Brevet FR2587780A1 — publié le 19870327

La présente invention concerne le domaine technique du soutirage de produits depuis la partie basse d'un conteneur et elle vise, plus particulierement, le soutirage de produits composés, au moins en partie, de particules ou fragments solides. Le probleme posé par le soutirage de tels produits à partir d'un conteneur n'est pas, à proprement parler, celui de l'extraction du produit, mais plutôt celui du rétablissement d'une fermeture étanche, notamment après soutirage partiel. Pour assurer le soutirage de tels produits, la technique antérieure propose de mettre en oeuvre une vanne dont l'obturateur est constitué par un clapet coopérant avec un siège, le plus généralement conformé en portée tronconique. Un tel obturateur peut être commandé manuellement ou automatiquement. Une vanne ainsi conçue permet, certainement, lors de la première mise en service, une ouverture convenable pour soutirer un produit incluant. en Dartie au moins, des particules ou fragments solides. Par contre, lors de la fermeture subséquente, des particules ou fragments restent interposés entre le clapet et son siège et s'opposent à une fermeture étanche. En pratique, pour pallier cet inconvénient, les utilisateurs ont recours a des expédients, tels que l'interposition d'étoupes, de chiffons ou autres corps analogues qui, de toute façon, sont incapables de réaliser une étanchéité certaine. Lorsqu'il s'agit de produits a caractère dangereux ou toxique, les moyens de fermeture ci-dessus sont, inéluctablement, générateurs d'incidents, voire d'accidents graves. Un autre inconvénient de telles vannes réside dans le fait que le clapet est, généralement, situé à la partie basse d'une tubulure équipant le fond du conteneur. Cette tubulure est donc, en permanence, occupée par le produit stocké dans le conteneur. Selon sa nature ou le traitement subi, il est fréquent que le produit, occupant la tubulure, se prenne en masse et forme un bouchon s'oppo- sant 9 tout soutirage ultérieur. De telles vannes possèdent ainsi un second inconvénient qui est celui du recours nécessaire à une énergie annexe pour fondre, dissoudre ou briser le bouchon. De -De telles vannes ne sont donc pas à même d'assurer, de façon satisfaisante, le service pour lequel elles sont mises en oeuvre. L'art antérieur propose, également, d'utiliser une vanne dont l'élément obturateur est constitué par une guillotine coulissant entre des.glissières s' étendant perpendiculairement à l'axe de la tubulure de sortie de la cuve. Une telle vanne n'assure pas, non plus, un service satisfaisant, car les surfaces en contact des glissières et de la guillotine sont rapidement rayées et détériorées après quelques manoeuvres par frottement avec les particules ou fragments. Une étanchéité rigoureuse ne peut donc être obtenue dans le temps. La technique antérieure propose, également, de mettre en oeuvre une vanne comprenant un manchon déformable, pouvant être commandé en striction, soit sur lui-mrne, soit sur la périphérie d'un noyau en matière rigide. Dans les deux cas, la déformation du manchon emprisonne des particules ou fragments qui sont responsables de la détérioration rapide irrémédiable de la matière constitutive de l'enveloppe formant le manchon. Une vanne du type ci-dessus ne peut donc assurer, durablement, un service de soutirage avec fermeture étanche et nécessite un changement fréquent du manchon déformable. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant une nouvelle vanne de soutirage, capable d'assumer une fonction d'extraction mais, plus particulièrement, une fonction effective de fermeture étanche, quelle que soit la composition du produit à soutirer et la nature des particules ou fragments solides qui le constituent en partie au moins. L'objet de l'invention est de proposer une nouvelle vanne de soutirage qui puisse être mise en oeuvre, indifféremment, pour tous types de produits, en assumant une fonction de fermeture étanche durable dans le temps ne nécessitant ni entretien ni changement de pièces d'usure. Un autre objet dé l'invention est de proposer une nouvelle vanne de soutirage particulièrement conçue de manière à pouvoir être montée sur les tubulures de fond de conteneur, sans nécessiter d'adaptation particulière autre qu'un montage classique habituel. Un autre objet de l'invention est de proposer une nouvelle vanne de soutirage conçue aussi pour s'opposer à la formation d'un bloc ou bouchon obstruant la tubulure et résultant de la prise en masse du produit stocké ou traité dans le conteneur. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la vanne de soutirage conforme à l'invention est basée sur le principe de la mise en oeuvre d'un corps de vanne supportant un obturateur qui est uniquement animé d'un mouvement de translation pour. faire passer la vanne d'un état fermé étanche à un état ouvert et inversement. Selon l'invention, la vanne de soutirage est caractérisée en ce qu'elle comprend - un corps de vanne comportant, d'une part, un pa lier de guidage de direction parallèle à l'axe de la tubulure et, d'autre part, une bride adaptée pour le montage sur la tubulure et définissant un siège d'appui, - et un obturateur comprenant une queue de commande coopérant avec le pa lier du corps de vanne et avec un organe moteur capable de mouvoir l'obturateur en déplacement alternatif parallèlement à l'axe de la tubulure, et une tête d'obturation comportant .. un collet délimitant une portée de coopération avec le siège de la bride, .. et un piston s'élevant à partir du collet en direction de la tubulure et comportant une section droite transversale de pied inférieure à la section de passage du siège d'une mesure supérieure à la granulométrie maximale des particules ou fragments et une section droite transversale de tête inférieure à la section de passage de la tubulure d'une mesure inférieure à la granulométrie mini male des particules ou fragments. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation de la vanne de soutirage conforme à l'invention. Les fig. 2 à 4 sont des vues schématiques illustrant certaines phases caractéristiques du fonctionnement de la vanne. Les fig. 5 à 7 sont des coupes-élévations partielles illustrant des variantes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 montre le fond 1 d'une cuve 2 de stockage d'un produit constitué, essentiellement ou en partie, par des particules ou des fragments de matières solides. De façon habituelle, le fond 1 de la cuve 2 est prolongé par une tubulure 3 bordée, à son extrémité, par une collerette 4 pour le montage d'une vanne de soutirage. L'axe de la tubulure 3 peut être vertical ou incliné. De même, la tubulure 3, bien que généralement de révolution et, plus particulièrement, définissant une surface interne cylindrique, pourrait être réalisée de façon à présenter une section droite transversale différente. La vanne de soutirage selon l'invention comprend un corps de vanne 5 constitué par un manchon tubulaire 6, par exemple en forme de segment de tore. Le manchon 6 comporte une bride 7 de raccordement à un organe de convoyage et d'extraction et une bride 8 d'adaptation étanche sur la collerette 4. La bride 8 est, à cet effet, associée à une contre-bride 9 dont le serrage est assuré par l'intermédiaire de boulons 10 permettant de comprimer une garniture d'étanchéité 11 entre les faces en regard de la bride 8 et de la collerette 4. La bride 8 délimite un siège 12 tronconique dont la grande base ouverte est située dans le plan de la surface opposée à celle coopérant avec la collerette 4. Le siegetronconique 12 peut être défini par un angle au centre compris entre 2 et 45 . Le siège 12 est exécute de manière que sa petite base soit définie par un diamètre D1, de préférence égal au diamètre D2 de la section de passage interne de la tubulure 3. Dans certains cas, le diamètre D1 peut être supérieur au diamètre D2. Le manchon 6 forme ou comporte un palier 13, de préfé- rence cylindrique, dont l'axe est parallèle à celui de la tubulure 3. Selon une construction préférée, illustrée par la fig. 1, l'axe du palier 13 est coaxial à l'axe de la tubulure 3. La vanne de soutirage selon l'invention comprend, par ailleurs, un obturateur 14 constitué par une queue 15, de préférence cylindrique, montée de manière coulissante dans le palier 13 qui est garni d'un joint d'étanchéité 16. La queue possède une partie terminale 15a faisant saillie à l'extérieur du corps de vanne 5. La partie terminale 15a est reliée à un organe moteur 18 capable de provoquer le déplacement alternatif de la queue 15 dans le palier 13. L'organe moteur 18 peut être un moteur électrique, un vérin pneumatique ou hydraulique ou, encore, une commande manuelle. A l'opposé de la partie terminale 15a, la queue 15 forme une tête d'obturation 19 comprenant un collet 20 présentant une portée tronconique 21 complémentaire au siège 12 en regard duquel elle est orientée. La tête d'obturation 19 comprend, par ailleurs, un piston 22 s'élevant à partir de la petite base de la portée 21 sur une hauteur choisie de manière à correspondre à la longueur de la tubulure 3, lorsque la portée 21 coopère avec le siège 12. Le piston 22 est de forme tronconique et possède, en section droite transversale de pied, un diamètre dl inférieur au diamètre D1 d'une mesure qui est supérieure à la granulométrie maximale des particules ou des fragments entrant dans la composition du produit contenu dans la cuve 1.La conformation du piston 22 est choisie pour lui confie rer, en outre, en section droite transversale de tête, un diamètre d2 inférieur au diamètre D2 d'une mesure qui est inférieure à la plus petite granulométrie des particules ou fragments entrant dans la composition du produit stocké dans la cuve 1. La vanne de soutirage décrite ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Dans l'état de fermeture étanche, tel qu'illustre par la fig. 1, l'organe moteur 18 maintient l'obturateur 14 dans une position telle que la portée tronconique 21 coopère avec le siège 12 pour fermer, de façon étanche, la tubulure 3 qui est en partie, sinon totalement, occupée par le piston 22. Compte tenu du rapport entre les diamètres D2 et d2, les particules ou fragments, entrant dans la composition du produit stocké dans la cuve 1, ne peuvent donc s 'in- troduire dans la tubulure 3 et restent confinés dans ie volume utile de la cuve 1. Lorsqu'il convient de commander l'ouverture de la vanne, l'organe de commande 18 est alimenté de manière à solliciter l'obturateur 14 dans le sens de la flèche fl (fig. 2). Le piston 22 est, progressivement, entraîné en course descendante à l'intérieur de la tubulure alors que, simultanément, une ouverture périphérique annulaire se produit entre les faces en regard de la portée 21 et du siege 12. Le produit contenu dans la cuve 1 est progressivement amené à occuper le volume utile dégagé par le retrait du piston 22 se poursuivant, comme cela est illustré par la fig. 3. Lorsque le piston 22 est situé en dessous de la bride 8, la section de passage maximale du siège 12 est dégagée et permet l'écoulement du produit contenu dans la cuve 1. Lorsqu'il convient de fermer la tubulure 3, l'organe 18 est alors alimenté pour provoquer le déplacement ascendant de l'obturateur 14 selon la flèche f2 (fig. 4). Au fur et à mesure de sa course ascendante, le piston 22 s'introduit à l'intérieur du siège 12 enréduisant la section de passage utile susceptible d'être empruntée par le produit. Le piston 22 s'engage ensuite dans la tubulure 3 en refoulant le produit qui s'y trouve. Compte tenu du rapport entre les diamètres D2 et d2, le refoulement du produit intervient en totalité, sans laisser subsister de particules et fragments à l'intérieur de la tubulure 3 qui se trouve ainsi progressivement vidée de son contenu. Lorsque le piston 22 commence à pénétrer à l'intérieur de la tubulure 3, les particules ou fragments en suspension dans l'intervalle annulaire I entre la bride 8, le piston 22 et le collet 20, s'écoulent par gravité librement, en raison du fait que les surfaces concentriques délimitant cet intervalle sont formées par des portées inclinées s'opposant à toute rétention, collage ou accrochage de particules. La poursuite du déplacement ascendant amena la portée 21 en coopération de surface avec le siège 12 sur lequel elle est appliquée totalement pour assurer une fermeture étanche. Dans cette position, illustrée par la fig. 1, le piston occupe toute la hauteur axiale de la tubulure 3, ce qui permet d 'évi- ter la formation ultérieure d'un bouchon par prise en masse du produit. De manière à parfaire l'écoulement du produit dans l'intervalle I, il peut être prévu de munir la vanne décrite ci-dessus de moyens 23, tels qu'une rampe, destinés à distribuer un fluide sous pression entre les faces ou surfaces concentriques délimitant cet intervalle. Le fluide sous pression peut être de nature gazeuse ou liquide, selon les applications envisagées et la nature du produit contenu dans la cuve 1. La nature du fluide sous pression est aussi, dans tous les cas, choisie de façon à présenter une compatibilité certaine avec le produit stocké dans la cuve 1. La fig. 5 montre un exemple de réalisation selon lequella rampe 23 de distribution du fluide comprimé est constituée par une série de trous 24 pratiqués radialement dans le piston 22 depuis la périphérie extérieure et, de préférence, selon un écartement angulaire équidistant. Les trous 24 débouchent dans un, alésage axial 25 qui est exécuté dans la tête 19 et dans la queue 15 pour communiquer avec un raccord 26 adapté sur cette dernière pour le branchement d'une canalisation 27 d'amenée d'un fluide comprimé. La distribution du fluide comprimé par les trous 24 intervient au moment de la course ascendante de l'obturateur 14 selon la flèche f2 lors d'une phase de fermeture. Le fluide comprimé distribué en jets périphériques forme une veine assurant le lavage, le rinçage ou le soufflage des parois de la tubulure 3, de la portée 21 et du siège 12. Il convient de noter que l'efficacité de la veine fluide s'accroît avec la réduction de la section de passage, laquelle augmente progressivement la vitesse d'écoulement. Une variante de réalisation est illustrée par la fig. 6 selon laquelle la rampe 23 est constituée par une série de trous 28 ménages radialement dans la bride 8. Les trous 28 communiquent avec une gorge de répartition 29 dans laquelle débouche un raccord 30 de branchement de la canalisation 27. Dans cette realisation, les trous 28 peuvent déboucher directement à la surface du siège 12 ou, encore, à la surface d'un dégagement 31, par exemple. exécuté en contredépouille à partir de la petite base du siège 12. La fig. 7 montre que les moyens 23 peuvent aussi être formés par une série de canaux radiaux 32 présentés dans une bague 33 réalisée en un matériau approprié pour que cette bague assume aussi la fonction d'étanchéité dévolue à la garniture 11. Dans un tel cas, la canalisation 27 peut être raccordée directement à la bague 33. Il y a lieu de noter que, dans les deux exemples de réalisation ci-dessus, le fluide sous pression distribué par la rampe 23 se divise en une veine principale descendante et en une veine secondaire montante qui a pour effet de fluidiser la fraction de produit occupant la tubulure 3 au moment de la course de fermeture, ce qui favorise l'action de refoulement du piston 22. La vanne de soutirage, conforme à l'invention, permet, par sa constitution, d'assurer une ouverture maximale de la tubulure 3 pour obtenir un débit d'évacuation égalementmaximal et de réaliser une fermeture étanche quelle que soit la nature du produit stocké dans la cuve 1. Cette fermeture 'étanche est assurée sans risque de détérioration et confère une durée de vie utile particulièrement importante à la vanne capable d'assumer ses deux fonctions durablement dans le temps sans nécessiter d'intervention, d'entretien ou de changement de l'un au moins de ses organes constitutifs. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que la vanne peut être aisément adaptée, sans modification particulière et sans le recours à un personnel spécialement qualifié, sur les collets de tubulures de fond de cuve, même ayant été préalablement équipées de vannes de soutirage traditionnelles. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que le piston 22 s'inscrit, au plus, dans le profil de la surface interne du fond de cuve, de sorte que la vanne de soutirage peut être mise en oeuvre, même lorsque cette cuve comporte des organes de malaxage, de brassage ou de raclage contribuant au mélange ou à l'homogénéisation des composants du produit stocké. La fig. 1 montre qu'il peut être prévu de délimiter ou de ménager dans la surface droite transversale de tête du piston 22 une dépression conique centrée 34 destinée à créer, lors de la phase de refoulement du produit par le piston 22,des composantes concourantes favorisant, en complément de l'action du piston et/ou de la veine secondaire de fluide sous pression, le refoulement du produit hors de la tubulure 3. Dans ce qui précède, il est indiqué que le piston 22 possède une forme tronconique. Il pourrait etre prévu de lui conférer une section différente, en correspondance de celle de la tubulure 3. Dans un tel cas, le siège 12 et la portée 21 pourraient aussi recevoir alors une forme correspondante. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Vanne de soutirage d'un produit composé, au moins en partie, de particules ou fragments solides, partir de la tubulure de fond d'une cuve contenant un tel produit, vanne du type comprenant un corps de vanne adaptable sur la tubulure et un obturateur interne au corps de vanne, mobile parallèlement à l'axe de la tubulure et apte à coopérer avec un siège, caractérisée en ce qu'elle comprend :: - un corps de vanne (5) comportant, d'une part, un palier de guidage (13) de direction parallèle à l'axe de la tubulure (3) et, d'autre part, une bride (8) adaptée pour le montage sur la tubulure et définissant un siège d'appui (12), - et un obturateur (14) comprenant une queue de commande (15) coopérant avec le palier du corps de vanne et avec un or gane moteur (18) capable de mouvoir l'obtu rateur en déplacement alternatif parallèle ment à l'axe de la tubulure, et une tête d'obturation (19) comportant :: .. un collet (20) délimitant une portée (21) de coopération avec le siège de la bride, .. et un piston (22) s'élevant à partir du collet en direction de la tubu lure et comportant une section droite transversale de pied infé rieure à la section de passage du siège d'une mesure supérieure à la granulométrie maximale des particu les ou fragments et une section droite transversale de tête infé rieure à la section de passage de la tubulure d'une mesure inférieure à la granulométrie minimale des parti cules ou fragments. 2 - Vanne de soutirage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tubulure (3), le siège de bride (12), la portée du collet (21) et le piston (22) possèdent chacun une section droite transversale circulaire. 3 - Vanne de soutirage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la section de passage du siège (12) est égale à la section de passage de la tubulure (3). 4 - Vanne de soutirage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la tête d'obturation (19) comporte un piston (22) possédant une hauteur correspondant à la longueur de la tubulure. 5 - Vanne de soutirage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (23) de distribution d'un fluide sous pression entre la tête, la tubulure et la bride. 6 - Vanne de soutirage selon la revendication 5, caracté- risée en ce que les moyens (23) comprennene une rampe constituée par une série de trous (24) de direction radiale, pratiqués dans le piston (22) depuis la face périphérique externe pour déboucher dans un alésage axial (25) ménagé dans la tête et la queue et-raccordés à une canalisation (27) d'amenée de fluide. 7 - Vanne de soutirage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la rampe de distribution (23) est constituée par une série de trous (28) pratiqués radialement dans la bride (8). 8 - Vanne de soutirage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la rampe (23) est formée par une série de trous (32) délimités dans une bague (33) interposée en tant que garniture d'étanchéité entre la collerette (4) de tubulure (3) et la bride (8) du corps de vanne (5). 9 - Vanne de soutirage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la face transversale de tête du piston (22) présente une dépression (34) conique centrée.