Brevet FR2912798A1 — publié le 20080822

La présente invention se rapporte à un ensemble de vidange présentant une vanne du type à ouverture vers le haut pour des réacteurs chimiques notamment émaillés. Sa particularité consiste à comporter un siège plat pour la tête de l'élément mobile de soupape assurant l'étanchéité et l'écoulement total et de pouvoir s'adapter à tous les réacteurs aussi bien neufs qu'existants. Dans les réacteurs visés par l'invention, la tête de l'élément mobile de soupape des ensembles de vidange est logée dans la conduite d'évacuation de l'orifice de vidange de manière à dégager la section de sortie lorsque l'élément mobile de l'ensemble de vidange se trouve en position haute d'ouverture. En position de fermeture, cette tête vient reposer sur un siège en matière synthétique chimiquement résistante, par exemple en PTFE. Ce siège est conformé dans la partie supérieure d'une pièce d'étanchéité à corps tubulaire et à base circulaire formant un épaulement périphérique de butée et de maintien. Cette pièce d'étanchéité sert de siège à l'élément mobile de l'ensemble d'étanchéité. La partie tubulaire est introduite dans la tubulure d'évacuation de l'orifice de vidange. Elle est adaptée au diamètre de cette tubulure d'évacuation et s'y trouve maintenue par son épaulement. La profondeur de pénétration est limitée par l'épaulement périphérique. Cette pièce de siège et d'étanchéité se trouve plaquée à étanchéité contre le bord supérieur en bride du corps de l'ensemble de vidange. Cette technique antérieure présente plusieurs inconvénients importants. Le premier inconvénient est lié à la rétention de liquide existant dans l'interstice entre le siège et la tubulure de vidange. Ceci rend le nettoyage impossible et provoque une contamination croisée des produits de deux utilisations successives du réacteur. En effet, l'ajustement entre la pièce de siège et d'étanchéité et la tubulure d'évacuation n'est pas parfait et dans le très faible volume existant entre cette pièce de la surface latérale de la tubulure d'évacuation vient pénétrer du produit de la réaction en cours. Ce volume pourtant faible, est peu accessible, rendant difficile la pénétration des produits de nettoyage et de désinfection, si bien qu'il constitue une source de contamination croisée entre deux produits consécutifs, peu souhaitable et même contre indiquée notamment dans les industries alimentaires et pharmaceutiques. Le produit prisonnier dans cet interstice peut se cristalliser conduisant à de sérieuses difficultés lors du démontage de la vanne avec comme conséquence un fort risque de détérioration du revêtement en émail. La présente invention a pour but de remédier à ces principaux inconvénients. Le bénéfice premier de cette invention concerne l'absence totale de contamination croisée provenant des surfaces lisses et exemptes d'interstices obtenues et par l'absence de volumes cachés difficiles d'accès pour le nettoyage et la désinfection. De plus, l'ensemble de vidange selon l'invention peut se monter sur tous les types de réacteurs indépendamment de leur particularité de conformation qu'il s'agisse de tubulures évasées de vidange ou de sortie à bride épaisse. Il suffit de changer le siège et l'élément mobile de soupape dans l'ensemble mécanique inférieur pour obtenir un ensemble de soupape dont le siège est à écoulement total, supprimant ainsi la zone de rétention et les problèmes et conséquences y relatifs notamment ceux liés à la cristallisation du produit engendrant notamment les difficultés de démontage mentionnées et un risque sensible de détérioration de l'émail. De plus et bien entendu, l'invention permet de monter ce type d'ensembles de vidange sur les réacteurs neufs. Il suffit de prévoir un siège d'étanchéité adapté et la tige de soupape correspondante. En résumé, l'invention procure les avantages cumulés de l'écoulement total, de l'absence de zone morte, de la facilité de nettoyage et de démontage, et du montage possible sur tous les types de réacteurs notamment émaillés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : . la figure 1 est une vue générale en coupe longitudinale dont la partie supérieure est en deux demi-coupes se rapportant à deux variantes, cette figure montrant sur une seule vue deux exemples d'ensemble de vidange pour un réacteur chimique selon la présente invention, . les figures 2 et 3 sont des vues en coupe verticale au niveau de l'élément mobile et du siège de l'ensemble de vidange selon l'invention dans le cas d'un réacteur chimique à tubulure classique, . les figures 4 et 5 sont des vues en coupe verticale au niveau de l'élément mobile et du siège de l'ensemble de vidange selon l'invention dans le cas d'un réacteur chimique à bride épaisse, . les figures 6 à 13 sont des coupes transversales schématiques de variantes de pièces de siège et d'étanchéité pouvant équiper l'ensemble de vidange selon l'invention. Un réacteur chimique par exemple du type émaillé comprend un fond 1 présentant un orifice 2 de vidange se poursuivant vers le bas par un canal cylindrique de vidange 3 (figure 1) appelé lorsqu'il est long, tubulure de vidange 4 (figures 2 et 3) et lorsqu'il est plus court, variante à bride épaisse 5 (figures 4 et 5), débouchant vers l'extérieur par un orifice extérieur de sortie 6 au niveau d'un retour annulaire de sortie qui peut être la bride épaisse 5. Cet orifice de sortie 6 est obturé par une soupape 7 dont l'élément mobile 8 comporte une tige 9 et une tête 10. Une pièce annulaire 11 de siège et d'écoulement total vient se monter sur l'orifice extérieur de sortie 6 en se plaquant contre la surface externe du retour annulaire de sortie de la tubulure 4 par exemple de la bride épaisse 5. La pièce annulaire 11 est un joint annulaire épais et plat servant d'étanchéité et de siège à la tête 10 de soupape et d'évacuation totale. Elle est réalisée en matière chimiquement résistante par exemple connue sous le sigle PTFE. Une contre-pièce de montage 12 par exemple sous la forme générale d'une bride vient prendre la pièce de siège 11 en sandwich contre le retour annulaire de sortie pour en assurer l'immobilisation et procurer l'étanchéité par rapport à l'extérieur. La bride de montage 12 permet la fixation du corps de l'ensemble de vidange. La contre-pièce de montage 12 fait partie d'un corps mécanique 13 dans lequel est logé l'ensemble de vidange. Ce corps 13 renferme une chambre de sortie 14 à sortie principale latérale 15 et éventuellement un accès latéral technique 16 ainsi que vers le bas, un guide étanche 17 de la tige 9 de soupape de la vanne garni d'un presse-étoupe 18. La soupape se poursuit vers le bas par un 4 mécanisme d'actionnement 20 pouvant prendre différentes formes mécaniques. On a représenté sur la figure 1 un mécanisme d'actionnement manuel de la soupape entre une position haute dans laquelle elle est ouverte et une position basse dans laquelle elle est fermée par appui étanche sur son siège. L'invention permet dans le cas des réacteurs existants, de monter un nouvel ensemble de vidange par simple substitution de cet ensemble mécanique ou encore plus facilement et économiquement de ne remplacer que les éléments nécessaires du système de vidange. Le siège de soupape proprement dit affecte une conformation en évidemment de la partie supérieure du joint servant de pièce 11 de siège et d'écoulement total. Il s'agit plus particulièrement dans cet exemple, d'un évidemment de réception conique 21 coopérant avec une surface conique d'appui correspondante 22 que la tête 10 de soupape présente à sa base et qui vient porter à étanchéité en position de fermeture sur la partie inférieure de la surface de réception conique 21 de la pièce de siège 11. L'évidement conique 21 est un évidemment à double rampe conique formé du centre vers l'extérieur d'abord par un épaulement conique 23 coopérant avec la surface conique d'appui correspondante 22 de la tête 10 de soupape en vue de la fermeture étanche. Il s'agit ensuite d'une rampe conique 24 à plus faible pente que l'épaulement 23 permettant l'écoulement total du produit. Cette rampe s'étend jusqu'au bord périphérique intérieur de l'orifice 6. La pièce 11, conformée en évidemment conique 21, délimite une ouverture centrale circulaire 25. Il peut être qualifié de plat car la pièce 11 dans laquelle il est formé ne présente aucune prolongation vers le haut. Pour montrer les nombreuses possibilités 6 d'application de l'invention sur différents types de sortie de réacteurs, on a représenté sur les figures 1 à 5 les deux cas principaux de types de conformation de sortie des réacteurs existants à savoir une sortie d'un réacteur avec tubulure classique et une sortie avec une bride épaisse 5. Dans un cas, le canal formant la tubulure de vidange est assez long, alors que dans l'autre cas, il est notablement plus court car il s'agit de la variante à bride épaisse. Selon une variante, on réalise la tête 10 de soupape plus haute pour qu'elle occupe le plus de place possible dans la tubulure de vidange du réacteur. A cet effet, sa surface d'extrémité supérieure vient dans la position fermée à niveau avec le fond 1 du réacteur. Un capteur par exemple un capteur de température 26 est placé dans la tête 10 de soupape, de préférence près de son extrémité supérieure. Il permet de connaître la température au niveau du fond 1 du réacteur du produit contenu dans celui-ci et non plus uniquement la température du produit dans le volume dormant juste en dessous et au niveau de l'orifice de vidange. Les figures 6 à 13 montrent, différentes variantes de la pièce Il de siège et d'écoulement total. Il s'agit d'une pièce 11 annulaire et plate de consistance semi-rigide présentant une périphérie renforcée sur chacune de ses faces principales par exemple sous la forme de zones annulaires inférieures et supérieures plus denses ou des zones de matière moins souple rapportée ou coextrudée. Ces zones annulaires sont plus ou moins épaisses selon les variantes. Elles forment des joints intégrés en constituant des surfaces de portée respectivement avec la bride de sortie du réacteur ou le retour périphérique bordant l'orifice extérieur de sortie 6 de celui-ci et la contre-pièce de montage 12. La contrainte procurée par le montage serré de ces deux brides permet de garantir l'immobilisation de cette pièce et l'étanchéité. Ces surfaces de portée peuvent être réalisées sous la forme d'une armature annulaire extérieure 27 par exemple métallique. Il peut s'agir de deux joints plats intégrés ou amovibles 28 et 29 éventuellement reliées entre eux, garnissant en périphérie les faces inférieure et supérieure de la pièce de siège. Chacune des variantes présente, conformée dans sa face supérieure, l'évidemment conique 21 dont la partie inférieure centrale en épaulement conique 23 sert de siège pour l'étanchéité de la soupape. Cette partie centrale est entourée d'une rampe conique 24 de plus faible pente pour l'écoulement total. La conformation intérieure de cette pièce de siège 11 est variable. Elle peut comporter une âme métallique sous la forme d'une rondelle annulaire de différentes formes telles que 30, 31 et une pièce annulaire 32 telle que représentée ou un volume plein tel que 33 pour les variantes des figures 8, 1.0 et 12. D'autres différences existent entre les variantes. La sous face peut comporter un rebord intérieur saillant 34 (figure 7) ou 35 (figure 8). D'autres variantes (figures 11 à 13) comportent un rebord non saillant 36 mais délimité par une gorge telle que 37. Toutes les variantes présentent l'ouverture centrale circulaire telle que 25 pour le passage du liquide et son évacuation totale lors de la vidange. REVENDICATIONS 1. Ensemble de vidange du type à ouverture vers le haut pour la sortie de vidange d'un réacteur chimique neuf ou existant, notamment du type émaillé présentant un orifice extérieur (6) de vidange et une soupape dont la tête (10) de l'élément mobile d'obturation (8) vient appuyer, en position de fermeture, sur une pièce formant un siège pour assurer l'étanchéité caractérisé en ce que l'orifice extérieur de sortie (6) de vidange est garni en partie inférieure d'une pièce (11) de siège et d'écoulement total sous la forme d'un joint annulaire plat à ouverture centrale (25) dont la partie supérieure présente une conformation en évidemment adaptée à servir de siège à la tête (10) de l'élément mobile d'obturation (8) de la soupape de l'ensemble de vidange et permettre l'écoulement total du produit contenu, sans zones de rétention. 2. Ensemble de vidange selon la revendication 1 caractérisé en ce que le joint plat annulaire est un joint plat épais. 3. Ensemble de vidange selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le siège pour la tête (10) de l'élément mobile (8) de soupape affecte une conformation en évidemment conique (21) de la partie de la face supérieure de la pièce (11) en joint annulaire plat de l'ensemble de vidange. 4. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'évidement conique du siège est une conformation à double rampe conique délimitant intérieurement l'ouverture centrale (25). 5. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que la double rampe conique se compose d'un épaulement conique central (23) assurant l'étanchéité en coopération avec la tête (10) de soupape entouré d'une conformation conique (24) de plus faible pente assurant l'écoulement total. 6. Ensemble de vidange selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pièce (11) de siège et d'écoulement total présente une armature annulaire interne. 7. Ensemble de vidange selon la revendication 1 ou 6 caractérisé en ce que la pièce (11) de siège et d'écoulement total présente une armature annulaire externe (27) sous la forme de zones renforcées ou de rondelles périphériques, une sur chacune de ses faces supérieure et inférieure. 8. Ensemble de vidange selon la revendication 3 caractérisé en ce que le joint annulaire formant la pièce (11) de l'ensemble de vidange est appliqué à étanchéité contre le rebord inférieur de l'orifice extérieur (6) de vidange par la partie supérieure en bride (12) du corps (13). 9. Ensemble de vidange selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tête (10) de l'élément mobile (8) de la soupape de l'ensemble de vidange se prolonge vers le haut par une partie cylindrique. 10. Ensemble de vidange selon la revendication 9 caractérisé en ce que la partie supérieure de la tête (10) renferme un capteur de température (23). 11. Ensemble de vidange selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce que la partie supérieure cylindrique se termine vers le haut par un front venant sensiblement de niveau avec le fond du réservoir lorsque la tête (10) de l'élément mobile (8) de soupape de l'ensemble de vidange est en position fermée. 12. Ensemble de vidange selon la revendication 3 caractérisé en ce que la tête (10) de l'élément mobile (8) de soupape de l'ensemble de vidange présente à sa base une surface conique (22), surface par laquelle elle vient porter à étanchéité sur 5la pièce (11) de siège. 13. Ensemble de vidange selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il s'applique à un réacteur à sortie avec tubulure. 14. Ensemble de vidange selon une quelconque des revendications précédentes 1 à 12 caractérisé en ce qu'il s'applique à un réacteur à sortie à bride épaisse.