CA1311532C - Dispositif pour la mise a poste et le retrait d'une torche a plasma sur un appareil fonctionnant sous pression et temperature interdisant une intervention directe - Google Patents

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

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CA1311532C
CA1311532C CA000611688A CA611688A CA1311532C CA 1311532 C CA1311532 C CA 1311532C CA 000611688 A CA000611688 A CA 000611688A CA 611688 A CA611688 A CA 611688A CA 1311532 C CA1311532 C CA 1311532C
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Yves Herve Guillaume Valy
Jean Feuillerat
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    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/002Heated electrically (plasma)

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Abstract

Précis de la divulgation : Ce dispositif 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. 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.

Description

13~1532 La pr~ente invention concerne d'une façon gén~rale l'utili~ation des torches à plasma sur des installations, ou appareils fonctionnant dans de6 conditions de température et de pression elevées interdisant toute intervention directe pour la miæe ~ poste ou le r~trait de la torche, et elle est plus particuliarement relative ~ un dispositif pour la manipulation d'une torche à plasma ~ arc non transféré sur un tel appareil.
on connait un procéd~, décrit par la demanderesse dans sa demande de brevet canadien d~pos~e le 1~ septembre 1989, sous le numéro 611,691 pour: "PROCEDE ET DISPOSITIF
POUR LA MISE A POSTE ET LE RETRAIT D'UNE TORCHE A PLASMA SUR
UN APPAREIL FONCTIONNANT DANS DES CONDITIONS DE PRESSION ET
DE TEMPERATURE INTERDISANT UNE INTERVENTION DIRECTE".
Suivant ce procédé, on réalise en amont d'une vanne une manchette de raccordement de la torche, un volume étanche susceptible de varier, et on équilibre la pression règnant dans ce volums avec celle règnant en aval de la vanne, avant d'ouvrir celle-ci pour mettre à poste le nez de la torche.
Le but de la présente invention est de fournir un autre mode de r~alisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procéd~.
Elle a pour objet à cet effet un dispositif pour la mise à poste d'une torche à plasma à arc non transf~ré sur une manchette comportant une vanne de fermeture et reliée à
un appareil Eonctionnant dans des conditions de pression et de températures élevées, sans modification de ces conditions, ainsi que son retrait, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison au moins un joint d'~tanchéité
circulaire intercalé entre la paroi interne de la manchette et le nez de 1~ torche et entourant celui-ci, des moyens ~3~ ~32 pour équilibrer les pressions de part et d'autre de la vanne, et des moyens pour refroidir le joint.
De pr~f~rence, suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour équilibrer les presslons de part et d'autra de la vanne comprennent un tuyau de mise en communtcation contournant la vanne, et un robinet intercalé
sur ce tuyau.
De préf~rence, suivant une réalisation de l'invention, ledit joint est mont~ sur le nez de la torche, dans une gorge périphérique.
De préférence, ledit joint est monté dans une gorge périphérique d'un berceau circulaire a~usté autour du nez de la torche.
De préférence, ledit berceau est formé de deux parties réunies axialement;et délimitant ensemble ladite gorge.
De préférence, dans un mode de réalisation, ledit berceau est ajusté dans une gQrge ménagée dans la surface externe du nez de la torche.
De préférence, ledit joint est disposé dans une gorge m~nag~e dans la surface interne de la manchette.
De pr~férence, ledit joint est un joint métallique de section en forme de C ou un joint auto-~lastique de section en U.
De préférence, les moyens de refroidissement du joint comprennent un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement.
De préférence, ledit circuit est celui qui assure le refroidissement du nez de la torche.
De préférence, ledit circuit est constitué par une chemise entourant la manchette au moins au niveau du joint.
La description qui va suivre, en regard des dessins ~ ''' .

annexks ~ titre d'exemples non llmitatifs, permettra de bien comprendre comme 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 transf~r~, dans un premier mode de r~alisation du disposi~if suivant l'invention.
Les figures 4 ~ 7 60nt des-vues partielles en coupe de variantes de montage d'un joint suivant le mode de realisation des figures 1 ~ 3. -. La figure 8 est une vue en coupe d'un autre mode de r~alisation de l'invention.

13~ ~3"
i'.ll `:' n~l!er'ant ,IIIX ~'igur'e''-; I cl 3, I.a réf'érerlce I
r~ r~ a~ reil, r~ar ~x~rlpl~ ur~ t l'~,urr~ u, ;u~ l~q~ ("~ utili '`.t` une~ torche à p,lasrna 4 du ~;y~ ()rl t,t<~ ?ré, ~ly,-lrlt, IJrl r~ , 12 t~rlg~l~é dans ~Ine 5 e~l:,r~-'lll:it~ UIIf:` manc~let;te '~ ixe'~e par sorl extrémite'~ opposée ,Ill ~U~l Llorl 1, t~t l`ermée r)ar urle varlrle 5.
I.a rnanchette 3 comporte une collerette '( présen-tant Ull chanfrein8 adapté pour coopérer avec une surface tronconique 9 de centrage prévue autour du nez 12 de la torche 4.
Une tige de guidage 10 est fixée sur la colleret-te 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.
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.
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 opposi,tion à l'extrémité de la manchette du côté busillon où règnent les conditi,ons de pression et de température élevées de fonctionnement de l'appareil.
Un robinet 13 est intercalé dans le tuyau 6 pour commander la mise en cornmunication des côtés amont et aval de la vanne. De préf`érence le robinet 13 est protégé contre un échauffement par exemple par un serpentin 26 dans lequel circule un liquide de ref`roidissement.
L,a figure 1 montre ],a torche 4 en position avant sa mise à poste et son entrée en action, la vanne 5 étant f`ermée et soumise sur sa f`ace aval à la pressi,on de l'appa-reil, le robinet 13 étant f`ermé.
La figure 2 montre le nez 12 de la vanne engagé
dans la rnanchette 3, le robinet 13 et la vanne 5 étant toujours fermés.
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 manchet-te 3 et la vanne 5 un volume étanche qui est variable en ~3~1532 t, i ~r~ )c).i i t, i or~ r~
()rl ouvre l-ilor; le ~ h-irlet 1:3 If`in d'amerler ce volume erl ullorl~ d~ :la v.-lnrlu 5 ~ melrlo pre si.or) que ce.]:Le ~ rlc.l~lt ~ l aval.
lL devient alor~ po,c;ib:le d'ouvrir .La vanne 5, dont ]'ollver~ure est jusqu~l:lors difficile en raison des condl.tions de ~ P, et or-l f`ait avancer la torche en position d'uti:Lisati.on, comme représenté à la f`igure 3.
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 posltion 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 Ll~L2 afin que le joint soit situé en amont de la vanne lorsque la torche est en position active, et L3 G Ll - 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 Ll ~ L,2 x 2 .
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.
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 ensembl.e le nez de la torche.
Le nez 12 est f`ormé 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.
Comme connu en soi le nez 1:2 comporte intérieure-ment un circuit de refroidissement dans lequel circule un :13~532 f`lui(it d~ `roi~ emerlt d(ljigrl~ pclr :ll ref`ererlce 1~3 et 'et..lnCht'':i~,e de ce ( i rcuit e:t a:;surée p<:r url jo:i.nt ly entre ti~ t Ir.
~ urle l`açon clv.lrltclgeu:e le joint ~ est en Métal de section en C. Grâce à cet agerlcernerlt le joint 2 est ef`-ficacement refroidi par le c:ircuit de refroidi.ssement du nez de la torche.
Suivant l exempl.e de ]a vue partielle de la figure ~. 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.
Suivant l exemple de la figure 6 le joint d étan-chéité 2 est disposé dans un logement 17 délimité par deuxéléments 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.
L agencement de la figure 7 est analogue au pré-cédent 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.
Cet agencement assure aux é:léments 24 et 25 une plus grande surf`ace de contact avec le nez 12, améliorant encore le transfert therrnique.
On a représerté à la rigure 8 une variante dans laquelle le joint 22 est monté dans une gorge 21 ménagée dans la surface interrle de la rnanchette 33.
Dans cet exernple 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.
Bien que ce dispositif permette également la mise en oeuvre du procédé précité l entretien ou le chan-gement du joint sont difficiles et ils nécessitent une modi-fication de la manchette pour refroidir le joint. Pour ces 13~1~3~
r ~ r l: i ~ .; s ~ d e i e x ( m p l e , s e l c) rl :L e s f` i l~ u r e ~-i 1 à 7 i~rl1 pr ~- ! t r ;lt~ , dll f ai t d~ f`ac:i l; tt--` d ~lccès au jc)int, (jlli [)t`r'lTl('t, !iOn r( rlll)lclr(~rrlerlt, rcl[):i(lt~7 à ct-l Ique ut:ili~-;,lt:ior de lca l,or(,lle si on 1,~` d(~;i,r(~.

Claims (10)

1. Dispositif pour la mise 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.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que 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 et reliant le côté amont de la vanne à son côté aval.
3. Dispositif suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que ledit joint est monté sur le nez de la torche, dans une gorge périphérique.
4. Dispositif suivant la revendication 3, caracté-risé en ce que ledit joint est monté dans une gorge périphé-rique d'un berceau circulaire ajusté autour du nez de la torche.
5. Dispositif suivant la revendication 4, caracté-risé en ce que ledit berceau est formé de deux parties réunies axialement et délimitant ensemble ladite gorge.
6. Dispositif suivant la revendication 5, caracté-risé en ce que ledit berceau est ajusté dans une gorge ménagée dans la surface externe du nez de la torche.
7. Dispositif suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que ledit joint est disposé dans une gorge ména-gée dans la surface interne de la manchette.
8. Dispositif suivant l'une quelconque des reven-dications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit joint est un joint métallique de section en forme de C ou un joint auto-élastique de section en U.
9. Dispositif suivant l'une quelconque des reven-dications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens de refroi-dissement du joint comprennent un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement qui est celui assurant le refroidissement du nez de la torche.
10. Dispositif suivant la revendication 7, carac-térisé en ce que les moyens de refroidissement du joint comprennent une chemise entourant la manchette et dans laquelle circule un fluide de refroidissement.
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