Brevet FR2669702A1 — publié le 19920529

DISPOSITIF DE VERROUILLAGE D'UN COUVERCLE AMOVIBLE SUR UN RECIPIENT SOUS PRESSION La présente invention concerne un dispositif de verrouillage d'un couvercle sur un récipient sous pression du type de ceux servant pour la cuisson et/ou la stérilisation de grandes quantités d'aliments, à l'échelle industrielle. Ces récipients travaillant sous pression sont communément appelés autoclaves. De nombreux dispositifs de verrouillage de récipients autoclaves ont été proposés. Ainsi, on décrit dans FR-A-2 030 574 un dispositif qui comprend un joint torique ou quadrangulaire disposé sur le pourtour du couvercle et destiné à venir s'appliquer latéralement dans un logement prévu sur l'autoclave. Une frette de bridage, de section en "U" assure la fermeture du récipient, c'est-à-dire la retenue du couvercle sur celui-ci. Du fait du montage du joint sur le pourtour du couvercle, ce joint assure l'étanchéité du récipient d'autoclave, en principe indépendamment de la pression interne. La mise en place d'une telle frette nécessite qu'elle soit faite en plusieurs parties (segments). La fermeture du récipient est donc longue et fastidieuse ; elle se prête mal à une automatisation. La présente invention a pour but de perfectionner ce type de fermeture et en particulier de la mécaniser, tout en conservant un principe de fonctionnement simple et en résistant à des pressions internes élevées. Il s'agit d'un dispositif de verrouillage d'un couvercle amovible sur un récipient sous pression, le couvercle et le récipient possédant des portions de parois cylindriques coaxiales destinées à s'emboiter et à venir en regard (l'une de l'autre) en position fermée, un joint d'étanchéité étant disposé entre ces deux parois, qui comporte plusieurs doigts de verrouillage mobiles radialement, traversant la portion de paroi cylindrique du récipient et pouvant s'engager dans des trous borgnes ménagés dans la portion de paroi cylindrique du couvercle. Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives - le dispositif comporte en outre une couronne de commande entourant la portion de paroi cylindrique du récipient et dont le mouvement de rotation provoque le déplacement radial des doigts de verrouillage - la couronne comporte des moyens de déplacement des doigts formant cames - ces moyens consistent en des réglettes solidaires de la couronne, disposées obliquement sur celles-ci - le joint d'étanchéité est disposé dans une gorge ménagée dans la portion de paroi cylindrique du récipient - ce joint est un joint à expansion radiale, par exemple un joint gonflable - le mouvement de rotation de la couronne est assuré à l'aide d'au moins un vérin à double effet - le vérin possède un contact de fin de course-assurant du bon verrouillage des doigts. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de détail en coupe selon le plan AA de la figure 3, d'un autoclave en position fermée, équipé du dispositif de l'invention joint d'étanchéité non gonflé - la figure 2 est une vue partielle en perspective du dispositif de verrouillage - la figure 3 est une vue de dessous d'une partie de l'autoclave sur laquelle sont juxtaposées des vues en coupe selon les plans BB, CC, DD de la figure 1 et également avec la couronne de commande enlevée - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1, joint d'étanchéité gonflé. L'autoclave représenté partiellement sur les figures et destiné par exemple à la cuisson industrielle de préparations culinaires, est formé d'un couvercle amovible 1 et d'un récipient 2 en acier inoxydable, obtenus par chaudronnerie. Le couvercle 1 a la forme d'un dôme de section droite circulaire et le récipient 2 a une forme cylindrique, d'axe vertical, et présente dans sa partie basse (non représentée), comme cela est bien connu, une ouverture pour l'évacuation des aliments préparés. A la partie basse du couvercle est fixée une portion de paroi cylindrique 11 - ou virole - en acier qui présente, tournés vers l'extérieur, une série de trous borgnes 110 régulièrement répartis sur le pourtour de cette paroi. Les trous 110 sont cylindriques et sont orientés radialement dans la virole. A l'extrémité supérieure du récipient 2, dont on a repéré la paroi par la référence numérique 20, est fixée, par exemple par soudage une portion de paroi cylindrique 21, également en acier, de plus grande épaisseur, qui constitue le rebord du récipient. Ainsi que le montrent les figures, les portions de paroi 11 et 21 sont concentriques et destinées à s'emboîter et venir en regard en position fermée (voir figures 1 et 2). Le diamètre intérieur de la portion 21 est légèrement plus grand que le diamètre extérieur de la virole 11, de sorte que le jeu, après emboîtement, entre les deux parois en regard soit compris entre 1 et 3 millimètres. La portion de paroi 21 présente une série d'alésages 211 dont le nombre et l'emplacement coïncident avec ceux des trous borgnes 110 lorsque le couvercle 1 est placé sur le récipient 2. Ces trous borgnes et alésages ont le même diamètre. Dans la partie basse de la portion de paroi 21 est ménagée une gorge 210 de section rectangulaire, tournée vers l'intérieur du récipient. Dans cette gorge est placé un joint d'étanchéité 6 gonflable, réalisé en matériau élastomère. Le dispositif de l'invention comprend également une couronne 3 en acier, disposée horizontalement, qui entoure la portion cylindrique 21 du récipient et qui est susceptible de se mouvoir en rotation autour de celui-ci. Des moyens fixes de retenue et de guidage appropriés (non représentés), tels que des rails, sont prévus pour supporter la couronne 3 et assurer son guidage en rotation autour de l'axe du récipient 2. Sur la face inférieure de la couronne 3 sont fixées, par l'intermédiaire d'entretoises 31, des réglettes en laiton 30. Ainsi que le montre plus particulièrement la figure 3, ces réglettes sont rectilignes et disposées en biais tout autour de la couronne. A chaque réglette 30 est associé un doigt de verrouillage 4 en acier. Ce doigt présente une rainure transversale 40 de forme et de dimension adaptées pour pouvoir s'engager avec un certain jeu, sur la réglette 30. Ce doigt, de forme cylindrique, présente un diamètre légèrement inférieur à celui des alésages 211 et trous borgnes 110. Un palier de frottement 7 en laiton est disposé entre la couronne 3 et les doigts 4. Il est important de noter qu'à chaque alésage 211 est associé un doigt 4, qui le traverse. Conformément à une caractéristique de l'invention, les doigts 4 sont mobiles radialement de sorte qu'ils peuvent s'engager dans les trous borgnes 110 afin d'assurer le verrouillage du couvercle sur le récipient. La face supérieure de la couronne 3 porte deux vérins pneumatiques ou hydrauliques 5, à double effet, diamétralement opposés. Sur les figures 1 et 3, un seul vérin a été représenté. Le corps 53 du vérin est solidaire d'une chape 54 qui est articulée sur une pièce 51 fixée sur la partie de portion cylindrique 21 du récipient. La tige 50 du vérin est elle-même solidaire d'une chape 52 qui est articulée sur le corps 3 de la couronne. Le verrouillage de l'autoclave se fait alors de la façon suivante. On procède manuellement ou à l'aide de moyens mécaniques (vérins) à l'abaissement du couvercle 1 sur le récipient 2 de sorte que sa virole 11 vienne se positionner dans la partie 21 et occupe la position représentée sur les figures 1 et 2. Au départ, les doigts de verrouillage 4 traversent les alésages 211 sans pénétrer à l'intérieur des trous borgnes 110. La tige 50 du vérin 5 est en position d'extension maximale et occupe alors la position repérée par la référence 5' à la figure 3. On pilote alors les vérins 5 de façon à provoquer la rétractation de leur tige 50. La tige 50 étant solidaire par l'intermédiaire de la chape 52 de la couronne 3, ce mouvement provoque la rotation de la couronne 3 autour de l'autoclave dans le sens de la flèche f. Bien entendu, ce mouvement rotatif provoque également le déplacement des réglettes 30. Celles-ci sont orientées obliquement de manière à s'écarter vers l'extérieur dans le sens de la flèche f. Le déplacement de la couronne dans le sens de la flèche f provoque donc le déplacement radial des doigts 4 vers l'intérieur, comme cela est symbolisé par la flèche j (figure 2). Ainsi, ceux-ci s'engagent à l'intérieur des trous borgnes 110. Les réglettes ont donc une fonction de came pour les doigts 4. On se trouve alors dans la position de verrouillage illustrée à la figure 3. Les vérins 5 possèdent un contact de fin de course couplé à un signal sonore ou lumineux qui rend compte du fait que la couronne s'est déplacée correctement et que le verrouillage de l'autoclave par les doigts 4 s'est effectué complètement. Afin d'assurer l'étanchéité du récipient d'autoclave, on procède alors au gonflage du joint d'étanchéité 6. Ce joint, par exemple réalisé en caoutchouc synthétique, est creux et branché sur une source d'alimentation en air comprimé. Le gonflage du joint provoque son extension en direction de la portion cylindrique 11 du couvercle de sorte que ses lèvres 60 s'appliquent hermétiquement contre la paroi de la virole 11. On peut procéder alors à la montée en pression et en température à l'intérieur de l'autoclave. Du fait que la pression interne tend à déplacer (très légèrement) les deux parties cylindriques 11, 21 l'une par rapport à l'autre en direction axiale (verticalement), la qualité de l'étanchéité n'est aucunement influencée par ces déplacements (puisque le jeu radial entre les deux parois reste constant). En vue de l'ouverture du récipient on procède, à la fin de la cuisson, aux opérations énumérées ci-dessus, mais en sens inverse. Ainsi, on commence par dégonfler le joint 6. Ensuite, à l'aide des vérins 5, on déplace la couronne 3 dans le sens de la flèche g (sens contraire de f), ce qui provoque le retrait des doigts 4 hors des trous borgnes 110 (flèche h, figure 2). On peut alors retirer le couvercle 1, en vue du nettoyage du récipient ou de l'alimentation en nouveaux produits). Selon une variante de réalisation, le joint pourrait être logé dans une gorge formée dans la virole de couvercle 11, et venir s'appliquer contre le rebord de récipient 21. Ce joint doit etre choisi de manière à ce que ses caractéristiques de tenue chimique, mécanique, thermique soient suffisantes pour résister aux pressions et températures qui règnent à l'intérieur de l'autoclave. Ainsi, à titre simplement indicatif, on observe à l'intérieur du récipient des températures de l'ordre de 1500 C et une pression d'environ 4 bars. Bien entendu, le nombre de doigts de verrouillage 4 est choisi en fonction des dimensions de l'autoclave. A simple titre indicatif, pour un autoclave qui présente un diamètre de 140 cm, seize à vingt doigts de verrouillage sont prévus. Le diamètre des doigts est par exemple de l'ordre de 22 mm. Le dispositif de l'invention est susceptible de s'appliquer également aux autoclaves utilisés dans des industries autres que celles de l'alimentaire, par exemple dans l'industrie chimique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de verrouillage d'un couvercle amovible (1) sur un récipient sous pression (2), le couvercle (1) et le récipient (2) possédant des portions de parois cylindriques (11 21) coaxiales, qui sont destinées à s'embolter et venir en regard en position fermée, un joint d'étanchéité (6) étant disposé entre ces deux parois, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs doigts de verrouillage (4) mobiles radialement, traversant la portion de paroi cylindrique (21) du récipient et pouvant s'engager dans des trous borgnes (110) ménagés dans la portion de paroi cylindrique (11) du couvercle (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couronne de commande (3) entourant la portion de paroi cylindrique (21) du récipient et dont le mouvement de rotation provoque le déplacement radial des doigts de verrouillage (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couronne comporte des moyens de déplacement des doigts (4) formant cames. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens consistent en des réglettes (30) solidaires de la couronne (3), disposées obliquement sur celle-ci. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le joint (6) est disposé dans une gorge (210) ménagée dans la portion de paroi cylindrique (21) du récipient (2). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le joint (6) est un joint à expansion radiale, par exemple gonflable. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le mouvement de rotation de la couronne (3) est assuré à l'aide d'au moins un vérin (5) à double effet. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vérin (5) possède un contact de fin de course assurant du bon verrouillage des doigts (4).