Brevet FR2624408A1 — publié le 19890616

La présente invention est relative & un dispositif de nettoyage de l'intérieur d'un récipient, & l'aide d'au moins un jet de liquide. Pour nettoyer l'intérieur d'un récipient, il est connu d'utiliser une buse capable de projeter un jet de liquide vers les faces intérieures de ce récipient, l'orientation de cette buse pouvant être changée pour permettre au jet d'atteindre sensiblement tous les points de la surface intérieure du récipient. Le plus souvent, la buse est montée au bout d'un tuyau souple, et un opéra- teur agit manuellement pour envoyer le jet successivement sur tous les points de l'intérieur du récipient. La présente invention a pour but de fournir un appareillage qui permette d'assurer de façon automatique le balayage complet de toute la surface intérieure d'un récipient, cet appareillage étant simple de fabrication et peu coteux en entretien. L'invention fournit, en conséquence, un dispositif de nettoyage de l'intérieur d'un récipient, comprenant au moins une buse capable de projeter un jet de liquide sur les faces intérieures du récipient, l'orientation de cette buse pouvant être changée pour permettre au jet d'atteindre sensiblement tous les points de la surface intérieure du récipient, ce dispositif ayant pour particu- larité que: - la buse est portée par un rotor capable de tour- ner sur un premier axe, et la buse est orientée pour pro- duire un jet de liquide tangentiel par rapport au premier axe, si bien que la réaction du jet fait tourner le rotor sur ledit premier axe, - ledit premier axe est porté par une tête rotati- ve, capable de tourner sur un second axe non parallèle au premier, cette tête étant pourvue d'un ajutage auxiliaire disposé pour produire un second jet de liquide tangentiel par rapport au second axe, si bien que la réaction de ce second jet fait tourner la tête rotative sur le second axe, -2- - ledit second axe est porté sur un support qui peut lui-même être immobilisé par rapport au récipient & nettoyer. Par "jet tangentiel par rapport à un axe", on entend un jet qui n'est ni parallèle & cet axe, ni sécant de celui-ci. On démontre qu'un jet qui n'est ni parallèle, ni sécant par rapport & un axe comporte obligatoirement une composante qui est tangente & un cercle perpendiculaire & cet axe et centré sur lui. C'est la partie de la force de réaction du jet qui est dirigée selon cette composante tangentielle qui crée la force de réaction entraînant le rotor ou la tête rotative en rotation par rapport à l'axe. De préférence, l'ajutage auxiliaire est alimenté en liquide par une dérivation de l'alimentation de la buse, la forme et les dimensions de l'ajutage auxiliaire et de la buse sont calculées pour que les vitesses de rotation du rotor et de la tête rotative ne soient pas dans un rapport simple. L'invention va être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques de réalisation illustrés à l'aide des dessins parmi lesquels: Figure 1 est une vue perspective schématique mon- trant le principe du dispositif, Figure 2 est un schéma théorique montrant comment le milieu du fond d'un récipient peut être atteint par le jet sans que l'orifice d'ouverture le soit, Figure 3 est une vue en élévation et coupe par- tielle d'un dispositif conforme à la présente invention, Figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, Figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 3. Figures 6 à 8 sont des vues analogues aux figures 3 à 5 et relatives à des variantes du dispositif. La figure 1 montre schématiquement un dispositif de l'invention désigné dans son ensemble par 1, placé à l'intérieur d'un récipient à nettoyer 2, représenté en tirets. -3- Le dispositif 1 comprend un tube-support 3, pourvu & sa partie supérieure d'un joint 4 de raccordement & un conduit 5 d'amenée du liquide de nettoyage sous pres- sion. A sa partie inférieure, le tube-support 3 porte une tête rotative 6, qui peut tourner autour de l'axe vertical xx' du tube-support 3. La tête rotative 6 est creuse. Elle porte un aju- tage 7, tangentiel, situé dans un plan horizontal. Lorsque du liquide est envoyé dans la tête 6, par l'intermédiaire du tube-support 3, la réaction créée par le jet 8 sortant de l'ajutage 7 tend & faire tourner la tête 6 autour de l'axe xx', dans le sens indiqué par la flèche 9. La tête & porte, en outre, un rotor 10, monté sur un arbre creux 11, qui communique avec l'intérieur de la tête 6. L'axe yy' de l'arbre creux 11, qui est aussi l'axe de rotation du rotor 10, est horizontal. Le rotor 10 est luimême creux et en communication avec l'intérieur de l'arbre 11. Il porte deux ajutages tangentiels 12, qui, lorsque le système est alimenté en liquide de rinçage, créent des jets tangentiels 13, entrainant le rotor en rotation selon la flèche 14. Il est aisé de comprendre que, si la tête 6 était immobile, les jets 13 balayeraient un plan vertical dont la trace sur le fond 15 du récipient est représentée par la droite en tirets 16. Cette droite est tangente & un cercle horizontal 17, centré sur l'axe xx', et dont le rayon est égal & la distance du plan du rotor 10 & cet axe xx'. La.rotation de la tête 6 a pour résultat de faire tourner le plan des jets 13 autour de l'axe xx', si bien que la trace 16 de ce plan vertical tourne autour de l'axe xx' en restant tangente au cercle 17. Cela signifie que le plan des jets 13 balaye tout-l'espace autour d'un volume cylindrique d'axe xx' et dont la section correspond au cercle 17. On observera que la surface ainsi préservée est restreinte, et que d'autre part cette situation empêche la sortie de liquide de rinçage par l'orifice 18 du réci- pient par laquelle le dispositif a été introduit & l'inté- rieur de celui-ci. -4- Dans beaucoup de cas, la surface 17, qui se trouve en face de l'orifice, peut être facilement nettoyée par d'autres moyens, ou bien est suffisamment nettoyée par l'impact des éclaboussures provoquées par le choc des jets 13 sur le fond adjacent. Si on désire, cependant, que cette surface préser- vée n'existe pas, il suffit, comme on l'indique à la figure 2, de prévoir que l'axe yy', au lieu d'être horizontal, est légèrement incliné sur celle-ci, faisant avec elle un angle A alors que les ajutages 12 font avec cet angle yy' un angle B tel que B + A = 90 , et que la tangente de l'angle (B-A) est égale au rapport h/d de la hauteur h du rotor 10 audessus du fond 15 du récipient à la distance d de ce rotor à l'axe xx'. De cette façon, le volume qui n'est pas atteint par les jets 13 comporte une partie cy- lindrique à axe vertical incluant l'orifice 18 du réci- pient, et une partie conique, dont le sommet est au point o l'axe xx' traverse le fond 15 du récipient 2. D'autres dispositions, bien entendu,, sont possi- bles selon les parties de l'intérieur du récipient qu'on veut atteindre ou préserver. La figure 3 montre que le tube-support 3 porte, à son extrémité inférieure, une pièce d'extrémité 20, sur laquelle est vissée une première pièce d'appui 22. Celle- ci supporte une tige axiale 23 dont l'extrémité est file- tée, et sur laquelle est vissée une seconde pièce d'appui 24. Une pièce 25 formant entretoise maintient la distance entre les pièces 22 et 24 à la valeur convenable. La tête rotative 6 est intercalée entre les deux pièces d'appui 22 et 24, avec possibilité de rotation autour de l'axe xx'. Comme on le voit mieux à la figure 4, la tète 6 porte, d'une part, un ajutage tangentiel 7, constitué d'un tube horizontal coudé qui débouche à l'intérieur de la cavité interne 26 de la tête 6, et, d'autre part, l'axe 11 du rotor 10. Le rotor 10 est une pièce creuse, dont la forme est indiquée à la figure 5. Il comprend deux buses d'éjection 12, tangentielles, diamétralement opposées, et son espace intérieur communique avec celui de la tête 6 grace & des perçages longitudinaux et transversaux 27 de l'arbre 11. Pour que le dispositif fonctionne de façon effica- ce, il est nécessaire que les vitesses de rotation respec- tives de la tête 6 autour de l'axe xx' et du rotor 10 autour de l'axe yy' ne soient pas dans un rapport simple. Si, par exemple, les deux vitesses étaient égales, les points d'impact des deux jets 13 sur la paroi du récipient 2 décriraient une courbe fixe, et le nettoyage serait limité aux environs immédiats de cette courbe. Avantageusement, la vitesse de rotation du rotor 10 est notablement plus élevée que celle de la tête 6, de façon à limiter les effets de force centrifuge qui tendent à écarter les jets 13 de l'axe. L'étanchéité de la tète rotative 6-par rapport aux pièces d'appui 22 et 24 de même que celle du rotor 10 par rapport à la tête rotative est assurée au moins en partie par des joints d'étanchéité dynamique constitués de la façon suivante: la tête rotative 6 présente une surface cylindrique qui tourne, avec un jeu très faible, & l'inté- rieur d'une surface cylindrique coaxiale de la pièce d'appui 22 ou 24, et l'une de ces surfaces cylindriques est creusée d'une gorge hélicoïdale 28, 29 qui débouche, & une de ses extrémités, dans la cavité intérieure de la tête rotative. L'une de ces gorges a un pas à gauche, l'autre un pas à droite, de telle façon que lorsque la tête rotative tourne, sous l'effet de la force créée par le jet 8, cette gorge agisse à la façon d'une vis d'Archimède pour renvoyer le liquide:dans la cavité. Il est clair que le débit de la gorge est proportionnel à la vitesse de rotation, donc à la pression de liquide elle- même. La fuite est ainsi toujours à un taux très faible. Le rotor présente, lui aussi, des gorges hélicoldales 30- 31 coopérant avec des surfaces cylindriques de la tête rotative, ou viceversa, et qui fonctionnent de la même façon. Les figures 6 à 8 sont relatives & des variantes d'exécution du support, de la tète rotative et du rotor, destinées à obtenir des frottements très réduits lorsque le système est en marche. La tige axiale 23 visible à la figure 3 est rem- placée par un tube métallique axial 32, emmanché dans le support 20, débouchant par une de ses extrémités à l'inté- rieur de celui-ci, et percé de trous radiaux 33 dans sa partie centrale. Deux paliers 34 sont vissés à l'intérieur de la tête rotative 6 et emmanchés sur le tube 32, autour duquel ils peuvent tourner. Deux rondelles métalliques 35 d'épaisseur convenable sont enfilées sur le tube 32, l'une entre le palier 34 situé en haut, sur la figure, et le support 20, l'autre entre le second palier 34 et une butée 36 fixée sur le tube 32, et qui obture celui-ci tout en assurant le maintien de la tête rotative. Comme on peut le voir à la figure 7, la fixation du rotor fait, de même, appel à un tube 39, qui comporte des trous 40 dans sa partie centrale. Le tube 39 est emmanché dans le rotor 10 et tourne avec lui, son extrémi- té débouche dans la cavité interne 41 du rotor. Deux pa- liers 42 sont vissés dans la tête rotative 6, ils sont coaxiaux et soutiennent le tube 40 tout en permettant sa rotation. Des rondelles métalliques 43 sont enfilées sur le tube 39, l'une entre le rotor 10 et le palier 42 le plus proche, l'autre entre le second palier 42 et une bu- tée 44, fixée sur le tube 40 et qui assure à la fois l'obturation de ce tube et le maintien en place du rotor. Les dispositions qu'on vient de décrire, qui peu- vent être utilisées indépendamment, assurent un frottement très faible, et donc une efficacité maximale des jets pour une pression donnée. Dans tout ce qui précède, on a supposé que l'axe -xx' du tube-support 3 est vertical, le joint 4 d'amenée de liquide étant au-dessus de la tête rotative 6. Cette disposition convient pour un récipient d'assez grande dimension et pourvu d'un orifice de vidange, non représen- té, à sa partie inférieure. Il est, bien entendu, possible d'adopter toutes sortes de dispositions différentes, et l'homme de métier comprendra, par exemple, que, pour des -7 récipients dépourvus d'orifice de vidange, on pourra pla- cer le récipient avec son ouverture 18 dirigée vers le bas, l'ensemble du dispositif étant alors utilisé dans une position inversée par rapport à celle de la figure 1, ctt-à-dire de haut en bas. D'autres dispositions, par exemple avec le tube- support 3 horizontal, sont également possibles. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nettoyage de l'intérieur d'un récipient comprenant au moins une buse capable de projeter un jet de liquide sur les faces intérieures du récipient, l'orientation de cette buse pouvant être changée pour permettre au jet d'atteindre sensiblement tous les points de la surface intérieure du récipient, caractérisé en ce que: - la buse (12) est portée par un rotor (10) capa- ble de tourner sur un premier axe yy', et la buse est orientée pour produire un jet de liquide (13), tangentiel par rapport au premier axe, si bien que la réaction du jet fait tourner le rotor sur le premier axe, ledit premier axe est porté par une tête rotative 6, capable de tourner sur un second axe xx' non parallèle au premier axe yy', cette tête étant pourvue d'un ajutage auxiliaire (7), disposé pour produire un second jet de li- quide tangentiel par rapport au second axe, si bien que la réaction de ce second jet fait tourner la tête rotative sur le second axe, - ledit second axe est porté par un support (3) qui peut être immobilisé par rapport au récipient (1) à nettoyer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ajutage auxiliaire (7) est alimenté en liquide par une dérivation de l'alimentation de la buse (12),et en ce que la forme et les dimensions de l'ajutage auxi- liaire de la buse sont calculées pour que les vitesses de rotation du rotor et de la tête rotative ne soient pas dans un rapport simple. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle que font entre-eux les axes xx' et yy' et l'angle que font entre-eux la direction du jet 13 et l'axe yy' sont calculés pour que le jet atteigne la totalité des points de la surface intérieure du récipient, à l'exception éventuelle d'une zone protégée prévue à l'avance. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête rotative (6) présente une surface cylindrique creusée d'une gorge hélicoïdale (28, 29) et coopérant avec une surface cylindrique coaxia- le du support (3), ou vice-versa, le pas de la gorge heli- coldale est choisi pour que, lors de la rotation de la tête sous l'effet du jet de liquide projeté par l'ajutage auxiliaire (2), ladite gorge renvoie.le liquide & l'inté- rieur de la tête et constitue un joint d'étanchéité dyna- mnique. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rotor (10) présente une sur- face cylindrique creusée d'une gorge hélicoïdale (30, 31) et coopérant avec une surface cylindrique coaxiale de la tête rotative (10), ou vice-versa, le pas de la gorge hé- licoidale est choisi pour que, lors de la rotation du ro- tor sous l'effet du jet de liquide projeté par la buse 12, ladite gorge renvoie le liquide à l'intérieur de la tête et constitue un joint d'étanchéité dynamique. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que la tête rotative (6) est montée à rotation sur un tube axial (32) porté par le support (20), lequel est creux et amène le liquide à la tête rotative, ce tube débouchant par une extrémité dans le support et étant percé de trous radiaux (33) débouchant à l'intérieur de la tête rotative. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le rotor (10) est supporté par un tube (39) axial par rapport audit rotor et monté à 'rota- tion dans la tête rotative, ce tube débouchant par une extrémité à l'intérieur du rotor et étant percé de trous radiaux (40) débouchant à l'intérieur de la tête rotative.