Dispositif pour la mise à poste et le retrait d'une torche à plasma sur un appareil fonctionnant sous pression et température interdisant une intervention directe

Abstract

 Ce dispositif comprend en combinaison au moins un joint d'étanchéité circulaire (2) intercalé entre la paroi interne de la manchette (3) et le nez (12) de la torche (4) et entourant celui-ci, des moyens (6, 13) pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la vanne (5), et des moyens (18, 23) pour refroidir le joint.
Lesdits moyens pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la vanne comprennent un tuyau (6) de mise en communication contournant la vanne (5), et un robinet (13) intercalé sur ce tuyau.

Description

[0001] La présente invention concerne d'une façon géné­rale l'utilisation des torches à plasma sur des installa­tions, ou appareils fonctionnant dans des conditions de température et de pression élevées interdisant toute inter­vention directe pour la mise à poste ou le retrait de la torche, et elle est plus particulièrement relative à un dis­positif pour la manipulation d'une torche à plasma à arc non transféré sur un tel appareil.

[0002] On connait un procédé décrit par la demanderesse dans sa demande de brevet français n° 88/12899 du 3 Octobre 1988 pour :Procédé et dispositif pour la mise à poste et le retrait d'une torche à plasma sur un appareil fonctionnant dans des conditions de pression et de température interdisant une intervention directe".

[0003] Suivant ce procédé, on réalise en amont d'une vanne fermant une manchette de raccordement de la torche, un volume étanche susceptible de varier, et on équilibre la pression règnant dans ce volume avec celle règnant en aval de la vanne, avant d'ouvrir celle-ci pour mettre à poste le nez de la torche.

[0004] Le but de la présente invention est de fournir un autre mode de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0005] Elle a pour objet à cet effet un dispositif pour la mise à poste d'une torche à plasma à arc non transféré sur une manchette comportant une vanne de fermeture et reliée à un appareil fonctionnant dans des conditions de pression et de température élevées, sans modification de ces conditions, ainsi que son retrait, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison au moins un joint d'étanchéité circulaire intercalé entre la paroi interne de la manchette et le nez de la torche et entourant celui-ci, des moyens pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la van­ne, et des moyens pour refroidir le joint.

[0006] Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la vanne comprennent un tuyau de mise en communication contournant la vanne, et un robinet intercalé sur ce tuyau.

[0007] Suivant un mode de réalisation de l'invention ledit joint est monté sur le nez de la torche, dans une gorge périphérique.

[0008] Suivant une variante, ledit joint est monté dans une gorge périphérique d'un berceau circulaire ajusté autour du nez de la torche.

[0009] D'une façon avantageuse, ledit berceau est formé de deux parties réunies axialement et délimitant ensemble ladite gorge.

[0010] Dans un autre mode de réalisation ledit berceau est ajusté dans une gorge ménagée dans la surface externe du nez de la torche.

[0011] Dans une autre variante ledit joint est disposé dans une gorge ménagée dans la surface interne de la manchette.

[0012] De préférence ledit joint est un joint métallique de section en forme de C ou un joint auto-élastique de section en U.

[0013] Dans un exemple, les moyens de refroidissement du joint comprennent un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement.

[0014] Avantageusement, ledit circuit est celui qui assure le refroidissement du nez de la torche.

[0015] Dans un autre exemple, ledit circuit est constitué par une chemise entourant la manchette au moins au niveau du joint.

[0016] La description qui va suivre, en regard des des­sins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.

Les figures 1, 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe montrant les phases de la mise en place d'une torche à plasma à arc non transféré, dans un premier mode de réalisation du dispositif suivant l'invention.

Les figures 4 à 7 sont des vues partielles en coupe de variantes de montage d'un joint suivant le mode de réalisation des figures 1 à 3.

La figure 8 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention.

[0017] En se référant aux figures 1 à 3, la référence 1 désigne un busillon d'un appareil, par exemple un haut fourneau, sur lequel on utilise une torche à plasma 4 du type à arc non transféré, ayant un nez 12 engagé dans une extrémité d'une manchette 3 fixée par son extrémité opposée au busillon 1, et fermée par une vanne 5.

[0018] La manchette 3 comporte une collerette 7 présen­tant un chanfrein 8 adapté pour coopérer avec une surface tronconique 9 de centrage prévue autour du nez 12 de la torche 4.

[0019] Une tige de guidage 10 est fixée sur la colleret­te 7 de la manchette et s'étend à travers un trou prévu dans une bride 11 de la torche afin de guider celle-ci vers la manchette 3.

[0020] Un joint torique 2 est monté sur le nez 12, qu'il entoure, d'une façon qui sera décrite plus en détail dans la suite.

[0021] Un tuyau 6 relie le côté amont de la vanne 5 à son côté aval, le côté d'introduction de la torche dans la manchette étant considéré comme le côté amont par opposition à l'extrémité de la manchette du côté busillon où règnent les conditions de pression et de température élevées de fonctionnement de l'appareil.

[0022] Un robinet 13 est intercalé dans le tuyau 6 pour commander la mise en communication des côtés amont et aval de la vanne. De préférence le robinet 13 est protégé contre un échauffement par exemple par un serpentin 26 dans lequel circule un liquide de refroidissement.

[0023] La figure 1 montre la torche 4 en position avant sa mise à poste et son entrée en action, la vanne 5 étant fermée et soumise sur sa face aval à la pression de l'appa­reil, le robinet 13 étant fermé.

[0024] La figure 2 montre le nez 12 de la vanne engagé dans la manchette 3, le robinet 13 et la vanne 5 étant toujours fermés.

[0025] Dans cette position le joint 2 est en contact d'étanchéité avec la surface interne de la manchette 3 et le nez 12 de la torche délimite avec le joint 2, la manchet­te 3 et la vanne 5 un volume étanche qui est variable en fonction de la position du nez 12.

[0026] On ouvre alors le robinet 13 afin d'amener ce volume en amont de la vanne 5 à la même pression que celle règnant en aval.

[0027] Il devient alors possible d'ouvrir la vanne 5, dont l'ouverture est jusqu'alors difficile en raison des conditions de Δ P, et on fait avancer la torche en position d'utilisation, comme représenté à la figure 3.

[0028] On voit, en considérant les figures 2 et 3 que le dispositif ne peut fonctionner qu'à la condition de respecter certains impératifs de dimensions, qui sont les suivants :
- si L1 est la longueur totale de la manchette 3 et est égal à la longueur du nez 12,
- si L2 est la distance entre le nez 12 de la torche en position active et le plan amont de la vanne 5,
- si L3 est la distance entre le plan amont du joint et le nez 12,
on doit avoir L1 > L2 afin que le joint soit situé en amont de la vanne lorsque la torche est en position active, et L3 < L1 - L2 afin de réaliser un volume étanche dans la manchette sans que le nez 12 bute sur la vanne 5 fermée (figures 2 et 3), et enfin L1 > L2 x 2.

[0029] On décrira maintenant plus en détail différents agencements possibles pour le montage du joint d'étanchéité 2 sur le nez 12 de la torche, en se référant aux figures 4 à 7 dans lesquelles les parties identiques sont désignées par les mêmes références.

[0030] Suivant l'exemple de la vue partielle de la figure 4, la référence 3 désigne la paroi de la manchette, et la référence 12 désigne dans son ensemble le nez de la torche.

[0031] Le nez 12 est formé en deux parties 14, 15 amont et aval respectivement ajustées ensemble par exemple au moyen de filetages 16 et qui sont conformées de manière à ménager entre elles une gorge périphérique 17 formant un logement pour le joint 2.

[0032] Comme connu en soi le nez 12 comporte intérieure­ment un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement désigné par la référence 18 et l'étanchéité de ce circuit est assurée par un joint 19 entre les parties 14 et 15.

[0033] D'une façon avantageuse, le joint 2 est en métal, de section en C. Grâce à cet agencement le joint 2 est ef­ficacement refroidi par le circuit de refroidissement du nez de la torche.

[0034] Suivant l'exemple de la vue partielle de la figure 5, l'agencement est identique à celui de la figure 4, à l'exception du joint 20, qui est du type dit auto-élastique de section en U comportant une âme en métal et un revêtement en élastomère et dont les ailes sont en contact avec les pièces entre lesquelles il assure l'étanchéité.

[0035] Suivant l'exemple de la figure 6, le joint d'étan­chéité 2 est disposé dans un logement 17 délimité par deux éléments annulaires 24, 25 fixés autour du nez 12 par tout moyen approprié, laissant ainsi subsister un intervalle entre le nez de la torche et la manchette. Cet agencement assure également un bon transfert thermique entre le nez et le joint, et par conséquent un bon refroidissement de celui-ci.

[0036] L'agencement de la figure 7 est analogue au pré­cédent, mais les éléments 24, 25 soutenant le joint 2 sont montés dans une gorge 27 délimitée entre les parties 14 et 15 du nez 12.

[0037] Cet agencement assure aux éléments 24 et 25 une plus grande surface de contact avec le nez 12, améliorant encore le transfert thermique.

[0038] On a représenté à la figure 8 une variante dans laquelle le joint 22 est monté dans une gorge 21 ménagée dans la surface interne de la manchette 33.

[0039] Dans cet exemple, le joint 22 doit être refroidi à travers la manchette au moyen d'une chemise 23 entourant celle-ci et dans laquelle on fait circuler un fluide de refroidissement.

[0040] Bien que ce dispositif permette également la mise en oeuvre du procédé précité, l'entretien ou le changement du joint sont difficiles et ils nécessitent une modification de la manchette pour refroidir le joint. Pour ces raisons les solutions des exemples selon les figures 1 à 7 sont préférables du fait de la facilité d'accès au joint, qui permet son remplacement rapide, à chaque utilisa­tion de la torche si on le désire.

Revendications

1. Dispositif pour la mise à poste d'une torche à plasma à arc non transféré sur une manchette comportant une vanne de fermeture et reliée à un appareil fonctionnant dans des conditions de pression et de température élevées, sans modification de ces conditions, ainsi que son retrait, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison au moins un joint d'étanchéité circulaire (2, 20, 22) intercalé entre la paroi interne de la manchette (3, 33) et le nez (12) de la torche (4) et entourant celui-ci, des moyens (6, 13) pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la vanne (5), et des moyens (18, 23) pour refroidir le joint.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté­risé en ce que lesdits moyens pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la vanne comprennent un tuyau (6) de mise en communication contournant la vanne (5), et un robi­net (13) intercalé sur ce tuyau et reliant le côté amont de la vanne (5) à son côté aval.

3. Dispositif suivant la revendication 1, caracté­risé en ce que ledit joint (2, 20) est monté sur le nez (12) de la torche (4), dans une gorge périphérique (17).

4. Dispositif suivant la revendication 3, caracté­risé en ce que ledit joint (2) est monté dans une gorge périphérique (17) d'un berceau circulaire (24, 25) ajusté autour du nez (12) de la torche (4).

5. Dispositif suivant la revendication 4, caracté­risé en ce que ledit berceau est formé de deux parties (24, 25) réunies axialement et délimitant ensemble ladite gorge (17).

6. Dispositif suivant la revendication 5, caracté­risé en ce que ledit berceau (24, 25) est ajusté dans une gorge (27) ménagée dans la surface externe du nez (12) de la torche (4).

7. Dispositif suivant la revendication 1, caracté­risé en ce que ledit joint (22) est disposé dans une gorge (21) ménagée dans la surface interne de la manchette (3).

8. Dispositif suivant l'une quelconque des reven­dications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit joint est un joint métallique (2) de section en forme de C ou un joint auto-élastique (20) de section en U.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des reven­dications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens de refroi­dissement du joint (2, 20) comprennent un circuit (18) de circulation d'un fluide de refroidissement qui est celui assurant le refroidissement du nez (12) de la torche.

10. Dispositif suivant la revendication 7, carac­térisé en ce que les moyens de refroidissement du joint (22)comprennent une chemise (23) entourant la manchette (3) et dans laquelle circule un fluide de refroidissement.

Dessins