Brevet FR2674155A1 — publié le 19920925

Plaque pour obturateur coulissant et procédé pour sa fabrication L'invention concerne une plaque pour un obturateur coulissant placé à la sortie d'un récipient de produit en fusion à usage métallurgique De telle obturateurs sont connus, en particulier sous forme d'obturateurs à déplacement linéaire ou rotatif Il sont composés de deux ou trois plaques, réalisées chacune avec au moins une ouverture de passage de l'écoulement De par le déplacement linéaire ou la rotation des plaques les unes par rapport aux autres, on fait soit coïncider les ouvertures entre elles, pour laisser passer le métal en fusion, soit décaler les ouvertures les unes par rapport aux autres, pour stopper le courant du métal en fusion. Pour de telles plaques d'obturateurs coulissants, il est également connu de les confectionner en une bande de serrage, disposée du côté de la périphérie Usuellement, on procède à cet effet au chauffage d'une bande de serrage continu en acier (la faisant se dilater) et on l'applique comme une frette, par sa rétraction sur la surface périphérique de la plaque en procédant à un refroidissement (la faisant devenir plus petite). Lors de l'opération de frettage, il faut veiller à ce que la contrainte de compression, transmise par la bande de serrage sur le corps en forme de plaque, ne soit pas si élevée que des fissures se produisent dans le corps en forme de plaque ou que ce dernier soit détruit. Par conséquent, on utilise une bande de serrage dont la longueur, l'épaisseur et le matériau sont choisis tels, respectivement pour lesquels la courbe de chauffage et de refroidissement lors de la pose de la bande de serrage est choisie telle, qu'à la fin du processus de frettage la bande de serrage transmet à la plaque au maximum des contraintes de compression telles que la plaque même demeure exempte de fissure ou de destruction. Il faut alors simultanément veiller à ce que la bande de serrage ne se rétracte pas sur la surface périphérique de la plaque de façon trop lâche, de sorte qu'elle se désolidarise ultérieurement de la plaque lors de l'insertion de cette dernière dans une obturateur coulissant, lorsque le métal en fusion chaud passe à travers l'ouverture de passage de la plaque et y induit des contraintes de traction. Bien que ces données de base théoriques soient usuelles à l'homme de l'art, il se pose toujours de nouveaux problèmes lors de la conception correcte, tenant compte l'une de l'autre, de la bande de serrage et de la plaque. Pour cette raison, il a été proposé, dans le DE 33 04 938 C 2, de disposer entre la surface périphérique de la plaque et la bague de serrage une couche de mortier qui soit expulsée partiellement, vers le haut et le bas, lors de la rétraction de l'anneau de serrage La couche de mortier doit assurer qu'à la fin du processus de frettage et du refroidissement plus aucun, ou seulement de faibles efforts de compression soient transmis à la plaque. Dans ce procédé, il faut toujours préparer séparément un mortier, l'introduire entre plaque et bande de serrage et ensuite de nouveau enlever le mortier qui a été expulsé avec écrasement. Abstraction faite de ces étapes de procédé supplémentaires, il n'est pas toujours assuré que, lors de la coulée, les contraintes de traction induites par le métal en fusion chaud dans la plaque d'obturateur ne soient pas si élevées, que la bande de serrage se désolidarise de nouveau de la plaque, respectivement de la couche de mortier. L'invention a pour but de fournir une plaque, pour un obturateur coulissant, monté à la sortie d'un récipient de produit en fusion à usage métallurgique et un procédé de fabrication afférent, ayant pour résultat de donner une plaque qui est confectionnée avec une bande de serrage métallique, appliquée par frettage sur la surface périphérique de de la plaque, pour laquelle cependant, les efforts de compression transmis par la bande de serrage à la plaque sont en tous cas limités de telle façon que la plaque ne soit pas détruite, tout en assurant également simultanément que, dans le cas d'une sollicitation par un choc thermique de la plaque (par exemple lors de la coulée) la bague de serrage ne se désolidarise pas de la plaque. L'invention repose sur la connaissance du fait que l'on peut atteindre cet objectif lorsqu'une compensation de contrainte est créée pour la bande de serrage. Cette compensation de contrainte doit alors s'effectuer grâce à un ou plusieurs enfoncements ménagés en surface périphérique de la plaque L'invention part alors de l'hypothèse que la bande de serrage, qui présente elle-même également des entailles correspondantes, doit offrir, lors de la rétraction sur la surface périphérique de la plaque, la voie de la plus faible résistance et, après avoir appuyé sur la surface périphérique de la plaque, également dans la zone des entailles, être tirée de façon plus ou moins "lisse", dans la zone des entailles, lors d'une contraction supplémentaire, et empêcher ainsi l'apparition d'efforts de compression excessifs sur la plaque Dans le cas idéal, une fois le refroidissement complètement terminé, la bande de serrage appuie donc sur la surface intérieure des entailles, en produisant en tous cas une moindre contrainte de compression Si, à ce moment, la contraction de la bande de serrage devait ne pas encore être terminée, parce que la plaque est "trop grande" ou que la bande de serrage est "trop petite", cette contraction supplémentaire aboutit alors à ce que la bande de serrage vienne de nouveau se "désolidariser" en sortant des entailles et soit de nouveau tirée partiellement ou entièrement de façon lisse. Toute augmentation de la contrainte de compression, de la bande de serrage à la plaque, est alors empêchée, de façon sûre, parce qu'il est utilisé une certaine "surlongueur" de la bande de serrage Il faut alors assurer que la bande de serrage continue à appuyer, sous une certaine contrainte de compression, contre la surface périphérique de la plaque (à l'extérieur des entailles), afin d'assurer, entre autres, une confection plus sûre de la plaque de vanne, même dans le cas d'une sollicitation par un choc thermique, tel que ce qui se produit lors de la coulée. Les entailles servent donc de compensateur ou relaxateur de contrainte lors de l'application par frettage de la bande de serrage. De préférence, il est prévu plusieurs entailles, disposées de telle façon qu'elles sont distribuées symétriquement par rapport au corps de plaque La disposition concrète des entailles est en tout cas effectuée de façon que les pics de contrainte de la bande sur la plaque soient empêchés dans la mesure du possible. C'est pourquoi également la transition entre les entailles et le reste de la surface périphérique doit se faire aussi "en douceur" que possible. Une plaque pour une vanne à déplacement linéaire est par exemple de forme ovale Dans ce cas, on pourrait prévoir sur chacune des deux zones de courbure de la plaque une ou deux entailles (alors placées à distance l'une de l'autre), ces entailles étant à leur tour disposées suivant une symétrie spéculaire. Les entailles mêmes peuvent présenter différentes formes Il est préféré de réaliser les entailles de telle façon qu'elles présentent une forme de section transversale s'approchant d'un demi-cercle ou d'un demi- ovale, avec des transitions courbes vers la deuxième surface périphérique. Evidemment, il est également possible, pour cette plaque, respectivement pour son procédé de fabrication, de prévoir entre la surface périphérique de la plaque et la bande de serrage une couche en mortier, comme il a été décrit au début Cette disposition ne constitue cependant qu'une possibilité alternative de la confection Déjà pour des raisons de simplification de la fabrication, il est possible, sans problème, de renoncer à cette couche en mortier. La longueur, l'épaisseur et le matériau de la bande de serrage, ainsi que la courbe de chauffage et de refroidissement de cette dernière, sont choisis de telle façon qu'après rétraction de frettage et refroidissement complet, la bande se serrage appuie dans la zone des entailles, en tous cas en produisant une plus faible contrainte de compression contre les surfaces des entailles En d'autres termes: la bande de serrage est conçue, par rapport à la plaque, de telle façon que, dans un cas extrême (idéal) elle recouvre également la surface des entailles, tout comme le reste de la surface périphérique Fréquemment cependant, après un refroidissement complet, elle ne fait plus que pénétrer encore partiellement dans les entailles, de sorte qu'il subsiste un espace entre la bande de serrage et la surface des entailles. Le procédé décrit présente l'avantage qu'il n'est plus nécessaire de prendre en permanence en considération, dans une proportion considérée à priori, les tolérances existantes lors du frettage de la bande de serrage sur la surface périphérique de la plaque, comme cela était nécessaire dans l'état de la technique Les tolérances sont bien plus compensées par le rôle des entailles. Le procédé est d'une application facile La plaque ainsi fabriquée offre une sécurité très élevée. La bande de serrage est de préférence une bande en acier, en préférant une qualité d'acier ayant une moindre tendance au vieillissement La surface périphérique de la plaque devrait être aussi lisse que possible, pour éviter les pointes de contrainte. La bande de serrage est de préférence appliquée sur la surface périphérique, de telle façon que subsiste un léger espacement, par rapport à la face supérieure et inférieure de la plaque, afin d'assurer le déplacement de la plaque dans l'obturateur coulissant La bande de serrage est alors disposée de préférence à distance identique des faces supérieure et inférieure de la plaque. Conformément à une caractéristique de l'invention, les entailles s'étendent sur toute l'épaisseur (hauteur) de la plaque. Avantageusement, les entailles sont réparties sur la surface périphérique, de façon telle que l'on a une distribution aussi régulière que possible de la contrainte de compression entre la bande de serrage et la plaque. En outre, la bande de serrage s'étend partiellement dans les entailles. Selon un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication de cette plaque, on entoure la plaque, composée d'un matériau céramique réfractaire et qui présente sur sa surface périphérique au moins une entaille, avec une bande de serrage métallique, chauffée et dilatée au préalable au moyen d'un traitement thermique direct ou indirect et qui présente des entailles correspondantes, et la bande de serrage étant ensuite rétractée par refroidissement pour former une frette sur la surface périphérique, de telle façon que, dans la zone de la ou des entailles, la bande de serrage s'étende au moins partiellement dans cette ou ces dernières. En outre, ce procédé consiste, de préférence, à choisir la longueur, l'épaisseur et le matériau de la bande de serrage, ainsi que la courbe de chauffage et de refroidissement de cette dernière, de telle façon qu'après rétraction de frettage et refroidissement complet, elle passe sur la zone de la ou des entailles. L'invention est expliquée ci-dessous plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation. Dans la représentation, fortement schématisée La figure 1 représente une vue de dessus d'une plaque selon l'invention, pour un obturateur coulissant, dans laquelle la bande de serrage appuie entièrement sur la surface périphérique, la figure 2 représente la plaque de la figure 1 en vue de dessus, la bande de serrage ne pénétrant que partiellement dans les entailles. La plaque en matériau céramique réfractaire est désignée par la référence 10 Elle présente en vue de dessus à peu près la forme d'un ovale, avec deux côtés plats l Oa,l Ob et deux côtés courbes l Oc, l Od et est réalisée avec au centre deux ouvertures de passage 12 a,b, espacées l'une de l'autre. Sur sa surface périphérique 14, la plaque 10 est réalisée avec un total de deux entailles 16,18, qui présentent chacune comme on le voit en vue de dessus - une coupe transversale en forme de demi-cercle Les entailles 16,18 s'étendent de façon continue, du côté supérieur 22 jusqu'au côté inférieur de la plaque 10. Contre la surface périphérique 14 de la plaque 10 appuie, avec une faible contrainte de compression, une bande de serrage 24, en acier La bande de serrage s'étend à faible distance du côté supérieur 22 et à faible distance du côté inférieur de la plaque 10, donc en position centrale de la surface périphérique 14 de la plaque 10. La distance, représentée sur les figures, entre la bande de serrage 24 et la surface périphérique 14 n'existe pas dans la réalité et sert ici seulement à une meilleure représentation. Dans le cas de la plaque de la figure 1, la bande de serrage 24 pénètre en totalité dans les entailles 16,18 et appuie, sur toute sa longueur, avec une faible contrainte de compression, contre la surface périphérique 14 de la plaque 10 (également sur les surfaces inférieures des entailles 16,18). La bande de serrage 24 a été appliquée sur la surface périphérique 14 de la plaque suivant le procédé suivant: La bande de serrage 24 a initialement une forme qui s'approche de la surface périphérique de la plaque 10, donc également deux entailles sur les sections incurvées. Elle a été ensuite chauffée par induction, faisant qu'elle s'est agrandie par dilatation, à savoir d'une valeur telle que le diamètre intérieur de la bande de serrage 24 est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la plaque 10 La bande de serrage 24 a ensuite été mise en forme à l'état chaud, sur la plaque 10, et refroidie. Pendant le refroidissement, la bande de serrage 24 se rétrécit de nouveau, à savoir de telle façon qu'au bout d'une certaine valeur de refroidissement, elle vient appuyer sur la surface périphérique 14 de la plaque 10, y compris sur la zone des entailles 16,18 A ce moment, la bande de serrage 24 est située contre la surface périphérique 14, sous une faible contrainte. La longueur, l'épaisseur, le choix du matériau, ainsi que la courbe de chauffage et de refroidissement de la bande de serrage ont été au préalable choisis de telle façon qu'on atteigne l'état indiqué ci-dessus. La contrainte de compression est telle que la plaque est confectionnée de façon sûre au moyen de la bande de serrage 24, mais également limitée de telle façon qu'il ne soit transmis aucune contrainte de compression excessive à la plaque 10 et que toute formation de fissure ou destruction de la plaque 10 soit empêchée. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la bande de serrage 24 est située à une faible distance des surfaces intérieures des entailles, dans la zone de ces entailles 16,18 Cette configuration résulte du fait que, lors du refroidissement, la bande de serrage 24 est de nouveau "tendue lisse" par une contraction supplémentaire et s'est désolidarisée de l'appui contre les surfaces intérieures des entailles 16,18, sans toutefois augmenter les efforts de compression sur les corps de plaques. Le cas représenté sur la figure 2 se produit, par exemple, lorsqu'une bande de serrage 24 est choisie avec un diamètre un peu plus petit que celui de la figure 1. Les paramètres ci-dessus de la bande de serrage sont toujours à choisir tels que la bande de serrage 24 soit au plus ressortie des entailles 16, 18, de sorte qu'elle passe, avec une courbure continue, sur les entailles 16,18. A l'inverse, la longueur de la bande de serrage 24 est choisie à un maximum tel qu'à l'état fretté, la zone des surfaces des entailles 16,18 se trouve également exposée à une faible contrainte de compression Les indications ci-dessus valent de façon analogue pour le dimensionnement de la plaque 10. L'homme de l'art va en règle générale procéder de façon à se déplacer entre ces deux extrêmes, avec pour conséquence qu'on obtient une confection de la bande de serrage 24 telle que représentée sur la figure 2 Ceci assure une grande sécurité également dans le cas o, des contraintes de traction se manifestent lors de la coulée de la plaque logée dans l'obturateur coulissant On n'aboutit alors pas à une désolidarisation de la bande de5 serrage 24. il REVEND I CAT IONS 1 Plaque ( 10) pour obturateur coulissant placé à la sortie d'un récipient de produit en fusion à usage métallurgique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une entaille ( 16,18) sur sa surface périphérique ( 14) et est réalisée avec une bande de serrage métallique ( 24), appliquée par frettage, sur la surface périphérique ( 14) de la plaque ( 10). 2 Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que les entailles ( 16,18) présentent une forme de section transversale s'approchant d'un demi-cercle ou d'un demi-ovale. 3 Plaque selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les entailles ( 16,18) s'étendent sur toute l'épaisseur (hauteur) de la plaque. 4 Plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les entailles ( 16,18) sont réparties sur la surface périphérique ( 14), de façon telle que l'on a une distribution aussi régulière que possible de la contrainte de compression entre la bande de serrage ( 24) et la plaque ( 10). Plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la bande de serrage ( 24) s'étend partiellement dans les entailles ( 16,18). 6 Procédé de fabrication d'une plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'on entoure la plaque, composée d'un matériau céramique réfractaire et qui présente sur sa surface périphérique au moins une entaille, avec une bande de serrage métallique, chauffée et dilatée au préalable au moyen d'un traitement thermique direct ou indirect et qui présente des entailles correspondantes, et la bande de serrage étant ensuite rétractée par refroidissement pour former une frette sur la surface périphérique, de telle façon que, dans la zone de la ou des entailles, la bande de serrage s'étende au moins partiellement dans cette ou ces dernières. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'il consiste à choisir la longueur, l'épaisseur et le matériau de la bande de serrage, ainsi que la courbe de chauffage et de refroidissement de cette dernière, de telle façon qu'après rétraction de frettage et refroidissement complet, elle passe sur la zone de la ou des entailles.