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Dispositif permettant de modifier la répartition des matières ohargées dans les fours à cuve. (Invention de Messieurs Max BRUN et Léon SAWAGE') .
Dans les fours à cave, l'allure de marche da four dépend, dans une importante mesure, de la répartition dans la cuve, des matières chargées; en particulier, dans les hanta- fourneaux, la mise au mille de coke, la quantité et la qualité de la fonte produite peuvent varier dans des limites imptan- tes selon la manière dont sont réparties les charges successives.
Dans les hauts-fourneaux actuels, cette répartition est le plus souvent conditionnée par un organe distributeur inva- riable, constitué soit par une cloche de chargement, soit par un cône répartiteur fixe. Mais la répartition ne dépend pas seule- ment de l'organe distributeur, elle est aussi influencée par
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certaine facteurs Variables tels que l'état physique des matières et leur granulométrie, le poids décharge , la hauteur du niveau supérieur des charges, etc...
Pour obtenir à tout instant la répartition la meilleure, il y a donc intérêt à pouvoir corriger pendant la marche, l'action de ces facteurs variables. On a déjà proposé à cet effet d'utiliser divers dispositifs réparti- teurs de la charge, afin de pallier aux inoonvénients pré- sentés par un distributeur fixe. Certains de ces dispositifs, prévus sous le oône de fermeture du gueulard, sont constitués, soit par un anneau horizontal tronoonique,pouvant être retour- né sens dessus dessous par rotation d'un demi-tour autour d'un axe horizontal, soit par un anneau horizontal à section en forme de coin, mobile verticalement.
Suivant la position occupée par cet anneau, la charge est dirigée vers le centre ou vers la périphérie du four ; on peut ainsi obtenir deux talus d'éboulement conoen- triques au lieu d'un talus unique. Cette possibilité de ré- partition en deux zones concentriques constitue déjà une amélioration mais est encore insuffisante pour les fours de grand diamètre.
On a également proposé d'adapter au bord inférieur du cône de fermeture du four, des éléments articulés qui permettent de modifier l'inclinaison de la partie périphéri- que de ce cône et, par conséquent, de diriger les matières plus ou moins loin à partir du centre de la cave.
Ce dispositif est commandé par un groupe de tiges filetées traversant le cône de fermeture, lesquelles doivent être manoeuvrées à la main. L'incommodité de cette opération, le temps qu'elle demande et l'interruption du chargement qu'elle occasionne font qu'on ne peut agir fréquemment sur l'appareil; on ne peut dès lors modifier l'inclinaison des panneaux à chaque charge pour répartir uniformément les gros morceaux et le fin dans la section du four.
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L'invention a pour but d'offrir à la fois,par un appareil simple à réglage ---------------continu, de manoeuvre facile et rapide, la possibilité de répartir les oharges dans les fours à cuve, soit suivant une couronne circulaire de diamètre réglable à volonté, soit uniformément dans la section du four. Dans le cas des Hauts Fourneaux, elle permet de combattre ou de provoquer la formation de garnissages,de passer aisément d'une qualité de fonte à une autre, de faire face à certains incidents de marche et aussi d'obtenir la répartition uniforme des gros morceaux et du fin qui favorise la rédaction indirecte et régularise la marche du Haut Fourneau.
L'appareil qui fait l'objet de la présente in- vention est constitué par un ensemble de panneaux mobiles, disposés en couronne à l'intérieur du geulard du. four et articulés sur un support central monté un peu en dessous; du cône de ohargement, lesdits éléments pouvant être plus ou moins inclinés par un mécanisme irréversible convenable, commandé de l'extérieur, qui permet d'agir simultanément sczr tous lesdits éléments, lesquels se recouvrent partielle. ment dans toutes leurs positions.
De cette façon, les matières tombent sur un tronc de pyramide dont les faces sont plus ou moins inclinées, de sorte que les matières ohargées se répartissent suivant une couronne de diamètre plus ou moins grand. Il est alors possible d'effectuer la répartition qu'on désire et d'obte- nir, par une variation appropriée de l'inclinaison avant ou pendant la chute de chaque charge, la répartition uniforme des gros morceaux et du fin dans la section du four, tout en réalisant des couches horizontales.
Les éléments mobiles sont en nombre pair, la moitié de ces éléments étant constitués par des panneaux
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plans inclinables par le mécanisme de commande et entre deux panneaux plans consécutifs, sont intercalés des panneaux dièdres qui recouvrent le bord des panneaux plans quelle que soit l'inclinaison donnée aux différents élé- ments mobiles.
Dans un premier mode de réalisatiàn,les pan- neaux mobiles sont déplacés par un système de bielles articu- lées par leur, extrémité opposée au panneau sur un manchon ----- ooulissant sur une colonne maintenue au oentre du support,et dans laquelle sont pratiquées des rainures de guidage pour le manchon qui est déplace verticalement par une commande appropriée soit à la main, soit au moteur.
Dans un autre mode de réalisation qui se prête plus particulièrement à la commande mécanique de l'ensemble, qui supprime certaines-pièces soumises à des fatir. gues-----importantes et qui permet aisément un mouvement d'amplitude déterminée des panneaux, donnant ainsi la pos- sibilité de répartir de la manière voulue les matières chargées à l'intérieur du gueulard, les bielles de commande de l'inclinaison des panneaux plans sont articulées à la partie supérieure d'une colonne verticale supportée dans l'axe du four par un balancier disposé diamétralement à la partie supérieure de celui-ci, balancier relié à un mé canis- me convenable qui permet de l'élever ou de l'abaisser tout en le maintenant horizontal.
Avantageusement la longueur du balancier est un peu supérieure au diamètre du gueulard,et ses extrémités, enfermées dans deux oaissons rapportés sur la paroi du gueulard,sont suspendues à des tiges,traversant la paroi supérieure des caissons, ce qui permet de le déplacer ver- ticalement par un dispositif élévateur de type quelconque
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et d'imprimer à la oolonne un mouvement vertical, dans un sens ou dans l'autre, ce qui assure l'ouverture ou la fer- meture des panneaux du dispositif de répartition.
Le balanoier peut être constitué par une ou plusieurs poutres, et la commande des tiges qui le supporte peut être assurée par des vérins à commande mécanique, pneumatique, hydraulique ou autre,un joint étanohe, tel qu'un presse- étoupe, supposant à la sortie du gaz aux points de passage des tiges à travers les parois des caissons.
En variante, la poutre circulaire sur laquelle sont articulés les divers panneaux peut être suspendue à une poutre diamétrale maintenue à la partie supérieure du four, de façon à se dilater librement, et les panneaux plans peuvent être chacun solidaires d'un bras radial portant un galet à son extrémité libre, galet maintenu par le poids du panneau contre un plateau central fixé à une poutre diamé- trale à libre dilatation qui peut âtre déplacée verticalement, en restant horizontale, par un méoanisme de oommande appropriée
Dans ce cas, la poutre diamétrale de suspension pourra avoir une section en U renversé et être soutenue, par ses deux extrémités, à l'intérieur des caissons rapportés à l'extérieur de la partie supérieure du four.
Avantageusement, la poutre diamétrale de commande du mouvement des panneaux sera logée à l'intérieur de la poutre en U et engagée libre- ment par ses deux extrémités dans deux tiges guidées verti- calement et déplacées en synchronisme par des vérins oomman- dés par un moteur unique de type quelconque. Les caissons latéraux pourront avoir une partie démontable formant cou- verole, permettant de retirer latéralement la poutre et le plateau de oommande des panneaux, et de sortir partiellement la poutre support en forme d'U de façon à examiner l'ensemble de? panneaux répartiteurs. Dans tous les cas le méoanisme de commande est coiffé par un cône fixe, de sorte que ledit mé- oanisme se trouve protégé oontre la ohute des matières.
En outre le dispositif qui peut être actionné avant ou pendant l'introduction de la charge, permet facilement
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le passage de sondes, ce que certains appareils de répartition connus interdisent.
La desoription qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant,bien entendu, partie de ladite invention.
La fig.l est une coupe diamétrale de la partie supérieure d'un four à ouve muni du dispositif de répartition des charges, les panneaux étant relevés pour diriger celle-ci vers la péri- phérie du four.
La figs.2 montre le marne dispositif, les panneaux étant complètement abaissés pour laisser tomber les matières vers la partie centrale.
La fig.3 est une coupe diamétrale analogue à celle de la fig.l d'un four à cuve équipé du dispositif selon une variante.
La fig.4 est une coupe par IV-IV de la fig.3.
La fig. 5 est une coupe par V-V de la fig.3.
La fig,6 est une coupe analogue à celle de la fig.3, les panneaux étant représentés complètement rabattue.
La fig.7 est une coupe verticale .d'une variante dans laquelle tout le dispositif est suspendu à une poutre diamétrale à libre dilatation.
La fig.8 est une coupe horizontale par VIII-VIII de la fig. 7.
La fig. 9 est une coupe verticale par IX-IX de la fig.7.
La fig.10 est un schéma de l'un des dispositifs utilisa- bles pour la commande du balancier ou de la poutre transversale mobile.
Sur les dessins, le gueulard 1 du haut-fourneau est muni du système de fermeture dit par "cup and cone" , le cône 2 de fermeture étant fixé sur une traverse mobile 3 qui permet de l'abaisser verticalement à l'intérieur du gueulard lorsqu'on 'désire introduire le chargement oontenu dans la benne 4.
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Dans le mode de réalisation représenté sur les fig.l et 2, le dispositif de répartition est situé un peu en dessous du cône 2 et il est constitué par des panneaux en tôle épaisse, ou en aoier moulé, 5 et 6 dont le nombre, toujours pair, dépend des dimensions de l'appareil à réa- liser. Chacun de ces panneaux oscille autour d'un axe d'articulation 7 prévu à son extrémité supérieure, axe qui lui sert de support et qui est solidaire d'une char- pente fixe 8, elle-même fixée au centre du gueulard au moyen de goussets en tôle 9.
Si 2n représente le nombre total de pan- neaux, l'appareil comprend n panneaux plans trapézoïdaux 5 et n panneaux pliés 6 formant un angle dièdre dont chaque face recouvre, en partie, le panneau plan contigu.
Les panneaux dièdres 6 sont articulés à leur partie supérieure par un axe 10 sur une biellette 11 elle-même articulée en 7 sur la charpente 8. La double ar- ticulation ainsi réalisée permet aux bords latéraux de ces panneaux dièdres 6, qui sont montés à l'extérieur des panneaux plans 5, de porter par toute leur longueur sur les panneaux plans contigus, quelle que soit l'inclinaison don- née aux panneaux plans de la manière qui sera décrite ci- après, de prendre la même inclinaison que ces panneaux, et Il de ne laisser auoun-
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intervalle libre entre les divers panneaux, intervalle dans lequel pourraient se coincer des morceaux de la matière chargée.
Dans la position (l'ouverture minimum, l'ensemble constitue un prisme régulier à n cotés qui correspond à la fig.2; lorsque les panneaux sont relevés, l'appareil de répartition affecte sensiblement la forme d'un tronc de pyramide régulière, tel qu'on le voit en coupe sur la fig. 1 et en plan sur la fig.4.
Le mécanisme de commande agit simultanément sur tous les panneaux plans pour leur faire occuper à volonté, une position quelconque oomprise entre la verticale et une position inclinée à 45 environ et, à cet effet, la partie inférieure de chacun de ces panneaux est reliée par une bielle 12 à un manchon 13 sur lequel les différentes bielles sont articulées au. moyen de chapes 14. Au centre de la char- pente 8 est fixé, verticalement, un fût tubulaire 15 cylin- drique à sa partie supérieure et qui sert de guide au manchon 13. Deux fentes veeticales 16, diamétralement opposées, pra- tiquées dans la paroi du fût 15, permettent de déplacer le manchon à l'aide d'une bielle 17 dont la partie supérieure est solidaire d'un axe 18 traversant les fentes 16 et qui est articulé sur le manohon 13.
L'extrémité inférieure de la bielle 17 est articulée sur un secteur ou renvoi de sonnette 19 oscillant autour d'un axe 20 maintenu par la charpente 8, secteur que l'on fait osciller par la tige de commande 21 traversant la paroi du gueulard. L'extrémité de la tige 21 est filetée, ce qui permet de lui imposer des déplacements longitudinaux au moyen de l'écrou 22 solidaire du volant de manoeuvre 23 ou d'un dispositif approprié de commande par moteur. L'écrou. 22 comporte une rotule qui permet à la tige 21 de prendre les inclinaisons imposées par l'oscillation du secteur 19, le
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passage de ladite tige à travers la paroi du gueulard est réalisé avec interposition d'un joint à labyrinthe 24 à disques sphériques qui empêche les fuites de gaz vers l'exté- rieur.
Ce méoanisme est protégé contre l'introduction des matières constituant ,la charge, au moyen de la virole conique 25 qui est fixée à la partie supérieure de la charpente 8,et dont la grande base entoure la petite base du tronc de pyramide constitué par les différents panneaux mobiles. A la partie supérieure de cette virole, deux fentes 26 diamétralement opposées permettent de recevoir la traverse 3 qui supporte et commande le cône de fermeture, de sorte que ce cane et la virole 25 guident la charge de la benne 4 sur l'ensemble des panneaux mobiles 5 et 6 qui, suivant l'inclinaison qu'on leur a donnée, répartissent ladite charge suivant une couronne de diamètre plus ou moins grand.
On conçoit aisément que cet appareil, facile à établir et de commande particulièrement simple, permet aussi accumuler les charges contre les parois de la cuve afin de provoquer, le cas échéant, la formation de garnissages utiles pour protéger contre une usure trop rapide les briques de l'appareillage.
On conçoit également que ledit appareil offre encore la possibilité, par la variation de l'inclinaison des panneaux avant chaque charge, du en cours de charge par une synchronisation judicieuse de sa manoeuvre aveo la descente du. cône de chargement, de répartir uniformément dans la section du. four les morceaux de divers calibres des matières chargées et d'obtenir des couches sensiblement horizontales.
Dans le mode de réalisation représenté sar les fig. 3 à 6, la fixation du dispositif dans le four est légéremant
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différente de celle qui vient d'être décrite. Les axes fixes d'articulation 7 des panneaux plans 5, et des panneaux dièdres 6, sont supportés par une poutre circulaire fixe 30 attachée au cône de protection 25 de la partie supérieure du dispositif. Ce cône est lui-même supporté par des consoles
9' fixées à la paroi 1 du gueulard.
Chaque bielle 12 de commande des panneaux plans est articulée en 12a à l'une de ses extrémités sur le panneau 5 qu'elle manoeuvre, et son autre extrémité est articulée en
31 sur la partie supérieure d'une colonne verticale 32 dis- posée dans l'axe du four. Les différentes articulations des bielles au sommet de la colonne constituent un polygone régulier contenu, dans un plan horizontal.
La colonne 32 est fixée sur un balancier 33 qui, sur la fig. 5, est formé par deux poutres horizontales parallèles 34 entretoisées entre elles, et le balancier qu'elles constituent peut être levé ou abaissé. La colonne
32 est donc mobile verticalement, et à chacune de ses posi- tions, correspond une position des points d'articulation 31, donc une certaine inclinaison des panneaux 5 de l'appareil répartiteur.
Les deux poutres 34 ont une longueur un peu supé- rieure au diamètre du gueulard et leurs extrémités 34a sont enfermées dans deux caissons 35 rapportés diamétralement sur la paroi du gueulard. Ces deux poutres sont suspendues par leurs extrémités 34a aux quatre tiges verticales 36, de quatre vérins à vis 37 et 38 identiques, supportés par des consoles convenables 49, vérins dont les tiges sont entrai- nées simultanément par un unique moteur électrique. A cet effet, les vis 39 de commande des vérins 37, représentés à gauche sur la fig.2, sont oaléessur un même arbre 40, et / les vis 41 de commande des vérins 38, représentés à droite,
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sont calés sur un arbre 42 parallèle au premier.
Ces deux arbres portent chacun une'roue creuse 43 qui sert à les entraîner à la morne vitesse par un arbre transversal 44 portant à chaque extrémité une vis sans fin 45. L'arbre transversal 44 reçoit son mouvement d'un moteur électrique
46 par l'intermédiaire d'un jeu de pignons47. Les courses des quatre vérins 37 et 38 sont ainsi parfaitement égales à tous moments, et les deux poutres 34 sont maintenues constamment dans un plan horizontal, quelle que soit leur position en hauteur.
La traversée de la paroi horizontale supérieure
35a des oaissons, par chacune des quatre tiges 36 de sus- pension, est réalisée par l'intermédiaire d'un presse- étoupe étanche 48 formant guidage. Cette disposition, tout en empêchant la sortie intempestive des gaz, s'oppose à tout déplacement des poutres dans le sens horizontal ainsi qu'à leur rotation antour de l'axe vertical du four.
La colonne centrale 32 est donc maintenue parfai- tement verticale dans toutes ses positions et son axe coïncide constamment avec l'axe vertical du four et de l'appareil répartiteur sans quelle puisse tourner autour de cet axe. Cet ensemble de conditions est indispensable au bon fonctionnement du. répartiteur.
On conçoit aisément qu'il soit possible de com- biner le mouvement du moteur 46, done celui des panneaux inclinables, avec le mouvement de la traverse mobile 3, qui par son abaissement, permet à la charge de tomber dans le four, de façon telle que ces panneaux, en se relevant, répartissent les matières chargées à des distances plus ou moins grandes des parois du gueulard.
La commande électro-mécanique du balancier qui est décrite en regard des figures n'a été donnée qu'à titre
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d'exemple, et pourrait être remplacée par tout autre dispo- sitif permettant d'élever ou d'abaisser, simultanément de la même quantité, les deux extrémités dudit balancier, Selon les ressources de l'usine on pourrait remplacer les vérins à vis par des vérins hydrauliques ou pneumatiques ou par d'autres organes de levage.
Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 7 à 9, l'appareil de répartition est suspendu à une poutre dia- métrale fixe 50 reposant librement à ses deux extrémités sur des appuis 51 prévus à l'intérieur de deux caissons 52 rappor- tés à l'extérieur de la paroi du gueulard. Cette poutre évidée en forme d'U renversé peut ainsi se dilater librement, et elle est maintenue au-dessous de l'appareil de chargement à une distance juste suffisante pour permettre l'ouverture normale du cône 2.
La poutre circulaire fixe 30, sur laquelle sont articulés les panneaux plans 5 et les panneaux dièdres 6, est suspendue à la poutre diamétrale 50 par des ferrures 54 et comme dans les dispositifs déjà décrits, un oône de protec- tion 25 empêche la ohute des matières de la charge à l'inté- rieur du trono de pyramide variable formé par les panneaux mo- biles.
A chaque panneau plan 5 suspendu à la poutre cir- culaire 30, par l'axe d'articulation 7,est invariablement lié un bras 55 placé dans un plan radial du four ; ce bras porte à son extrémité un galet 56t De même que dans les réali- sations précédentes, chaque panneau dièdre 6 prend appui sur les panneaux plans 5 entre lesquels il est placé, et est relié à la poutre ciroulaire par la biellette à double articulation 11.
A l'intérieur de la poutre en U 50 est logée une poutre horizontale 57 qui commande le mouvement des panneaux.
Cette dernière est mobile verticalement, et porte en son milieu un plateau circulaire horizontal 58 qui appuie sur les galets 56 solidaires des panneaux plans.
Chaque extrémité de la poutre mobile 57 est emboîtée à libre dilatation dans une tige verticale cylindrique
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de commande 59 guidée en haut et en bas; tout dévers de la poutre 57 est ainsi empêché. Les deux tiges 59 sont assujet- ties par le mécanisme de manoeuvre à avoir toujours une course rigoureusement égale, et la poutre 57 reste donc constamment horizontale dans toutes ses positions, ainsi que le plateau 58. Ce dernier étant plan, son excentrement éventuel par rapport aux panneaux répartiteurs est sans influenoe sur le fonctionnement de ceux-ci.
Le plateau 58 ne peut qu'appuyer sur les galets 56, et sa descente détermine l'ouverture du parapluie.
Lorsqu'on remonte le plateau, la fermeture s'effectue d'elle-même par le poids des panneaux et par la chute sur ceux-oi des matières de la charge. A toute position du plateau correspond une inolinaison déterminée des panneaux de l'appareil répartiteur.
Chacune des deux tiges 59 traverse par un presse-étoupe 60 la partie supérieure du couvercle 52a d'un des oaissons 52 fixés extérieurement à la paroi du gueulard et est actionnée par un vérin à vis irréversible 61 fixé sur ce couvercle.
Le guidage de chaque tige est assuré à la par- tie supérieure par le presse-étoupe 60, et à la partie inférieure par une griffe tubulaire 62 faisant corps avec le couvercle 52a et enveloppant la tige 59 sur les 4/5 en- viron de son pourtour.
L'ensemble constitué par le couvercle 52a du oaisson, la tige 59 et son vérin de manoeuvre 61 peut être aisément démonté. La poutre 57 devient alors accessible et peut également être retirée par le caisson ouvert, les oaissons 52 et la suspension de la poutre circulaire inté- rieure 30 étant établis pour permettre le passage de la poutre 57 et du plateau 58.
Les deux vérins 61 manoeuvrant la poutre 57 soit identiques et sont commandés simultanément par l'intermédiaire de deux transmissions identiques.
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Dans le mode de réalisation représenté sur la fig,lq les deux vérins 61 qui portent chacun un pignon conique
63 sont entraînés à l'unisson par deux pignons 64 recevant leur mouvement par une transmission comportant une chaîne
Galle 65. Les deux chaînes 65 sont elles-mêmes mises en mouvement par deux arbres rectangulaires 66 oouplés par pignons coniques avec un moteur quelconque à commande élec- trique, hydraulique ou autre, l'irréversibilité des vérins permettant d'adopter toute solution désirée. Sur la fig.10 un cylindre hydraulique 67 déplace une crémaillère 68 assu- rant la rotation des arbres 66 par l'intermédiaire d'en- grenages convenables 69 et 70.
La commande des vérins par chaîne Galle, c'est à dire par une liaison non rigide, offre l'avantage de permettre l'installation du dispositif moteur à une hau- teur quelconque, et d'éviter ainsi les obstacles éventuels, et notamment les conduites de prise de gaz.
Dans l'ensemble qui vient d'être décrit, le dispositif de sustentation du répartiteur est limité à une poutre diamétrale évidée, dans laquelle est logée la poutre de commande des panneaux. Les possibilités d'accro- chage de certaines matières, telles que ferrailes ou tournures d'acier, sont donc réduites au minimum.
La poutre de commande des panneaux est recti- ligne et aisément démontable; sa situation au-dessus du répartiteur réduit sa longue ur dans le cas des gueulards, à paroi tronobnique.
Enfin, le nombre des articulations, inohangé pour les panneaux dièdres, est ramené à un pour chaque panneau plan,- De plus, la commande de l'appareil par un plateau plan rend le dispositif insensible à un excentre- 'ment éventuel du plateau par rapport au répartiteur.
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Il va de soi que l'on peut apporter d'autres modifications aux dispositifs de répartition qui vien- nent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention, En particulier, le balancier du 2ème mode de réalisation qui a été décrit comme constitué par deux poutres parallèles, pourrait n'en comporter qu'une seule om au contraire plus de deux. De même, ces deux poutres pourraient être réunies soit à leurs extrémités, soit à l'intérieur du four.
Au lieu d'être parallèles, elles pourraient former un certain angle entre elles. Un ou plusieurs organes de levage peuvent être prévus à leurs extrémités. Le ba- lancier pourrait également être placé au-dessus du cône répartiteur mobile au lieu d'être placé au-dessous.
REVENDICATIONS
1. Appareil pour la répartition des charges dans les fours à cuve et plus particulièrement dans les hauts-fourneaux, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de panneaux mobiles placés en couronne à l'in- térieur du gueulard et à l'aplomb du cane de fermeture, panneaux articulés sur un support central, se recouvrant mutuellement et pouvant être déplacés simultanément par un mécanisme commandé de l'extérieur de façon à prendre une inclinaison queloonque comprise entre la verticale et un angle déterminé.