures de passage, qui débouchent sur des surfaces de glissement, le long desquelles les pla- ques, lors de l'actionnement de la fermeture, se déplacent l'une contre l'autre. Dans la régulation de l'écoulement de métaux liquides et spécialement de l'acier, on sait que les plaques de fermeture à tiroirs sont soumises à une usure intensive, malgré l'em- ploi de matériaux réfractaires de haute valeur. Sous l'action de la coulée, les trous qui sont dans les plaques et dans les pièces réfractaires qui s'y raccordent sont soumis à un élar- gissement continu de leur section. Mais il est encore bien plus dommageable que, dans les positions intermédiaires du tiroir (pendant l'ouverture et la fermeture ainsi que pendant une coulée étranglée), des parties des arêtes des trous et des zones voisines des surfaces de glissement soient soumises à la coulée et soient attaquées d'une manière spécialement forte à cause du rétrécissement du canal de passage qui exis- te à cet endroit. Cette situation depuis longtemps connue et décrite (brevet suisse 528 942, figures 2 et 3) est en général déterminante pour le nombre de coulées réalisables avec un jeu de plaques, du fait que l'érosion progressive des surfaces de glissement dans les zones indiquées rend finalement impos- sible une fermeture jointive, de sorte que les plaques doivent être changées. L'examen des plaques montées qui se fait après chaque coulée, pour déterminer si l'état d'usure permet une nouvelle utilisation sure, n'est pas alors très simple à cau- se de la visibilité limitée des surfaces de glissement, de sorte que cet examen réclame une certaine expérience. Pour réduire cette usure des arêtes, il a été proposé un élargissement étagé d'au moins une des ouvertures de passage en direction de la surface de glissement (demande de brevet allemand 20 14 331). Mais cela exige, pour un diamètre de trou donné, un allongement important de la course de déplacement entre les positions ouverte et fermée ainsi qu'une réduction 249076? du recouvrement des plaques perpendiculairement à la course de déplacement. C'est pourquoi cette proposition ne serait réalisable qu'avec un agrandissement correspondant de la sur- face des plaques et donc de toute la fermeture. Suivant une autre proposition, la plaque de tiroir doit être munie, le long du trou de passage et sur la surface de glissement, d'une adjonction spéciale en une matière métalli- que hautement résistante à la chaleur, par exemple en une matière composite en cermet, pour que les parties menacées par l'usure soient protégées (demande de brevet allemand 19 37 742). Mais alors le matériau de l'adjonction et celui du support ont des coefficients de dilatation thermique dif- férents, ce qui entraine des difficultés; de plus la fabri- cation de pareilles plaques est naturellement plus onéreuse. Le but de l'invention est donc de réduire et, de maîtri- ser l'usure des plaques de fermeture et ses conséquences, qui ont été décrites, sans pour cela devoir accepter des incon- vénients essentiels, comme dans les propositions de solutions connues. La solution conforme à l'invention consiste en ce que les ouvertures de passage des deux plaques d'une paire de plaques sont délimitées, au moins dans la zone de leur jonction par rapport à la surface de glissement, par deux segments de parois droits, qui coupent la direction de déplacement sous des angles égaux et de préférence droits et que les extrémi- tés de ces segments de parois sont reliés par deux segments de parois qui s'étendent dans la direction du déplacement. Des ouvertures de passage conformes à l'invention peuvent être fabriquées facilement et de toute façon sans dépense supplémentaire importante par rapport aux trous ronds cou- rants. Cela peut se faire par exemple par pressage d'un poin- çon au noyau correspondant pendant la même opération que celle donnant aux plaques leur forme brute. L'avantage principal de l'invention est que, par rapport aux ouvertures de passage rondes, on obtient des surfaces d'usure plus petites et de forme plus avantageuse sur les surfaces de glissement des plaques, comme il sera expliqué ci-dessous plus en détail. De plus les parties d'arêtes qui sont libérées dans les positions intermédiaires du tiroir sont toujours de même grandeur et, en moyenne, plus courtes qu'avec une section de trou ronde. Suivant l'invention, la section d'ouverture est un secteur de couronne dans le cas de fermetures rotatives à tiroirs (fermetures tournantes ou pivotantes) et un parallélogramme dans le cas d'une fermeture à tiroir linéaire. Alors qu'en pratique on n'a utilisé jusqu'à maintenant que des plaques de fermeture à ouvertures de passage circulaires, des sections d'ouvertures non circulaires ont déjà été proposées ici et là, par exemple dans la demande de brevet allemande 19 10 247 et dans la demande allemande 20 06 523. Mais il s'agissait là essentiellement d'obtenir une certaine caractéristique de réglage (section de passage en fonction de la course de dé- placement), alors que le problème de l'usure des arêtes, qui est à la base de la présente invention, restait entier. L'invention sera expliquée plus en détail, en liaison avec le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 et la figure 2 représentent chacune une coupe schématique verticale d'une paire de plaques de ferme- ture, sur une fermeture à tiroir rotative ou linéaire; - la figure 3 est une vue de dessus d'une partie des plaques de fermeture recouvertes, qui représente la situation d'une fermeture connue à tiroir rotatif possédant des ouver- tures de passage circulaires; - la figure 4 représente une vue, analogue à celle de la figure 3, de la paire de plaques de fermeture suivant un premier exemple d'exécution de l'invention; - la figure 5 représente le même exemple d'exécution que la figure 4, mais en perspective et avec les plaques de ferme- ture ainsi que les ouvertures de passage en position étran- glée; - la figure 6 représente une forme géométrique préférée de la section d'ouverture conforme à l'exemple d'exécution des figures 4 et 5; la figure 7 représente une vue de dessus d'un autre exemple d'exécution d'une paire de plaques de fermeture des- tinées à une fermeture à tiroir linéaire et - les figures 8 et 9 représentent d'autres variantes de 249076? de sections d'ouverture sur une paire de plaques de fermeture conformes à l'invention. Sur le croquis de principe de la figure 1 on peut recon- naitre les deux plaquesde fermeture d'une fermeture à tiroir rotatif, soit la plaque supérieure fixe de fond 1 et la pla- que de tiroir 2, qui tourne autour de l'axe médian 3, comme la flèche 10 l'indique. Chaque plaque de la paire de plaque 1,2 est munie d'au moins une ouverture de passage 5, 6; d'une manière connue, la plaque de tiroir 2 peut avoir plusieurs ouvertures de passage de même section ou de sections diffé- rentes. Les plaques de fermeture, qui sont fabriquées en un matériau réfractaire de haute valeur, sont en contact par leur surface de glissement 4, le long de laquelle elles se déplacent l'une contre l'autre, quand la fermeture est action- née. Il faut distinguer ici entre la position ouverte (ouvertu- res de passage alignées l'une sur l'autre), la position d'é- tranglement (ouvertures partiellement décalées) et la posi- tion de fermeture (ouvertures complètement décalées). On a représenté en traits mixtes les pièces réfractaires 7 et 8, qui se raccordent en haut et en bas aux plaques de fermeture, forment, avec les ouvertures de passage, un canal de coulée et ont la forme générale d'une-douille. Le croquis de principe de la figure 2 représente la si- tuation correspondante avec une fermeture linéaire à tiroir, comportant la plaque. de fond fixe 11 et la plaque de tiroir mobile 12. Cette dernière est mobile le long des surfaces de glissement 14 dans le sens de la flèche 13, pour amener les ouvertures de passage 15, 16. depuis la position de fermeture représentée jusqu'à la position d'ouverture ou dans une po- sition d'étranglement. Même dans le cas de la fermetures tiroir linéaire, la plaque de tiroir peut comporter, de maniè- re connue, plusieurs ouvertures de passage décalées dans le sens du mouvement du tiroir. On a de nouveau représenté en traits mixtes les douilles réfractaires 17-et 18, qui se rac- cordent, en haut et en bas, à la paire de plaques. Les indications ci-dessus concernant les figures 1 et 2 sont valables pour des paires de plaques de fermetures à ti- roirs rotatifs ou linéaires connues aussi bien que conformes à l'invention. La figure 3 représente les éléments essentiels pour l'appréciation de l'usure des plaques sur une fermeture à tiroir rotatif et sur ses plaques de fermeture 1, 2 d'exé- cution connue, c'est-à-dire avec des ouvertures de passage 5 et 6 de section circulaire. Les deux plaques sont dessinées en position fermée, dans laquelle l'ouverture 6 de la plaque de tiroir est décalée d'une distance assurant la fermeture jointive par rapport à l'ouverture 5 de la plaque de fond. Les portions des arêtes circulaires des trous dans la zone des surfaces d'étanchéité, qui, en fonctionnement, sont sou- mises à l'usure la plus forte sont celles qui, sur les deux ouvertures, sont tournées l'une vers l'autre, parce qu'elles sont soumises à la coulée d'abord pour l'ouverture et jus- qu'au dernier moment pour la fermeture. Comme l'expérience le montre, cette forte usure des arêtes se produit environ sur le demi-pourtour des trous. De même les zones voisines des surfaces de glissement des deux plaques sont attaquées de plus en plus par la coulée. Cela provoque à chaque mouvement de fermeture un entraînement de la coulée entre les deux plaques de fermeture, ces petites quantités de coulée tendant aussi- tôt à se solidifier. Des observations et des essais récents ont confirmé qu'il se forme réellement entre les plaques des "morceaux de ferraille" ayant environ la forme de la surface hachurée 26 de la figure 3. De pareils "morceaux de ferraille" ou "coins" forment naturellement un obstacle important entre les plaques au mouvement d'ouverture suivant, du fait qu'ils n'ont pas de possibilité d'évacuation entre les surfaces de glissement (leur forme ne leur permet pas non plus d'entrer dans l'ouverture 6). Le processus se répète et se renforce à chaque actionnement et la détérioration croissante des surfaces de glissement nécessite une course de recouvrement toujours plus grande, jusqu'à ce que-les plaques soient inutilisables. La violente usure ainsi décrite et produite entre les plaques par des morceaux de métal solidifié peut souvent met- tre fin à la fiabilité des plaques bien plus tôt que ne le fait l'érosion causée par la traversée de la coulée. L'inven- tion y remédie grâce à une exécution particulière des sec- tions d'ouverture des deux plaques de fermeture. Les figures 4 et 5 représentent un premier exemple d'exé- cution d'une paire de plaques de fermeture conforme à l'in- vention, également pour une fermeture à tiroir rotatif. Les deux plaques 1 et 2 ont des ouvertures de passage identiques 5' et 6'. Chacune des ouvertures est délimitée par deux seg- ments de parois droits 21, qui coupent à angle doir la di- rection de déplacement (indiquée par l'arc de cercle 10), ain- si que par deux autres segments de parois 22, qui relient chacune les extrémités des segments de parois 21 et s'éten- dent dans la direction du déplacement (avec le mouvement tournant, la direction de déplacement est tangentielle en chaque point, de sorte qu'un segment de paroi s'étendant "dans la direction du déplacement" forme une surface cylindrique et un segment de paroi "coupant à angle droit la direction de déplacement" forme une surface radiale). Sur des plaques pour une fermeture à tiroir rotatif,1la section d'ouverture corres- pond donc à un secteur de couronne. Cette section d'ouverture doit, suivant l'invention, exister aussi dans la zone de la jonction avec l'ouverture de passage par rapport à la surface de-glissement 4. La section peut, comme on le voit sur la figure 5,,gatder la même forme sur toute l'épaisseur de pla- que ou, au contraire, changer en direction du côté de plaque opposé, en'prenant par exemple progressivement une forme cir- culaire. Les avantages de la section d'ouverture de passage 5' et 6' conforme à l'invention apparaissent sur les figures 4 et 6 par comparaison avec la figure 3: pendant la coulée en posi- tion étranglée (figure 5), seules sont toujours libres les arêtes d'embouchure droites des segments radiaux de parois 21 tournées l'une vers l'autre ainsi que les surfaces voisines (figure 5), pendant que toutes les autres parties d'arêtes, soit environ les 3/4 du pourtour, sont toujours recouvertes. Les zones voisines érodées 25 des surfaces de glissement 4 sont donc bien plus petites que les zones correspondantes 26 dans le cas des ouvertures de passage connues de section ronde (figure 3). Un fait plus significatif encore est que les "mor- ceaux de ferraille" ou "langues" qui se forment en position fermée (figure 4) dans la zone 25 ne se coincent pas entre les plaques quand la fermeture s'ouvre ensuite, mais sont évacués sans difficulté par la section d'ouverture, sans cau- ser de dégâts (pour permettre une-comparaison juste des zones et 26, on a pris pour base sur les figures 3 et 4 des sec- tions d'ouverture de même dimension, sur le même rayon moyen, avec une course de recouvrement de même valeur, la distance d'arêtes des deux ouvertures étant minimale). La figure 5 permet aussi de voir qu'après la coulée, l'importance de l'u- sure le long des arêtes de travail et des zones indiquées peut très bien s'observer de l'extérieur (dans une position inter- médiaire des ouvertures, environ suivant la figure 5), ce qui n'est pas si simple avec des ouvertures rondes. La figure 6 permet d'expliquer quelques réflexions géo- métriques sur la section d'ouverture. On obtient un rapport équilibré entre la largeur (dans le sens radial) et la lon- gueur (dans le sens du déplacement) de la section d'ouvertu- re 5' (ou 6') quand tous les segments de paroi sont tangents à un cercle théorique inscrit 24. Mais on peut déroger le cas échéant à cette règle en choisissant la longueur d'ou- verture différente de la "tangente au cercle inscrit". Les ouvertures de la plaque de fond et de la plaque de tiroir peuvent avoir par exemple des longueurs plus grandes mais égales entre elles ou encore plusieurs ouvertures de la pla- que de tiroir peuvent avoir différentes longueurs les unes par rapport aux autres; par contre la largeur des ouvertures coopérant entre elles dans les plaques de fond et de tiroir sera avantageusement toujours la même et naturellement pour un même rayon, de sorte que les arêtes qui sont le long des segments de parois 22 ne seront jamais choisies librement. Sur la figure 6 on a représenté aussi par comparaison une section circulaire 5, ayant la même surface qu'une section ' conforme à l'invention. Il en découle que la course de déplacement minimale S' entre la position d'ouverture et cel- le de fermeture est plus petite suivant l'invention que la course de déplacement S pour une section circulaire. De plus, la largeur (radiale) d'une section 5' conforme à l'invention est aussi plus epetite qu'une surface circulaire de même grandeur, ce qui permet d'amener l'ouverture 5' sur la plaque 249076-7 sur un rayon (moyen) plus grand. Les autres exemples d'exécution suivant les figures 7 à 9 se rapportent à des plaques pour une fermeture à tiroir li- néaire (en liaison avec la figure 2). La figure 7 représente une paire de plaques de fermeture 11, 12, ayant chacune une ouverture de passage 15', 16', disposée sur l'axe médian, qui est parallèle à l'axe de déplacement 13. Chacune des ouvertu- res de passage (dessinée en position fermée) est délimitée par deux segments de parois 31 coupant la direction de dépla- cement à angle droit et par deux autres segments de parois 32, qui sont dans la direction de déplacement et qui réunissent chaque fois deux extrémités des segments 31. Dans la forme d'exécution préférée conforme à la figure 7, la section d'ou- verture est un carré, c'est-à-dire que tous les segments de parois sont tangents à un cercle inscrit théorique et que la longueur de l'ouverture est égale à sa largeur. Toutes les explications données ci-dessus en liaison avec les figures 3 à 6 concernant les conditions de la fermeture à tiroir rotatif et spécialement le fonctionnement de la forme d'exécution suivant les figures 4 et 5 en comparaison avec les ouvertures de passage rondes, restent valables,toutes proportions gardées, pour les exemples d'exécution de la fer- meture à tiroir linéaire. Cela découle du fait qu'un mouve- ment tournant ou pivotant se transforme en un mouvement liné- aire, si le rayon de rotation devient infiniment grand. La figure 8 représente une variante dans laquelle les seg- ments de parois 33 coupent la direction de déplacement non pas à angle droit, mais sous des angles obliques, qui sont cependant égaux. Dans le cas de la fermeture à tiroir linéai- re, les segments de parois 32 et 33 forment alors un parallé- logramme à angles obliques (en forme de olsange). Cette va- riante peut aussi s'appliquer, toutes proportions gardées, à des ouvertures de passage de plaques pour une fermeture à tiroir rotatif. La figure 9 représente enfin une forme d'exécution dans laquelle les segments de paroi 31 sont reliés par deux seg- ments de parois.34 plus longs, qui s'étendent dans la direc- tion du déplacement. La section rectangulaire ainsi formée correspond à la variante (déjà décrite en liaison avec la 9 2490161 fermeture à tiroir rotatif) d'un secteur circulaire comportant une plus grande longueur par rapport à la tangente du cercle inscrit. 249076-7 REVENDICATIONS 1.- Paire de plaques pour fermeture à tiroir comportant des ouvertures de passage, qui débouchent sur des surfaces de glissement, le long desquelles les plaques, lors de l'action- nement de la fermeture, se déplacent l'une contre l'autre, caractérisée par le fait que les ouvertures de passage (5', 6'; 15',16') des deux plaques (1,2; 11,12), au moins dans la zone de leur jonction avec la surface de glissement (4,14) sont délimitées par deux segments de parois droits (21,31, 33) qui coupent la direction de déplacement (10, 13) selon des angles égaux et de préférence des angles droits et que les extrémités de ces segments de parois sont reliées par deux segments de parois (22, 32, 34) qui s'étendent dans la di- rection de déplacement. 2.- Paire de plaques de fermeture suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que-les quatre segments de parois (21,22; 31,32) délimitant la section d'ouverture dans la zone de jonction précitée sont tangents à un cercle inscrit théo- rique (24). 3.- Paire de plaques de fermeture suivant la revendica- tion 1, caractérisée par le fait que les segments de parois coupant la direction de déplacement (10,13) présentent un plus grand écartement comparativement à la tangente au cercle inscrit et sont reliés par des segments de parois (34) corres- pondants qui s'étendent dans la direction du déplacement et dont la longueur est plus grande. 4.- Paire de plaques de fermeture suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la section d'ouverture délimitée par les quatre segments de pa- rois précités est la même sur toute l'épaisseur de plaque que dans la zone de la jonction. 5.- Paire de plaques de fermeture suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la section d'ouverture varie sur toute l'épaisseur de la plaque et qu'elle passe de la forme existant dans la zone de la jonction à une autre forme, par exemple circulaire, de l'autre côté de la plaque.