Domaine technique
[0001] L'invention concerne un dispositif support pour une pièce tournante telle qu'un four
tubulaire. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif support dont les organes
d'usure, tels que des galets, qui supportent la pièce tournante, peuvent être remplacés
sans qu'il soit nécessaire de démonter cette pièce.
[0002] Le dispositif support selon l'invention peut être utilisé avantageusement dans tous
les cas où la pièce tournante portée par ce dispositif ne peut être démontée qu'au
prix de manipulations particulièrement longues, délicates et fastidieuses. Une application
privilégiée concerne les dispositifs supportant les tubes tournants de fours calcinateurs
utilisés, notamment, dans l'industrie nucléaire.
Etat de la technique
[0003] Certaines pièces tournantes, telles que les tubes de fours calcinateurs utilisés
dans l'industrie nucléaire, sont supportées par des galets montés dans un châssis
en forme de berceau, dont la face supérieure présente une empreinte de section semi-circulaire,
dans laquelle est reçu le tube.
[0004] Dans les dispositifs supports actuels, le remplacement des galets sur lesquels repose
le tube tournant des fours calcinateurs ne peut intervenir que lorsque le tube a été
préalablement démonté. Dans la pratique, le démontage du tube du four calcinateur
implique la déconnexion et le démontage d'un équipement associé qui inclut notamment
quatre demi-coquilles de chauffe du tube. Lorsque l'intervention doit être effectuée
en milieu hostile, comme c'est le cas dans l'industrie nucléaire, le remplacement
des galets se trouve encore compliqué par le fait que toutes les opérations doivent
être effectuées à distance au moyen de télémanipulateurs. La durée totale de l'intervention
peut alors être estimée à environ 5 semaines. On conçoit qu'un temps d'immobilisation
aussi long pour une installation industrielle constitue un lourd handicap.
Exposé de l'invention
[0005] L'invention a pour objet un dispositif support, pour une pièce tournante telle qu'un
four tubulaire, conçu de telle manière que le remplacement des organes d'usure puisse
intervenir sans démontage de la pièce tournante, de façon à limiter autant que possible
la durée d'immobilisation de l'installation due à l'intervention.
[0006] Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif support,
pour une pièce tournante d'axe de rotation donné, caractérisé par le fait qu'il comprend
:
- un corps fixe, présentant une surface d'appui concave de section au plus semi-circulaire,
dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation ;
- un organe support interchangeable apte à être reçu entre la surface d'appui concave
et la pièce à supporter, et présentant en section selon ledit plan la forme d'un secteur
de couronne circulaire délimité par deux rayons formant entre eux un angle maximal
de 180° ;
- des moyens de fixation déverrouillables de l'organe support interchangeable sur le
corps fixe ; et
- des moyens de liaison pour accoupler bout à bout l'organe support interchangeable
et un organe support de remplacement, afin que ce dernier puisse être amené à la place
de l'organe support interchangeable, sans démontage de la pièce tournante, par une
rotation simultanée desdits organes support autour de l'axe de rotation, après un
déverrouillage des moyens de fixation.
[0007] Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, l'axe de rotation de
la pièce tournante est sensiblement horizontal et la surface d'appui concave est orientée
vers le haut.
[0008] De préférence, l'organe support interchangeable comporte au moins deux galets de
roulement, d'axes parallèles à l'axe de rotation de la pièce tournante, sur lesquels
repose cette dernière. L'organe support interchangeable peut aussi comporter un galet
de butée dont l'axe est orienté radialement par rapport à l'axe de rotation de la
pièce tournante.
[0009] Les galets sont avantageusement montés de façon démontable sur l'organe support interchangeable.
Cet agencement permet de réutiliser les organes supports, ce qui réduit considérablement
le volume des déchets et le coût des pièces de rechange.
[0010] Dans la forme de réalisation préférentielle de l'invention, l'organe support interchangeable
est en contact avec la surface d'appui concave par des patins circonférentiellement
répartis.
[0011] Avantageusement, l'organe support interchangeable présente en outre des flasques
latéraux aptes à venir en appui sur des flancs du corps fixe, pour empêcher un déplacement
relatif entre ce dernier et l'organe support, parallèlement à l'axe de rotation de
la pièce tournante.
[0012] Les moyens de liaison peuvent notamment comprendre :
- des clefs aptes à être interposées entre les extrémités en vis-à-vis de l'organe support
interchangeable et de l'organe support de remplacement, les clefs comportant des pions
de positionnement qui pénètrent dans des trous formés dans ces extrémités ; et
- des organes de verrouillage, munis de clavettes aptes à être engagées dans des perçages
usinés dans les faces latérales des organes à accoupler.
[0013] Par ailleurs, les moyens de fixation peuvent comprendre des plaques aptes à être
fixées par des organes de fixation sur des faces terminales du corps fixe, prolongeant
la surface d'appui concave à chacune de ses extrémités circonférentielles, de façon
à venir en appui sur des faces d'extrémité de l'organe support interchangeable.
[0014] Selon une application avantageuse de l'invention, la pièce tournante est un four
tubulaire.
Brève description des dessins
[0015] On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle
de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de face d'un dispositif support conforme à l'invention, représenté
partiellement en coupe et dans son état de fonctionnement sur la gauche de la figure,
un organe support de remplacement étant représenté en trait plein avant son accouplement
avec l'organe support à remplacer et en traits mixtes après cet accouplement ; et
- la figure 2 est une vue en perspective, à plus grande échelle, représentant les moyens
de liaison permettant d'accoupler les deux organes support.
Exposé détaillé d'une forme de réalisation préférentielle
[0016] Sur la figure 1, la référence 10 désigne une pièce tournante telle qu'un tube de
four calcinateur utilisé dans l'industrie nucléaire. La pièce tournante 10 pourrait
toutefois être de toute autre nature, sans sortir du cadre de l'invention.
[0017] La pièce tournante 10 repose sur deux dispositifs supports 12, de façon à pouvoir
tourner librement autour d'un axe de rotation horizontal 14. Les moyens d'entraînement
en rotation de la pièce tournante 10 autour de l'axe 14 peuvent être quelconques et
ne font pas partie de l'invention.
[0018] Les dispositifs supports 12 sont identiques et seul l'un d'entre eux est illustré
sur la figure 1.
[0019] Chaque dispositif support 12 comprend un corps fixe 16 qui présente sur sa face supérieure
une surface d'appui concave 18. En section selon le plan de la figure 1, c'est-à-dire
selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation 14, la surface d'appui concave 18
est au plus semi-circulaire.
[0020] Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1 et de façon nullement limitative,
le corps fixe 16 se présente sous la forme d'un bloc dont la face inférieure horizontale
repose dans le fond d'une tranchée 20 formée dans un bâti fixe 22. Le maintien en
position du corps fixe 16 dans la tranchée 20 est assuré par l'engagement de nervures
23, formées sur les faces latérales de ce corps, dans des rainures verticales 24 pratiquées
dans les parois latérales de la tranchée 20. Un centrage du corps fixe 16 est assuré
par un doigt de centrage 26 qui fait saillie verticalement vers le bas à partir de
la face inférieure du corps fixe et pénètre dans un trou vertical complémentaire 28
formé dans le fond de la tranchée 20.
[0021] Le dispositif support 12 comprend de plus un organe support interchangeable 30. Cet
organe 30 est formé principalement d'une plaque 31 qui présente en section dans le
plan de la figure 1, c'est-à-dire selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation
14, la forme d'un secteur de couronne circulaire délimité par deux rayons formant
entre eux un angle maximal de 180°. De façon plus précise, le diamètre de la surface
extérieure de la plaque 31 est légèrement inférieur au diamètre de la surface d'appui
concave 18 du corps fixe 16 et le diamètre de la surface intérieure de la plaque 31
est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la pièce tournante 10. Ce dimensionnement
de la plaque 31 permet à l'organe support interchangeable 30 d'être reçu entre la
surface d'appui concave 18 du corps fixe 16 et la pièce tournante 10 à supporter,
lorsque le dispositif support est dans son état de fonctionnement. De plus, l'agencement
décrit autorise un pivotement de l'organe support interchangeable 30 entre le corps
fixe 16 et la pièce tournante 10, autour de l'axe de rotation 14 de cette dernière.
[0022] Dans l'état de fonctionnement illustré sur la figure 1, l'organe support interchangeable
30 est en contact avec la surface d'appui concave 18 du corps fixe 16 par des patins
32 formés directement sur la surface extérieure de la plaque 31 ou rapportés sur cette
surface, comme on l'a illustré sur la figure 1. Dans ce dernier cas, les patins 32
sont réalisés en un matériau anti-grippant. Eventuellement, les patins peuvent être
remplacés par des galets tournants. Les patins 32 sont circonférentiellement répartis
sur toute la surface extérieure de l'organe support 30, pour procurer un appui sûr
et stable de cet organe sur la surface d'appui concave 18 du corps fixe 16. Afin d'assurer
un positionnement satisfaisant, les patins 32 sont au moins au nombre de trois. Dans
la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, la plaque 31 est munie de quatre
patins 32.
[0023] Par ailleurs, des moyens sont également prévus pour empêcher tout déplacement de
l'organe support interchangeable 30 par rapport au corps fixe 16 parallèlement à l'axe
de rotation 14 de la pièce tournante, dans l'état de fonctionnement du dispositif
support. Dans la forme de réalisation représentée, ces moyens sont constitués par
deux flasques latéraux 34 qui font saillie radialement vers l'extérieur, sur chacune
des faces de la plaque 31 parallèles au plan de la figure 1, c'est-à-dire perpendiculaires
à l'axe de rotation 14 de la pièce tournante 10. Ces flasques latéraux 34 sont normalement
en appui sur les flancs du corps fixe 16, c'est-à-dire sur les faces de ce corps parallèles
au plan de la figure 1, lorsque le dispositif support 12 occupe son état de fonctionnement.
Tout déplacement relatif entre l'organe support interchangeable 30 et le corps fixe
16, parallèlement à l'axe de rotation 14, est ainsi empêché.
[0024] Dans la forme de réalisation représentée, l'organe support interchangeable 30 comporte
deux galets de roulement 36 sur lesquels la pièce tournante 10 repose de façon à pouvoir
tourner librement, sans frottement, autour de son axe de rotation 14. Chacun des galets
36 est reçu dans un évidement 38 formé dans la plaque 31. Cette dernière supporte
les axes 40 des galets, qui sont orientés parallèlement à l'axe de rotation 14 de
la pièce tournante 10. Plus précisément, le montage des galets 36 sur la plaque 31
est tel que les galets puissent tourner librement par rapport à cette plaque et qu'ils
fassent légèrement saillie au-delà de la surface intérieure de la plaque 31. De plus,
les galets 36 sont agencés en des emplacements situés symétriquement par rapport à
un plan vertical médian de l'organe support interchangeable 30, ce plan étant perpendiculaire
au plan de la figure 1 et contenant l'axe de rotation 14.
[0025] Il est à noter qu'en variante, le nombre des galets de roulement 36 peut être supérieur
à deux, sans sortir du cadre de l'invention.
[0026] Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, l'organe support interchangeable
30 comporte également un galet de butée 42, qui assure un contact de roulement entre
une bride d'extrémité 44 de la pièce tournante 10 et le dispositif support 12. Cet
agencement permet d'empêcher tout déplacement de la pièce tournante 10 par rapport
au dispositif support, parallèlement à l'axe de rotation 14, sans introduire de frottement
entre les deux pièces.
[0027] Le galet de butée 42 est placé dans un logement 46 usiné sur la surface intérieure
de la plaque 31, et il est monté sur cette dernière par un axe 48 orienté radialement
par rapport à l'axe de rotation 14 de la pièce tournante 10, de façon à pouvoir tourner
librement dans la plaque 31.
[0028] Comme l'illustre la figure 1, l'axe 48 du galet de butée 42 est avantageusement placé
dans le plan de symétrie précité de la pièce tournante interchangeable 30, perpendiculaire
au plan de la figure 1 et contenant l'axe de rotation 14 de la pièce tournante 10.
[0029] Le dispositif support selon l'invention comprend de plus des moyens de fixation déverrouillables
50, de l'organe support interchangeable 30 sur le corps fixe 16. Ces moyens de fixation
déverrouillables sont normalement verrouillés, afin d'immobiliser l'organe support
interchangeable 30 par rapport au corps fixe 16. Ils comprennent deux structures identiques,
agencées symétriquement par rapport au plan vertical médian perpendiculaire au plan
de la figure 1 et contenant l'axe de rotation 14 de la pièce tournante 10. Sur la
figure 1, seule la structure de gauche des moyens de fixation déverrouillables 50
a été illustrée. Dans les conditions normales de fonctionnement, on comprendra qu'une
structure identique se trouve sur la partie droite du dispositif, entre l'organe support
30 et le corps fixe 16.
[0030] Chacune des deux structures constituant les moyens de fixation 50 comprend une plaque
52, normalement bloqué par un organe de fixation, tel qu'une vis 54, sur la face terminale
correspondante du corps fixe 16, c'est-à-dire sur la face supérieure de ce dernier
prolongeant la surface d'appui concave 18, au-delà de l'extrémité circonférentielle
correspondante de cette surface.
[0031] Lorsque les plaques 52 sont fixées sur les faces terminales du corps fixe 16 par
les vis 54, elles viennent en appui sur des faces d'extrémités, tournées vers le haut,
de la plaque 31. Elles s'opposent ainsi à toute rotation de l'organe support interchangeable
30 par rapport au corps fixe 16, autour de l'axe de rotation 14. Une immobilisation
complète de l'organe support interchangeable 30 par rapport au corps fixe 16 est ainsi
assurée.
[0032] Le dispositif support 12 selon l'invention comprend en outre des moyens de liaison
56, conçus pour permettre d'accoupler bout à bout l'organe support interchangeable
30 et un organe support de remplacement 30' identique à l'organe support interchangeable
30, lorsque ce dernier doit être remplacé.
[0033] Les moyens de liaison 56 comprennent deux structures identiques, conçues pour être
interposées entre les extrémités en vis-à-vis des deux organes support 30 et 30',
afin de les accoupler l'un à l'autre pour former une couronne encerclant complètement
la pièce tournante 10 comme on l'a illustré schématiquement en traits mixtes sur la
figure 1. Les deux structures formant les moyens de liaison 56 sont alors disposées
symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire au plan de la figure 1 et contenant
l'axe de rotation 14 de la pièce tournante. Seule la structure de droite de ces moyens
de liaison 56 a été illustrée schématiquement sur la figure 1.
[0034] Une description détaillée de l'une des deux structures constituant les moyens de
liaison 56 va à présent être faite en se référant à la figure 2.
[0035] Comme l'illustre cette figure, chaque structure formant les moyens de liaison 56
comprend une clef 58 se présentant sous la forme d'une plaquette apte à être interposée
entre les extrémités en vis-à-vis de l'organe support interchangeable 30 et de l'organe
support de remplacement 30'. Cette plaquette comporte, sur chacune de ses faces, au
moins deux pions de positionnement 60, qui font saillie radialement de façon à pouvoir
pénétrer dans des trous 62 formés dans les extrémités en vis-à-vis des organes support
30 et 30'.
[0036] Chacune des structures formant les moyens de liaison 56 comprend également un organe
de verrouillage 64 comprenant au moins deux clavettes 66. Ces clavettes 66 sont prévues
pour être engagées dans des perçages 68 usinés dans les faces latérales des organes
support 30 et 30' à accoupler, après que les clefs 58 aient été mises en place. Un
accouplement efficace des organes support 30 et 30' est ainsi réalisé.
[0037] Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, il est possible de remplacer les pièces
d'usure que constituent les galets 36 et 42, par exemple lorsque l'un de ces galets
est usé ou que sa rotation ne se fait plus dans des conditions satisfaisantes, sans
qu'il soit nécessaire de démonter la pièce tournante 10.
[0038] Lorsqu'une telle intervention est nécessaire, il suffit aux opérateurs de démonter
les moyens de fixation 50, puis d'accoupler à l'organe support interchangeable 30
un organe support de remplacement 30' à l'aide des moyens de liaison 56, comme l'illustrent
les flèches F1 sur la figure 1. Le remplacement peut alors être effectué en faisant
tourner simultanément de 180° les deux organes support 30 et 30' autour de l'axe de
rotation 14, entre le corps fixe 16 et la pièce tournante 10. Cette rotation est symbolisée
par la flèche F2 sur la figure 1. Lorsque l'organe support de remplacement 30' a été
amené à la place occupée initialement par l'organe support interchangeable 30, ces
deux organes sont désaccouplés en démontant les moyens de liaison 56. Les moyens de
fixation 50 sont ensuite remis en place et le dispositif support est à nouveau prêt
à fonctionner.
[0039] Pour permettre d'entraîner en rotation simultanément les deux organes support 30
et 30', des perçages radiaux 70 peuvent être usinés sur la surface extérieure de la
plaque 31 de chacun d'entre eux, comme on l'a illustré sur la figure 1.
[0040] Dans la forme de réalisation représentée où la pièce tournante 10 est un four tubulaire
utilisé dans l'industrie nucléaire, l'invention permet de ramener d'environ 5 semaines
à environ 1 semaine le temps d'intervention nécessaire au remplacement des galets.
Les différentes pièces à manipuler (vis 54, clefs 58, organes de verrouillage 64,
etc.) sont alors munies, de façon connue en soi, de têtes facilitant leur préhension
au moyen de télémanipulateurs.
[0041] Comme on l'a déjà indiqué, l'invention n'est cependant pas limitée à cette application
et ne concerne pas uniquement le cas où la pièce tournante est supportée par des galets.
Elle s'applique au contraire à tout autre type de support (patins de glissement, paliers
à billes ou à rouleaux, paliers fluides, etc.).
[0042] Enfin, il est à noter que les organes supports 30 et 30' sont récupérables lorsque
leur remplacement a été effectué. A cet effet, les galets 36 et 42 sont montés de
façon interchangeable sur ces organes supports, par des moyens mécaniques appropriés
(non représentés). Lorsqu'un organe support a été démonté de la manière décrite précédemment,
ses galets sont démontés et remplacés, par exemple au moyen de télémanipulateurs.
Un organe support 30 équipé de galets 36 et 42 neufs peut ainsi servir d'organe support
de remplacement 30' lors d'une intervention ultérieure. Cet aménagement permet de
réduire considérablement le volume des déchets ainsi que le coût des pièces de rechange.
1. Dispositif support, pour une pièce tournante (10) d'axe de rotation (14) donné, caractérisé
par le fait qu'il comprend :
- un corps fixe (16), présentant une surface d'appui concave (18) de section au plus
semi-circulaire, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (14) ;
- un organe support interchangeable (30) apte à être reçu entre la surface d'appui
concave (18) et la pièce (10) à supporter, et présentant en section selon ledit plan
la forme d'un secteur de couronne circulaire délimité par deux rayons formant entre
eux un angle maximal de 180° ;
- des moyens de fixation déverrouillables (50) de l'organe support interchangeable
(30) sur le corps fixe (16) ; et
- des moyens de liaison (56) pour accoupler bout à bout l'organe support interchangeable
(30) et un organe support de remplacement (30'), afin que ce dernier puisse être amené
à la place de l'organe support interchangeable, sans démontage de la pièce tournante,
par une rotation simultanée desdits organes support (30,30') autour de l'axe de rotation
(14), après un déverrouillage des moyens de fixation (50).
2. Dispositif support selon la revendication 1, dans lequel l'axe de rotation de la pièce
tournante (10) est sensiblement horizontal et la surface d'appui concave (18) est
orientée vers le haut.
3. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'organe
support interchangeable (30) comporte au moins deux galets de roulement (36), d'axes
parallèles à l'axe de rotation sur lesquels repose la pièce tournante (10).
4. Dispositif support selon la revendication 3, dans lequel l'organe support interchangeable
(30) comporte de plus un galet de butée (42), dont l'axe est orienté radialement par
rapport à l'axe de rotation de la pièce tournante (10).
5. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, dans lequel chacun
des galets (36,42) est monté de façon démontable sur l'organe support interchangeable
(30).
6. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'organe support interchangeable (30) est en contact avec la surface d'appui concave
(18) par des patins (32) circonférentiellement répartis.
7. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'organe support interchangeable (30) présente des flasques latéraux (34) aptes à
venir en appui sur des flancs du corps fixe (16), pour empêcher un déplacement relatif
entre ce dernier et l'organe support, parallèlement audit axe de rotation.
8. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
les moyens de liaison (56) comprennent :
- des clefs (58) aptes à être interposées entre des extrémités en vis-à-vis de l'organe
support interchangeable (30) et de l'organe support de remplacement (30'), les clefs
(58) comportant des pions de positionnement (60) qui pénètrent dans des trous (62)
formés dans ces extrémités ; et
- des organes (64) de verrouillage, munis de clavettes (66) aptes à être engagées
dans des perçages (68) usinés dans des faces latérales des organes à accoupler.
9. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
les moyens de fixation (50) comprennent des plaques (52) aptes à être fixées par des
organes de fixation (54) sur des faces terminales du corps fixe (16), prolongeant
la surface d'appui concave (18) à chacune de ses extrémités circonférentielles, de
façon à venir en appui sur des faces d'extrémité de l'organe support interchangeable
(30).
10. Dispositif support selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
la pièce tournante est un four tubulaire (10).