Dispositif pour prévenir les surpressions fortuites dans une enceinté La présente invention a pour objet un dispositif pour prévenir les surpressions fortuites dans une enceinte, par exemple pour la protection d'un four électrique contre une pression interne excessive résul tant d'une explosion ou de toute autre cause, les dis, ques d'éclatement ou les soupapes d'échappement connues chargées par ressort utilisées jusqu'ici n'as surant pas une protection adéquate.
Ce dispositif pourrait également être utilisé, par exemple, dans les carters de moteurs pour assurer une protection contre les pressions résultant des explosions.
Des fours électriques fonctionnant sous vide ou dans une atmosphère inerte sont utilisés pour la fusion et le raffinage de beaucoup de métaux réfrac taires comme le molybdène, le titane et le zirconium, et ils sont utilisés actuellement de plus en plus pour traiter des aciers spéciaux. Ces fours fonctionnent à des températures qui peuvent dépasser 2000 C et l'enveloppe du four est maintenue à une température de sécurité soit à l'aide d'une chemise à eau, soit par circulation d'eau dans un serpentin monté sur l'enve loppe.
Dans. certaines circonstances, des arcs parasites peuvent s'établir, ou la paroi interne de la chemise peut laisser pénétrer un arc ou du métal fondu, ce qui entraîne des fuites d'eau dans la chemise de refroidissement du four. Cet accident est extrême ment dangereux et une explosion se produit presque inévitablement quand de la vapeur est produite en grandes quantités. On peut empêcher le développe ment de ces arcs parasites, mais les moyens utilisés dans ce but peuvent ne pas fonctionner, de sorte qu'il faut envisager un échappement pour éviter toute pression excessive.
Une explosion présentant un stade primaire et un stade secondaire, et il est important que le cla pet se referme instantanément pour empêcher le stade secondaire de l'explosion qui suit l'onde de choc et l'irruption subséquente d'air. L'explosion secondaire est produite par l'oxydation immédiate du métal fondu à haute température et par réaction de l'air avec l'hydrogène atomique.
Quand des fours travaillent sous un vide poussé, il est important d'éviter toute entrée d'air dans ces fours, et tout moyen utilisé pour laisser échapper la pression en excès doit donc être parfaitement étanche à l'air.
Le dispositif selon la présente invention est carac térisé en ce qu'il comprend un clapet mobile fermant une ouverture dans la paroi de ladite enceinte, un plongeur axial externe porté par ledit clapet et sus ceptible de glisser dans un cylindre, une soupape dans le cylindre, commandée par ledit plongeur et commandant l'admission d'air de charge au cylindre pour appliquer une pression au plongeur afin de refermer le clapet, et des moyens pour retarder la fermeture du clapet jusqu'à ce que ce dernier soit complètement ouvert,
le tout afin que le clapet puisse rapidement atteindre sa position d'ouverture maxi mum sous l'action d'une surpression dans l'enceinte, et puisse ensuite se refermer également rapidement.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif faisant l'objet de l'invention. La fig. 1 en est une coupe.
La fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, d'un détail représenté à la fig. 1.
Le dispositif selon l'invention représenté coopère avec une ouverture pratiquée dans une paroi 1 d'une enceinte 2, un joint 3 en une matière élastique, par exemple en néoprène, étant placé dans une rainure en queue d'aronde adjacente au bord de ladite ouver ture. Un clapet 4 est disposé extérieurement à proxi mité de cette ouverture et comprend un talon 5 à sa périphérie qui s'appuie contre le joint 3 pour former une jonction étanche aux gaz. Le clapet 4 porte axia- lement un arbre 6 qui s'étend des deux côtés du clapet 4.
Une extrémité de l'arbre 6 s'étend dans le four, dans lequel elle est centrée et montée dans un bos sage 7 d'un support 8 fixé à l'intérieur de la paroi 1 du four. La partie de l'arbre s'étendant à l'extérieur, présentant un plus grand diamètre, se loge dans un évidement 9 ménagé dans, le clapet 4 et est main tenue en place par un écrou 10 monté sur la partie de diamètre réduit de l'arbre 6, l'écrou 10 étant blo qué par tout moyen approprié. La partie de l'arbre dans le four est protégée par des écrans cylindriques 11, 12 et 13.
Les écrans 11 et 12 sont fixés au bossage 7 du support 8, et l'écran 13 est fixé à l'écrou 10 sur le clapet 4, cet écran 13 étant placé à l'intérieur de l'écran 12. La partie de plus grand diamètre de l'arbre 6 constitue un plongeur susceptible de glisser dans l'évidement 18 d'un cylin dre 14 portant une bride 15 qui est boulonnée sur un plateau circulaire externe 16 en forme de cuvette. Ce plateau 16 est fixé à proximité de la périphérie de la paroi 1 du four par des. goujons 17 qui main tiennent le plateau 16 à distance de la paroi 1.
Les goujons 17 se prolongent à travers la paroi 1 et per mettent de fixer le support 8 à la surface interne de la paroi 1. Le cylindre 14 présente un évidement axial 18 dans lequel se déplace une pièce tubulaire 19 qui fait saillie hors du plongeur. La pièce 19 est fermée en une zone intermédiaire de sa longueur par une paroi 20 au niveau de laquelle la pièce 19 com prend une bride 21 présentant un diamètre inférieur à celui de l'évidement 18 ménagé dans le cylindre 14.
La bride 21 est à distance de l'extrémité 22 de l'arbre 6 de façon qu'une soupape 23à mouvement alternatif occupe partiellement l'espace compris entre la bride 21 et l'extrémité de l'arbre 6. Cette soupape 23 est formée (fig. 2) d'un anneau métallique com posé et d'un anneau d'une matière élastique, du néoprène par exemple. Elle constitue un joint étan che à l'air entre la pièce tubulaire 19 et le cylindre 14. Des trous 24 sont percés radialement dans la pièce 19,à proximité de la bride 21, et disposés de manière que lorsque la soupape d'échappement est fermée, ils soient couverts par la soupape 23.
D'au tres trous 25 espacés des trous 24 sont ménagés radialement dans la pièce 19 et l'arbre 6 et mettent en communication l'intérieur de la pièce 19 avec l'atmosphère. Ces trous 25 sont disposés de telle manière que, le clapet 4 s'étant déplacé jusqu'à 13 mm de sa position maximum d'ouverture et la partie de plus grand diamètre de l'arbre 6 consti tuant le plongeur s'étant déplacée dans l'évidement 18 du cylindre 14, ils soient fermés par la paroi de l'évidement 18.
Une partie 26 de la pièce tubulaire 19 s'étend vers l'extérieur au-delà de la bride 21 et coopère avec une soupape constituée par une bille 27 qui est poussée par un ressort 28 contre un siège annulaire 29 formé du côté de l'extrémité extérieure dans la paroi interne du fond du cylindre 14.
Un capuchon 30 ouvert est vissé dans l'extrémité du cylindre 14 éloignée du clapet 4. Ce capuchon 30 est susceptible d'être connecté à un tuyau 31 d'ame née d'air de charge à la pression d'environ 7 kg/cm2. Le ressort hélicoïdal 28 poussant la bille 27 sur son siège 29 est monté entre le capuchon 30 et ladite bille.
Pour absorber tout choc quand la soupape fonc tionne, le clapet 4 comprend un anneau de néoprène 32 en saillie, agencé pour engager le plateau 16 sup portant le cylindre 14.
Lors du fonctionnement, une augmentation de la pression dans le four 2, due par exemple à une explosion dans le four, produit le déplacement du clapet4 <B>de</B> son siège, soit vers la gauche enregardant la fig. 1. Ce mouvement se produit immédiatement dès que la pression atteint une certaine valeur au- dessus de la pression atmosphérique. Quand le cla pet 4 se déplace ainsi, le plongeur porté par ce dis que se déplace dans l'évidement du cylindre 14. La soupape 23 reste fixe jusqu'à ce que le disque 4 et le plongeur se soient déplacés d'une distance de 3 mm environ.
Cela permet à l'air emprisonné dans le cylindre 14 et comprimé par le mouvement du plongeur de s'échapper dans l'atmosphère à travers les trous 24, précédemment couverts par la soupape 23, et à travers le trou de la pièce tubulaire 19 et les trous 25. Le mouvement plus en avant du disque 4 et du plongeur pousse la bille 27 hors de son siège, contre l'action de son ressort 28, pour permettre à l'air de charge d'entrer dans le cylindre 14, mais comme le cylindre est encore ouvert et en communi cation avec l'atmosphère l'air de charge ne retarde pas notablement l'ouverture du clapet 4.
Cependant, quand le clapet 4 s'est déplacé des deux tiers envi ron de sa course maximum, les trous 25 faits à tra vers la pièce 19 et communiquant avec l'atmosphère sont fermés par la paroi de l'évidement 18 et l'air de charge commence à agir sur l'extrémité de la pièce 19 dans le cylindre 14. La pression de l'air amène d'abord les parties mobiles au repos sans choc, puis elle inverse leur sens de mouvement pour assurer la fermeture de la soupape. Quand le disque 4 se déplace vers sa position fermée, la soupape 23 reste fixe, par suite du frottement entre elle et la paroi intérieure de l'évidement du cylindre, pendant le pre mier parcours de 3 mm, et recouvre les trous 24.
Lorsque le plongeur s'est déplacé de 13 mm et que les trous 25 sont découverts, l'air comprimé dans l'évidement 18 du cylindre 14 ne peut s'échapper dans l'atmosphère. Juste avant que le clapet 4 attei gne sa position fermée, la bille 27 s'appuie sur son siège, ce qui coupe l'alimentation d'air de charge à l'évidement du cylindre 14, la fermeture étant com- plétée par la pression de l'air restant dans l'évide ment du cylindre 14. En pratique, la surface du plon geur soumise à l'air de charge et la surface du cla pet 4 sont dans une proportion telle que le clapet 4 revient sur son siège quand la pression dans le four est d'environ 19/18 de la pression ambiante.
Bien que le dispositif soit principalement desti né à fonctionner juste au-dessus de la pression atmo sphérique, l'emploi sur la partie de grand diamètre de l'arbre 6 d'un ressort d'une force appropriée peut permettre le fonctionnement quand la pression dans l'enceinte est notablement supérieure à la pression atmosphérique.
Pendant le fonctionnement, des pompes à vide aspirent le gaz du four 2, de sorte que si la produc tion de vapeur diminue, le clapet 4 reste sur son siège, et la pression interne augmente graduellement. Si la production de vapeur continue, le clapet 4 est à nouveau forcé à distance de son siège, dès que la force du côté interne est supérieure à celle du côté externe, et cette succession d'opérations se poursuit jusqu'à ce que la production de vapeur diminue.
L'air restant dans l'évidement 18 du cylindre 14 une fois que la bille 27 s'est placée sur son siège fuit dans l'atmosphère après quelques minutes et la sou pape d'échappement est à nouveau libre de s'ouvrir si la pression dans le four s'élève de manière notable au-dessus de la pression atmosphérique:, cette pres sion dans l'enceinte étant inférieure à la pression à laquelle le clapet revient sur son, siège.