Brevet FR2679989A1 — publié le 19930205

L'invention se rapporte à un dispositif de guidage d'un arbre tournant sujet à la dilatation et soumis à des contraintes de flexion. L'invention intéresse plus particulièrement mais non exclusivement un dispositif de guidage des vis d'archimède mises en oeuvre dans un four de craquage à lit fluidisé. En effet, dans ce type d'installation, les substances à traiter, le cas échéant, aprés avoir été divisées en fines particules, sont réparties sur la surface libre d'un bain de matériau porté à une température adéquate. Classiquement, le bain de matériau est constitué par un métal en fusion et la répartition des substances à traiter s'effectue au moyen d'une pluralité de vis d'archimède dont les noyaux sont sensiblement parallèles entre eux et chacun tangent à la surface du bain. En raison, d'une part, de la densité élevée du matériau du bain et, d'autre part, du volume total du filet immergé de chaque vis, la poussée d'archimède appliquée. à chacune des dites vis est telle qu'elle y génère des contraintes de flexion de valeur notable. Par ailleurs, en raison de la faible vitesse de rotation de telles vis, généralement inférieure à un tour par minute, il existe entre chaque point de la vis au contact du bain et le point diamétralement opposé un écart de température tel que des phénomènes de dilatation différentielle se produisent et viennent accentuer les contraintes de flexion. L'une des préoccupations essentielles des constructeurs de ce type de matériel est la réalisation de dispositifs de guidage en rotation de chaque arbre constituant le noyau d'une vis qui soient robustes et puissent être démontés même en cas de prise en masse du bain de matériau liquide dans lequel trempe la vis. Jusqu'alors, les constructeurs ont préféré soustraire à l'ambiance du four, tous les organes mécaniques de guidage qu'ils ont de ce fait reporté à l'extérieur de la chambre de craquage et dimensionnés de manière telle qu'ils puissent chacun, d'une part, supporter une vis en porte à faux sur le bain et, d'autre part, absorber les contraintes appliquées à cette vis. Dans cette solution, les organes de guidage sont donc interposés entre la vis qu'ils supportent et un moyen moteur d'entrainement en rotation de cette vis. Cette solution technologique donne de bons résultats mais on lui reproche essentiellement d'augmenter considérablement l'encombrement de l'installation. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un dispositif de guidage du type précité qui permette d'obvier aux inconvénients antérieurs. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de guidage notamment caractérisé en ce que - les deux ensembles proxinal et distal de guidage comprennent en outre des moyens d'articulation des organes élémentaires de guidage en rotation et cette articulation s'opère autour d'un point centré sur l'axe longitudinal de l'arbre et notamment situé dans un plan médian à leurs organes de guidage, - l'ensemble de guidage proximal comprend, d'une part, un organe d'appui axial sur l'arbre et, d'autre part, un moyen d'immobilisation par rapport à la structure du four, - l'ensemble distal de guidage comprend un moyen d'arrêt en rotation par rapport à la structure du four et un moyen de guidage en translation du moyen d'articulation selon l'axe longitudinal de l'arbre. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement : - figure 1 : une installation selon l'invention vue en coupe longitudinale par un plan vertical, - figure 2 : vus en coupe longitudinale, des détails de réalisation. En se reportant au dessin, on voit une installation 1 dite four de craquage qui, outre une structure porteuse la, telle sa paroi principale, met en oeuvre, d'une part, une chambre 2 de craquage située au dessus d'une cuve 3 contenant un bain 4 de matériau liquide à haute température et, d'autre part, un moyen 5 de répartition des substances 6 à traiter sur la surface 7 du bain. Classiquement, le moyen 5 de répartition comprend au moins une vis d'archimède 8 dont le noyau 9 c'est à dire l'arbre 9 qui porte au moins un filet 10 est sensiblement tangent à la surface 7 du bain 4. Classiquement, l'arbre coopère avec des ensembles 11, 12 de guidage et un moyen 13 d'entrainement en rotation sensiblement autour de son axe longitudinal 9a. Par référence à leur distance par rapport à ce moyen 13 d'entrainement, les extrémités de l'arbre 9 sont ci-aprés dites proximales 9b ou distales 9c. Tel que cela apparaît au dessin, pour coopérer avec le moyen 13 d'entrainement en rotation, l'extrémité dite proximale 9b de l'arbre 9 fait saillie à l'extérieur de la chambre 2 de craquage. Ce moyen moteur 13 n'est pas décrit car il peut être de tout type approprié à la commande d'une telle vis d'archimède. Il s'agit par exemple d'un groupe moto-réducteur. Quant aux ensembles 11, 12 de guidage en rotation de l'arbre 9, d'une part, ils sont situés sensiblement à l'intérieur de la chambre de craquage et interposé chacun entre la structure du four et l'une des extrémités proximale et distale de l'arbre 9 et, d'autre part, ils comprennent chacun au moins un organe 14 de guidage élémentaire en rotation du dit arbre 9, tel un roulement à halles, lequel guidage élémentaire est sensiblement centré sur l'axe longitudinal 9a. Conformément à l'invention - les deux ensembles 11, 12 proximal et distal de guidage comprennent en outre des moyens 15, 16 d'articulation des organes élémentaires de guidage en rotation 14 et cette articulation s' opère autour d'un point centré sur l'axe longitudinal de l'arbre et notamment situé dans un plan médian à leurs organes de guidage, - l'ensemble de guindage proximal comprend, d'une part, un organe 17 d'appui axial sur l'arbre 9 et, d'autre part, un moyen 18 d'immobilisation par rapport à la structure du four, - l'ensemble 12 distal de guidage comprend un moyen 19 d'arrêt en rotation par rapport à la structure du four et un moyen 20 de guidage en translation du moyen 16 d'articulation selon l'axe longitudinal 9a de l'arbre 9. Cette architecture du dispositif de guidage de chaque arbre permet de résoudre les problèmes de guidage de l'arbre inhérent à sa flexion et sa dilatation différentielle en optimisant l'intégration des ensembles de guidage à la structure de l'installation. Selon l'invention - l'extrémité proximale 9b de l'arbre 9 présente une portée cylindrique 21 et de diamètre au moins égal au diamètre de l'extrémité libre de l'arbre et sur cette portée est ajusté un fourreau 22 cylindrique immobilisé en translation et en rotation par des butées 23, 24, 25 à cet effet, lequel fourreau coopère avec l'épaulement par le biais d'une pièce d'étanchéité 26, - le fourreau cylindrique 21 présente au moins indirectement des portées 27, 28 avec lesquelles coopère chaque organe 14 de guidage en rotation et/ou de butée axiale 17 que comporte l'ensemble considéré, - pour constituer le moyen 15 d'articulation proximale les organes 14 de guidage en rotation et/ou de butée axiale 17 sont maintenus en appui contre au moins une surface 29a, 29b, 29c, 29d dans un boitier 30 relié au manchon cylindrique 21 par des pièces d'étanchéité 31, 32 préservant leur libre rotation, lequel boitier 30 comporte au moins une surface externe 33 de portée sphérique organisée autour d'un axe sensiblement confondu avec celui du manchon, la structure du four porte au moins deux butées opposées 34, 35 qui réalisent chacune avec la portée sphérique 33 un contact annulaire et ce dans deux plans opposes par rapport au plan méridien de la dite portée sphérique qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre, - entre la structure la et le boitier proximal 30 se trouve au moins indirectement disposé au moins un moyen d'étanchéité 36, destiné à s'opposer à d'éventuelles fuites dans l'atmosphêre d'un fluide qui, ayant franchi les portées sphériques 34, 35, tendrait à quitter la chambre 2 de craquage, lequel moyen d'étanchéité 36 est du type autorisant les mouvements relatifs d'articulation de l'arbre et de la structure. Ce dernier moyen d'étanchéité 36 est par exemple du type à soufflet métallique. Selon l'invention - l'extrémité distale 9c de l'arbre 9 présente comme son extrémité proximale, une portée cylindrique 37 séparée de la partie médiane de l'arbre 9 par un épaulement et sur laquelle est monté chaque organe 14 de guidage en rotation que comprend l'ensemble 12 de guidage distal, - pour constituer les moyens distaux 16 d'articulation et 20 de guidage en translation I'ensemble 12 de guidage distal comprend un boitier 38 qui, d'une part, loge de manière étanche l'extrémité correspondante de l'arbre ainsi que chaque organe 14 de guidage en rotation qui la supporte et, d'autre part, présente au moins une surface externe 39 essentiellement organisée selon l'axe longitudinal de l'arbre et qui constitue une portée sphérique, . l'ensemble de guidage distal comprend en outre un manchon 40 doté, d'une part, de deux portées 41, 42 dont une portée 41 sphérique qui, complémentaire à celle 39 du boitier 38 coopère avec cette dernière et d'une portée cylindrique 42 qui coopère quant à elle avec une portée complémentaire 43 solidaire de la structure la du four 2 pour réaliser un moyen 20 de guidage en translation et, d'autre part, des butées d'arrêt 44, 45 en rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre tant du boitier distal 38 que du manchon cylindrique 40 et qui constituent le moyen 19 d'arrêt en rotation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de guidage d'un arbre tournant (9) sujet à la dilatation et soumis à des contraintes de flexion, lequel arbre, d'une part, constitue notamment le noyau (9) d'une vis d'archimède utilisée comme moyen de répartition de substances (6) à traiter à la surface (7) d'un bain (4) de matériau liquide à haute température dans une installation (1) de craquage comportant une chambre (2) dotée d'au moins une structure telle une paroi rigide (la) et d'autre part coopère avec au moins un moyen (13) d'entraînement en rotation et au moins un ensemble de guidage (11, 12) qui met en oeuvre des organes (14) élémentaires de guidage en rotation et d'immobilisation en translation par rapport à la structure de l'installation et ce, sensiblement, selon l'axe longitudinal de l'arbre considéré, ce dispositif de guidage étant CARACTERISE en ce que - les deux ensembles (11, 12) proximal et distal de guidage comprennent en outre des moyens (15, 16) d'articulation des organes élémentaires de guidage en rotation (14) et cette articulation s'opère autour d'un point centré sur l'axe longitudinal de l'arbre et notamment situé dans un plan médian à leurs organes de guidage, - 'ensemble de guidage proximal comprend, d'une part, un organe (17) d'appui axial sur l'arbre (9) et, d'autre part, un moyen (18) d'immobilisation par rapport à la structure du four, - l'ensemble (12) distal de guidage comprend un moyen (19) d'arrêt en rotation par rapport à la structure du four et un moyen (20) de guidage en translation du moyen (16) d'articulation selon l'axe longitudinal (9a) de l'arbre (9). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que - l'extrémité proximale (9b > de arf;re (9) présente une portée cylindrique (21) et de diamètre au moins égal au diamètre de l'extrémité libre de l'arbre et sur cette portée est ajusté un fourreau (22) cylindrique imnobilisé en translation et en rotation par des butées (23, 24, 25) à cet effet, lequel fourreau coopère- avec l'épaulement par le biais d'une pièce d'étanchéité (26), - le fourreau cylindrique (21) présente au moins indirectement des portées (27, 28) avec lesquelles coopère chaque organe (14) de guidage en rotation et/ou de butée axiale (17) que comporte l'ensemble considéré, - pour constituer le moyen (15) d'articulation proximale les organes (14) de guidage en rotation et/ou de butée axiale (17) sont maintenus en appui contre au moins une surface (29a, 29b, 29c, 29d) dans un boitier (30) relié au manchon cylindrique (21) par des pièces d'étanchéité (31, 32) préservant leur libre rotation, lequel boitier (30) comporte au moins une surface externe (33) de portée sphérique organisée autour d'un axe sensiblement confondu avec celui du manchon, . la structure du four porte au moins deux butées opposées (34, 35) qui réalisent chacune avec la portée sphérique (33) un contact annulaire et ce dans deux plans opposés par rapport au plan méridien de la dite portée sphérique qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre, - entre la structure (la) et le boitier proximal (30) se trouve au moins indirectement disposé au moins un moyen d'étanchéité (36), destine à s' opposer à d'éventuelles fuites dans l'atmosphére d'un fluide qui, ayant franchi les portées sphériques (34, 35), tendrait à quitter la chambre (2) de craquage, lequel moyen d'étanchéité (36) est du type autorisant les mouvements relatifs d'articulation de l'arbre et de la structure. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que - l'extrémité distale (9c) de l'arbre (9) présente comme son extrémité proximale, une portée cylindrique (37) séparée de la partie médiane de l'arbre (9) par un épaulement et sur laquelle est monte chaque organe (14) de guidage en rotation que comprend l'ensemble (12) de guidage distal, - pour constituer les moyens distaux (16) d'articulation et (20) de guidage en translation : l'ensemble (12) de guidage distal comprend un boitier (38) qui, d'une part, loge de manière étanche l'extrémité correspondante de l'arbre ainsi que chaque organe (14) de guidage en rotation qui la supporte et, d'autre part, présente au moins une surface externe (39) essentiellement organisée selon l'axe longitudinal de l'arbre et qui constitue une portée sphérique, lensemble de guidage distal comprend en outre un manchon (40) doté, d'une part, de deux portées (41, 42) dont une portée (41) sphérique qui, complémentaire à celle (39) du boitier (38) coopère avec cette dernière et d'une portée cylindrique (42) qui coopère quant à elle avec une portée complémentaire (43) solidaire de la structure (la) du four (2) pour réaliser un moyen (20) de guidage en translation et, d'autre part, des butées d'arrêt (44, 45) en rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre tant du boitier distal (38) que du manchon cylindrique (40) et qui constituent le moyen (19) d'arrêt en rotation.