LU81716A1 - Vanne a porte coulissante - Google Patents

Description

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La présente invention se rapporte à une vanne d’arrêt coulissante,

La demande’de RFA, O.S. n° 2746265 décrit un dispositif de vanne d’arrêt coulissante pour utilisation sur des poches de coulée de métal 5 en fusion, présentant la possibilité d’étrangler le débit de métal en fusion qui passe à travers la vanne. Cette vanne est du type décrit dans la réédition aux Etats-Unis du Brevet n° 27 237, dans lequel des portes de vanne coulissantes réfractaires, portes qui sont soit pleines, non perforées ou perforées sont disposées à la suite par rapport à l'ouverture de coulée de la poche de JO façon à pouvoir déclencher ou arrêter le débit de métal en fusion. On ne peut réguler le débit qui passe dans la vanne qu’en remplaçant la porte coulissante en service par une autre dont l’orifice présente un diamètre différent, ce qui interdit donc la possibilité de faire varier les débits selon une plage variable en continu. Dans la vanne d'étranglement mentionnée ci-dessus, la 15 régulation du débit peut se faire en ajustant la position de l'orifice de la porte coulissante par rapport à l'ouverture de coulée de la poche. Cette caractéristique de ce dispositif à vanne d'étranglement permet de modifier les débits de métal sans qu’il soit besoin de changer les portes coulissantes, ce qui se traduit par une réduction significative du nombre de portes coulissantes 20 et des coûts correspondants, nécessaires pour le fonctionnement de la vanne.

Bien que ce dispositif de vanne à porte coulissante selon la publication Allemande n° 2746265 représente une amélioration significative par rapport aux vannes à porte coulissante selon la technique antérieure, il présente néanmoins certains désavantages, Principalement la configuration des > 25 dispositifs à vanne impose certaines restrictions sur la course concernant le déplacement de la porte coulissante pour étranglement et empêche de ce fait le débit de métal de pouvoir varier de façon continue entre sa position entièrement ouverte et sa position entièrement fermée sans accroître la taille et le coût du mécanisme de la vanne au delà des limites correspondant à une 30 possibilité commerciale. Cette déficience de la vanne rend nécessaire de changer les portes coulissantes pour permettre de contrôler le débit sur les plages de débit extrêmement faible et pour couper ce débit.

De plus, pour pouvoir éviter la solidification du métal dans l'ouverture de coulée de la poche, il est nécessaire de placer une porte 35 coulissante présentant un bouchon perméable â coté de l'ouverture de coulée pour permettre d'y injecter un gaz inerte, ce qui nécessite la dépense de portes coulissantes supplémentaires dans ce but, De plus, la vanne ne permet le changement des tubes de coulée qu'en conjonction avec le remplacement de la porte coulissante qui présente un orifice par une porte coulissante pleine « 2 dans le but d’arrêter le débit de métal en fusion avant de pouvoir effectuer , un changement de tube de coulée. Un autre désavantage de cette vanne est son inaptitude à assurer positivement l'alignement d'une porte coulissante qui vient à la suite de celle qui est en position utile dans la vanne pour per-5 mettre un changement rapide et efficace de la porte coulissante,

Par conséquent, l'invention a pour but, dans l'un des aspects, une organisation améliorée de vanne à porte coulissante du type dans lequel des portes coulissantes successives peuvent être placées ä la suite l'une de l'autre par rapport à l'ouverture de coulée d'une poche de coulée et dans 10 laquelle la porte coulissante peut étrangler le débit de métal provenant de la poche de coulée sur une plage variable en continu entre la condition totalement ouverte de la vanne et la condition totalement fermée.

De plus l'invention apporte une amélioration par rapport aux vannes correspondant à la technique précédente, du type décrit, en ce que des 15 moyens sont décrits qui permettent que l'étranglement se produise sur la totalité de la plage de débit du métal sans nécessiter le changement des portes coulissantes, L'organisation de la vanne à porte coulissante se caractérise donc par son aptitude à y introduire rapidement une porte pleine lorsqu'on 20 désire arrêter un débit de métal pour motifs de sécurité ou autres motifs et par son aptitude à changer les tubes de coulée soit en conjonction avec soit indépendamment du changement de la porte coulissante.

Une autre caractéristique de l'invention est l'utilisation d'une porte coulissante d'une configuration particulière qui permet son 25 introduction rapide en position utile, étanche, entre la plaque supérieure de vanne et la plaque support du tube de coulée, sans risque d'endommager l'un ou l'autre de ces éléments réfractaires.

Une autre caractéristique de l'invention consiste en une plaque supérieure d'une configuration particulière qui permet la distribution 30 efficace d'une injection de gaz inerte dans l'ouverture de coulée de la poche lorsque la vanne est dans sa condition fermée, la forme de cette plaque supérieure permettant sa fabrication par des procédés conventionnels de formage de réfractaire sans nécessiter d'usinage coûteux.

Une autre caractéristique de l'invention encore est de prévoir 35 des moyens d'alimenter efficacement en air de refroidissement les parties de la vanne qui sont les plus sensibles à une atmosphère à haute température, y compris les ressorts d'étanchéité et les pièces réfractaires formant l'ouverture de coulée de la vanne, ce qui réduit la détérioration thermique de ces pièces, 40 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront i 3 f mieux compris ä la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels ;

La Figure 1 est une coupe verticale de la vanne à porte coulissante de l'invention, 5 La Figure 2 est une coupe verticale prise selon la ligne 2-2 de la Figure 1,

La Figure 3 est une vue en plan prise selon la ligne 3-3 de la Figure 1,

La Figure 4 est une représentation perspective partiellement coupée de la plaque de montage concrétisée dans l'invention, représentant les trajets de l'air de refroidissement et du gaz inerte à travers 10 cette plaque,

La Figure 5 est une représentation perspective partiellement coupée de la plaque supérieure concrétisée dans l’invention,

La Figure 6 est une vue en plan de la porte coulissante construite selon l'invention, 15 La Figure 7 est une vue perspective de la porte coulissante de la Figure 6,

La Figure 8 est une vue perspective prise par dessus, de la structure du châssis de vanne de l'invention, avant montage et,

La Figure 9 est une vue perspective prise par dessous, de la structure du châssis de vanne de la Figure 8, 2o Les Figures 1 et 2 représentent un dispositif de vanne â porte coulissante 10 adapté pour installation en relation utile avec l'ouverture de coulée 12 de la garniture 14 d'un récipient de coulée 16, p,e, une poche de coulée ou autre semblable, pour couler du métal en fusion dans le moule d’une coulée continue (non représenté), La coulée est commandée par 25 la manoeuvre des portes ou plaques coulissantes réfractaires, qui peuvent Être à orifice comme représenté en 17 sur les Figures 2, 6 et 7, ou pleines comme représenté en 17’ sur la Figure 1, par rapport à une plaque supérieure réfractaire 18, Le dispositif 10 comporte également un tube de coulée rem-plaçable 19 formant prolongement de la vanne pour conduire le jet de métal 30 en fusion de la coulée dans le moule de la coulée. Le dispositif de vanne 10 est adapté pour montage sur la poche 16 au moyen de connecteurs filetés 20 qui s'étendent â travers les trous 21 du châssis 22 pour le fixer à la plaque de montage 23 qui, à son tour, se fixe a la poche au moyen des boulons (non 3 représentés) reliés à une plaque rainurée 24 située sous la garniture de poche 35 14. Un matelas 26, thermiquement isolant, constitué d'amiante ou autre sembla ble, peut être interposé entre la plaque de montage 23 et la poche 16

Comme le montre mieux la Figure 4, la plaque de montage 23 est une plaque métallique de forme généralement plate présentant une ouverture centrale 28 pour recevoir 1'extrémité inférieure 30 du matériau réfractaire 40 qui forme l'ouverture de coulée de la poche 12, La surface supérieure de la é 4 plaque de montage 23 comporte, le long de ses bords latéraux, des logements 31 qui communiquent avec les trous de boulon 32 pour recevoir les connecteurs 218 et leurs écrous associés 34,

La plaque de montage 23 comporte un certain nombre de passages 5 internes de fluide pour amener l'air de refroidissement et le ga2 inerte pen-dans les périodes de fonctionnement de la vanne. Un premier passage 36, concentrique à l'ouverture centrale 28, est defini par un chambrage formé dans la paroi de l'ouverture et recouvert d'une bague 38 fixé par soudure à la plaque pour fermer le passage de façon étanche. De plus, la plaque comporte une paire 10 de passages 40 et 42 allongés et s'étendant d'un bord a l'autre sur trois c8tés de la plaque et se terminant dans des orifices d'évacuation dirigés vers le bas 44 pour fournir de l'air de refroidissement aux ressorts de la vanne comme on le décrit plus complètement par la suite. Un orifice d'entrée d'air 46 est prévu d'un coté de la plaque pour fournir de l'air de refroidis-15 sement aux passages de fluide 36 et 40, 42, qui, comme indiqué par les flèches 48, sont reliés en série, ce qui fait que l'air de refroidissement est tout d'abord amené dans le passage annulaire 36, puis, en sens opposés, par les passages 40, 42, avant d'être évacué par les orifices 44,

Il est également prévu dans la plaque de montage 23 un passage 20 allongé 50 qui communique à l'une de ces extrémités avec une ouverture d'arrivée 54 sur une face de la plaque pour permettre d'être relié à une source de gaz inerte et, à son autre extrémité, communique avec une ouverture d'évacuation 52 dirigée vers le bas et adaptée pour communiquer avec des moyens d'alimentation en gaz dans la plaque supérieure de vanne 18 comme décrit 25 ci-dessous,

Le châssis de vanne 22, essentiellement formé d'une pièce métallique moulée et usinée, raidie par des nervures 56, se voit le mieux en se reportant en particulier aux Figures 8 et 9, Ce châssis 22 contient les pièces de fonctionnement du dispositif de vanne et est adapté pour être fixé 30 à la plaque de montage 23 ou pour en être déposé, sous forme d'un ensemble monté, au moyen des connecteurs 218, Le châssis 22 comprend trois sections principales, repérées de façon générale sur la Figure 3 comme section de chargement de la plaque 58, section utile 60 et section d'évacuation de la plaque 62. A c8té de la section 58 support de la plaque, est fixé au châssis 35 22, au moyen de connecteurs (non représentés) qui peuvent s'engager dans des trous filetés 64 (Figure 8), un gousset 66 permettant le montage du moteur d'alimentation 68, Ce moteur d'alimentation 68 comporte un cylindre 70 manoeuvré par un fluide et qui comporte un piston a mouvement alternatif fixé à une tige de piston 72 et à un poussoir 74, Un second jeu de moteurs, 40 dits "moteurs d'étranglement" sont fixés au châssis 22 à câtë de la section i 5 ’ utile 60 de ce châssis. Ces moteurs 76 agissent alternativement et se manoeu vrent indépendamment du moteur d'alimentation 68, Ils comprennent chacun un cylindre de manoeuvre 78 monté sur le châssis au moyen d'un gousset 80 fixé à la paroi latérale du châssis au moyen de connecteurs qui peuvent s'engager 5 dans les trous 82, Les cylindres 78 comportent chacun un piston à mouvement alternatif dont la tige de piston 83 est fixée I une entretoise de liaison 86, qui s'allonge latéralement, et relie les broches coulissantes 88 que des ouvertures 90 dans la paroi latérale du châssis logent et guident et auxquelles sont fixés les rails d'étranglement 84 et 84' qui manoeuvrent pour ]0 déplacer une plaque coulissante placée dans la section utile 60 du châssis.

Le rail 84' est de longueur inférieure à celle du rail 84 pour s'adapter au passage de la plaque à travers la section support 58 du châssis.

L'intérieur du châssis 22 est dessiné pour définir des chemins de communication pour les plaques coulissantes 17 ou 17' et les tubes de cou-15 lée 19 entre les sections respectives de châssis 58, 60 et 62, La section support 58 du châssis 22, décrite ici, se définit par des chemins de guidage 92 et 94 qui s'étendent latéralement et sont adaptés au passage des plaques coulissantes 17 et 17' et du tube de coulée 19 respectivement. Le chemin de guidage 92 est verticalement espacé du chemin de guidage 94 par les rails de 20 coulissement 96 qui s'étendent de part et d'autre et servent de support aux plaques coulissantes logées dans la vanne, La partie inférieure du chemin de guidage 94 est définie par un jeu semblable de rails de coulissement 98 qui supportent les tubes de coulée 19 pour permettre de les mettre en place. Des rails de butée 99 le long de la partie supérieure du châssis dans cette sec-25 tion servent à positionner verticalement une plaque coulissante 17 lorsqu’elle, se déplace depuis la section de chargement 58 de la vanne vers la section utile 60 de cette vanne.

On admettra que le châssis 22, tel que décrit sur les Figures 8 et 9, convient pour pouvoir y introduire une plaque coulissante ou un tube 30 de coulée soit par le coté droit ou soit par le coté gauche, du fait qu'il est prévu des chemins de guidage identiques 92' et 94' sur le coté opposé du châssis. Si l'on choisit les chemins de guidage 92 et 94 pour Etre utilisés, les autres chemins de guidage repérés comme étant 92' et 94', du côté opposé du châssis, sont fermés au moyen d'une pièce de remplissage 100 qui comporte 35 une plaque d'appui 102 que l'on peut relier par filetage au châssis 22 par les trous 104 (Figure 8) et de plaques de butée 106 et 108, verticalement espacées l'une de l'autre, qui remplissent les chemins de guidage 92' et 94', interdisant effectivement le déplacement d'un tube de coulée au delà de sa position désirée a côté du poussoir 74, Bien entendu on peut facilement 40 charger le châssis par le côté opposé en déplaçant simplement la pièce de « 6 < • remplissage 100 en la sortant des chemins de guidage 92' et 94* et en l'amenant du côté opposé du châssis où elle viendra remplir les chemins de guidage 92 et 94.

La section utile 60 du châssis 22 comporte une ouverture rec-5 tangulaire 110 dans sa surface supérieure pour recevoir une plaque supérieure réfractaire fixe 18 dont l'orifice central 112 s'aligne avec l’ouverture de coulée 12 de la poche et définit l’arrivée sur la vanne 10,

Le châssis 22 comporte, situées en dessous de l'ouverture 110 et à une certaine distance verticale de cette ouverture, des toiles inférieures 10 114, placées en face l'une de l'autre et qui collaborent avec la paroi supé rieure du châssis pour définir une cavité 115, Ces toiles 114 comportent des trous filetés 116, espacés latéralement l'un de l'autre, et recevant des connecteurs 118 pour permettre le montage d'une série de culbuteurs 120 sollicités par des ressorts et qui fonctionnent pour maintenir le tube de coulée 15 19, la plaque coulissante 17 ou 17’ et la plaque supérieure 18 en relation étanche surface sur surface. Les culbuteurs 120 pivotent sur des grains 122 maintenus par les connecteurs 118 et sont sollicités par des ressorts par l'intermédiaire des broches à tête 124 montées, avec possibilité de déplacement, dans les trous 126 du châssis. Les trous 126 sont lamés à leur extrê-20 mité supérieure en 127 pour donner des sièges pour les têtes de broche 128 et pour les ressorts 130 qui sont comprimés entre les têtes de broche et la surface de la plaque de montage 23 qui fait face.

Comme l'indique la Figure 2, les trous 126 du châssis 22 sont prévus pour communiquer avec les orifices 44 de la plaque de montage 23, ce 25‘ qui fait que l'air de refroidissement est fourni pour éviter une surchauffe des ressorts 130, Il est souhaitable que les orifices 44 comportent des orifices d'évacuation 132 permettant de distribuer efficacement l'air de refroidissement sur les ressorts respectifs,

Les parois opposées du châssis de la vanne 122, près de la 30 section utile 60, comportent des couples de trous alignés, espacés verticalement l'un de l'autre et repérés respectivement comme 196 et 198, Chaque couple de trous alignés est prévu pour recevoir une broche d'arrêt 200 que l'on peut placer sélectivement et qui traverse les trajets respectifs de la plaque coulissante ou du tube de coulée et qui est en service pendant la 35 procédure de changement de plaque pour interdire le déplacement soit de la plaque coulissante 17 soit du tube de coulée 19 lorsque l'on souhaite remplacer l'autre de ces deux pièces, Des trous semblables 196' sont prévus dans les rails 84 et 84' pour permettre le passage de la broche d'arrêt 200 à travers ces pièces. Si l'on désire effectuer le remplacement simultané à la 40 fois de la plaque coulissante 17 et du tube de coulée, on retire la broche 7 4 4 ’ d’arrêt 200 du châssis complètement, ce qui laisse les deux trajets libres de , tout obstacle, Dans les conditions de fonctionnement normal, la broche d'arrêt 200 se loge dans le couple inferieur de trou 198 pour laisser libre de tout obstacle le trajet de la plaque coulissante de façon à permettre d'arrêter 5 rapidement le débit de métal fondu comme on va le décrire ci-après,

La section d'évacuation 62 du châssis 22 est formée par des chemins de guidage 134 et 136, espacés verticalement l’un de l'autre et qui s'ouvrent à l'extrémité du châssis , Les chemins de guidage 134 et 136 sont définis par des épaulement étagés 138 et 139 formés dans les prolongements 10 longitudinaux des toiles inférieures 114 et sont conçus pour guider dans leur coulissement les plaques coulissantes 17 et 17' et le tube de coulée 19 respectivement depuis leurs positions dans la section utile 60 de la vanne jusqu'au point d'évacuation comme indiqué ci-après.

Comme on le voit mieux sur la Figure 3, les rails d'étran-15 glement 84 et 84' sont disposés dans le châssis 22 sensiblement au même niveau que le chemin de guidage 92 support de la plaque coulissante. Le rail 84 est de longueur supérieure à celle du rail 84', et s'étend sensiblement sur toute la longueur de l'intérieur du châssis. Le rail 84' de son côté est plus court que le rail 84 d'une certaine valeur pour permettre le passage de 20 la plaque coulissante 17 depuis le chemin de guidage 92 dans une position qui correspond au poussoir 74 lors du chargement de ces pièces. De plus, le rail 84 comporte, le long de la partie de sa longueur qui fait face au chemin de guidage 92, un certain nombre d'aimants 142, longitudinalement espacés l'un de l'autre et représentés ici sous forme de six aimants permanents à quatre 25 pâles, dont la fonction est d'interdire que la plaque coulissante 17 ou 17' une fois dans sa position "prête a opérer", décrite ci-après, ne quitte le rail 84 lorsqu'on le déplace pendant l'exécution de la fonction d'étranglement de la vanne.

Les plaques coulissantes 17, 17', la plaque supérieure 18 et 30 le tube de coulée 19 du dispositif de vanne 10 comprennent essentiellement chacun un matériau réfractaire logé dans un châssis métallique, Le tube de coulée 19 envisagé pour emploi dans le dispositif décrit est de construction essentiellement conventionnelle et consiste en un tube cylindrique allongé 144 à ouverture axiale 145, Le tube 144 a une longueur qui permet â son 35 extrémité inférieure de s'étendre dans un moule de coulée ou autre semblable (non représenté). L'extrémité supérieure du tube 144 est étudiée pour être reçue dans un logement 144 d'une surface inférieure d'une plaque réfractaire rectangulaire, généralement plate, dite plaque support de tube 148, Cette plaque 148 comporte une ouverture traversante 149 coaxiale â l'ouverture du 40 tube 145 et est logée, sur la portion vue de sa face inférieure et sur ses « 8 faces périphériques, dans une enveloppe métallique 150, Comme représenté sur , la Figure, on utilise un ciment de mortier pour étancher le joint entre 1’ex trémité supérieure du tube 144 et la plaque support 148 et pour fixer la plaque support à l'intérieur de son enveloppe métallique, L'enveloppe mëtal-5 lique peut être prévue avec une jupe 152 convenable qui sert à protéger le joint de mortier et à raidir la surface inférieure de l'enveloppe, On peut utiliser un matériau résistant à la chaleur comme un cable d'amiante (non représenté) pour remplir l'espace 153 qui se trouve entre la jupe et le tube. On peut obtenir une seconde fixation entre le tube 144 et la plaque support 10 en prévoyant un collet 154 qui définit un épaulement 156 â côté de l'extrémité supérieure du tube pour y engager une bague de retenue 158 fixée, de façon amovible, à l'enveloppe métallique 150 par des brides filetées ou autre semblable, (non représenté). De préférence les ouvertures 145 du tube de coulée 144 et les ouvertures 149 de la plaque 148 ont un diamètre légèrement 15 supérieur aux orifices de la plaque coulissante pour permettre l'écoulement du métal par ce passage lorsque l'on vient étrangler la vanne pour la mettre en situation entièrement fermée.

Les Figures 1, 2 et 5, représentent l'ensemble de la plaque supérieure 18 du dispositif prévu. Cet ensemble 18 comporte une plaque rë-20 fractaire rectangulaire 160 fixée par mortier dans une enveloppe métallique 162.de section généralement enf omte de L et qui s'étend sur les côtés périphériques de la plaque. La surface supérieure 164 de cette plaque 160 s'étend au-dessus du bord supérieur de l’enveloppe et comporte une finition polie pour assurer un contact lisse surface contre surface avec la surface inférieu-25 re de la plaque de montage 23 et la garniture réfractaire 14 de la poche de coulée lorsque l'ensemble se trouve en position utile dans le dispositif à vanne. La plaque 160 comporte une ouverture traversante 166, étagée et disposée dans l'axe, pour recevoir une garniture réfractaire perméable 168 qui comporte une ouverture axiale qui définit le passage 112 du flux de métal 30 fondu à travers la plaque. La garniture 168 présente une surface extérieure 172 étagée de façon complémentaire â celle de l'ouverture de la plaque 166, les étages les plus extérieurs étant adaptés pour venir se fixer, a l'aide de ciment, avec les étages correspondants de l'ouverture, mais l'étage intermédiaire ayant un diamètre significativement plus faible que celui de l'étage 35 intermédiaire de l'ouverture. On définit de cette façon un passage annulaire 174 tout autour de la circonférence de la garniture 168 permettant d'alimenter en gaz inerte, à travers la garniture, le passage du flux de métal 112, La plaque métallique comporte un canal oblique 176 qui s'ouvre en tête de la plaque en 178 et est placé pour communiquer avec l'ouverture 54 de la surface 40 inférieure de la plaque de montage 23 lorsque la vanne est montée. Il existe « 9 ainsi un moyen commode d'alimenter en gaz inerte le passage de fût métallique 112 pendant les périodes où la vanne est fermée, permettant par là d'agiter le métal qui se trouve dans le passage et d'empêcher qu’il ne se solidifie.

En formant le passage annulaire de cette façon, les plaques supérieures 5 réfractaires ainsi formées peuvent se fabriquer par des méthodes conventionnelles de formage de réfractaire, sans nécessiter d'usinage coûteux avec outillage devant se rabattre ou comporter de nombreuses pièces.

Les plaques coulissantes utilisées dans le dispositif à vanne peuvent être pleines ou non perforées comme le type représenté en 17' sur la 10 Figure 1 ou peuvent contenir une ouverture traversante 180 comme le type représenté en 17 sur les Figures 2, 6 et 7, On utilise des plaques pleines 17' comme représenté sur la Figure 1, pour interdire le passage du métal à travers la vanne, tandis que l'on utilise les plaques 17 à orifice lorsque l'on désire faire passer, en le contrôlant, le métal en fusion à travers la 15 vanne comme décrit ci-aprës. Les deux types de plaques coulissantes 17 et 17' se fabriquent de manière identique, comprenant une plaque réfractaire 182 généralement rectangulaire et légèrement plus longue dans la direction de l'alimentation, indiquée en F sur les Figures 6 et 7 que dans le sens de l'étranglement indiqué en T. La plaque 182 est fixée par ciment dans une 20 enveloppe métallique 184 qui entoure les côtés périphériques de la plaque. L'enveloppe 184 comporte un épaulement 186 en position intermédiaire à ses bords supérieur et inférieur pour permettre un contact étanche des rails d'étranglement 84 et 84' et un contact coulissant des rails coulissants 96 de la section de chargement 58 de la vanne et des épaulements 138 de la 25 section d'évacuation 62 de cette vanne, La plaque réfractaire 182 a la forme, en 188, d'un épaulement qui correspond à celui de l'enveloppe.

La partie inférieure de l'enveloppe, repérée en 190, a la forme d'une courbe de plus grand rayon, ce qui fournit une surface formant came de guidage pour permettre de pousser, en les guidant, au-dessus et au-30 delà du bord supérieur du support de tube de coulée, la plaque coulissante respective lorsqu'on la déplace au moyen du poussoir 64 pour l'amener dans la section utile 60 de la vanne, sans causer de dommage à l'un ou à l'autre, La partie inférieure de la plaque 182, à côté de la partie 190 à rayon agrandi, de cette enveloppe, est conique, comme on le voit, de 35 façon à fournir un plus grand logement 192 pour le mortier entre la plaque et l'enveloppe métallique. Le lit de mortier ainsi agrandi dans cette zone de l'ensemble a pour rôle d'amortir le déplacement de la plaque lorsqu'elle se déplace à travers l'ensemble support du tube 19 et lorsque la plaque est manipulée par les rails mobiles 84, 84' durant les périodes d'étranglement, 40 La plaque coulissante 17 diffère de la plaque coulissante 10 17' en ce sens que cette dernière n'est pas perforée tandis que la précédente contient une ouverture 180 pour le débit du métal en fusion, La position de l'ouverture 180 dans la plaque réfractaire est située, de façon critique, sur l'axe longitudinal de la plaque mais décalé par rapport au centre de cette 5 plaque vers la gauche sur la Figure 2 d'une valeur égale à la moitié de la • longueur de la course des broches d'étranglement 88, ce qui permet d'aligner verticalement l'ouverture 180 avec l'ouverture de la plaque supérieure 112 permettant ainsi le débit total du métal ä travers le passage de coulée lorsque la plaque est entièrement repoussée vers la droite comme représenté sur JO la Figure 2, le rail 84 venant en butée avec la paroi 194 de la cavité 115, Lorsque la plaque 17 est entièrement repoussée vers la gauche et que le rail 84 vient en butée contre la paroi 196, l'ouverture 180 est entièrement hors , d'alignement avec l'ouverture 112, ce qui assure l'arrêt du débit du métal en fusion à travers la vanne. La manoeuvre des moteurs d'étranglement 76 15 permet de régler la position de l'ouverture 180 dans la plaque 17 à tout emplacement souhaité par rapport à l'ouverture de la plaque supérieure 112, intermédiaire entre ces positions de course totale de part et d'autre, ce qui permet de modifier la dimension effective du passage du débit de métal en fusion à travers la vanne pour régulariser le débit de métal en fusion à 20 travers cette vanne.

Une réalisation commerciale typique de la plaque coulissante 17 est d'environ 277 mm selon la direction d'alimentation F et 328 mm selon la direction d'étranglement T, le centre de l'ouverture 180, d'un diamètre de 76,2 mm, étant décalé du centre de la plaque d'environ 44,4 mm, ce qui 25. assure environ une épaisseur de 12,7 mm de matériau réfractaire entre les trous 112 et 180 lorsque la plaque 17 se trouve en position de fermeture.

Le fonctionnement du dispositif à vanne que l'on vient de décrire 10 est comme suit :

Le châssis de vanne 22 est fixé à la plaque de montage 23 30 ä la partie inférieure de la poche de coulée 16 comme indiqué sur la Figure 1, la plaque supérieure 18, une plaque coulissante pleine 17' et un tube de coulée 19 étant préassemblës dans la section utile 60 du châssis de la vanne, Le passage de débit 112 à travers la plaque supérieure 18 est ainsi aligné verticalement avec le passage de coulée 12 à travers la garniture de la poche 35 14, Lorsque du métal en fusion est déposé dans la poche, son passage à tra vers la vanne est interdit par suite de l'obstacle à son passage présenté par la plaque coulissante pleine 17' qui ne laisse pas passer le débit de métal, Pendant ces périodes où il faut retenir le métal, un gaz inerte, comme de l'argon ou de l'azote, est admis en direction du passage de coulée 112 40 de la plaque supérieure à travers les passages 52 de la plaque de montage 23 11 « et 176 de la plaque supérieure pour parvenir à l’espace annulaire 74 près de la garniture 168 d’oü il traverse la paroi poreuse de la garniture pour pénétrer dans le passage 112. L'entrée du gaz inerte de cette façon sert à agiter le métal en fusion dans le passage oü le flux de métal est interdit, et à 5 s'opposer par là à ce que le métal se solidifie, De meme de l'air de refroidissement est admis en direction de la vanne par l'arrivée 46 de la plaque de montage 23 d’oü il débite successivement par le passage annulaire 36 à côté de la région inférieure de la doublure de la poche de coulée 14 pour refroidir le matériau réfractaire qui se trouve dans cette région et de là à travers les 10 passages 40, 42, pour s'évacuer par les orifices 44 pour refroidir les ressorts 130,

Lorsque le mécanisme d'étranglement est disposé de façon à placer les rails 84 et 84' dans la position représentée sur la Figure 2, le rail 84 venant en butée de la paroi de la cavité 196, on introduit manuellement 15 une plaque coulissante 17 avec orifice dans la section de chargement 58 de la vanne, On introduit la plaque coulissante 17 dans le chemin de guidage 92, les épaulements 186 de la plaque venant en contact coulissant sur les rails de coulissement 96. On déplace la plaque coulissante 17 jusqu'à ce que la surface de son bord qui se trouve en avant vienne buter contre le rail 84, 20 étant alors retenu contre ce rail par les aimants 142, ce qui place la plaque coulissante 17 dans sa position "prête à fonctionner" près du poussoir 74 du moteur d'alimentation 68. Ensuite on fait manoeuvrer le moteur d'alimentation 68 pour amener le poussoir 74 à déplacer la plaque coulissante 17 depuis sa position "prête" pour l'amener dans la section utile 60 du châssis 25 de vanne 22 entre la plaque supérieure 18 et le tube de coulée 19, tout en déplaçant la plaque pleine 17 qui coulisse le long des épaulements 138 en direction de la section d'évacuation 162 d'où elle quitte le châssis. Une étanchéité efficace surface contre surface est prévue entre les plaques respectives grâce aux culbuteurs 120 sollicités par des ressorts, et qui 30 poussent la plaque porte-tube 148 vers le haut contre la plaque coulissante 17 et celle-ci, à son tour, vers le haut contre la plaque supérieure 18, Du fait de l'existence d'un rayon agrandi 190 sur l'enveloppe 184 de la plaque coulissante 17, la plaque est guidée dans son déplacement au delà du bord qui lui fait face, de la plaque support 148 du tube de coulée sollicité par 35 un ressort, sans endommager cette plaque, Le moteur d’alimentation 68 manoeuvre alors en sens opposé pour ramener le poussoir 74 dans la position représentée sur la Figure 1, à la suite de quoi, par sécurité, on introduit une plaque coulissante pleine 17', comme représenté sur la Figure 3, en position "prête" dans le châssis à vanne 22 de la même manière que l'on a décrit 40 ci-dessus en liaison avec l'introduction de la plaque coulissante 17.

* 12

Lorsque l’on désire faire débuter le passage du débit de métal en fusion à travers la vanne, on arrête le débit de gaz inerte en direction du passage 112 et on fait manoeuvrer les moteurs d'étranglement 76, qui manoeuvrent en coïncidence, pour déplacer les rails 84, 84', et la 5 plaque coulissante 17 qu'ils maintiennent, sur le côté de la cavité 115, Normalement on manoeuvre les moteurs 76 pour déplacer les rails 84, 84', de façon à venir placer le rail 84' en butée de la paroi 194 de la cavité 115, ce qui place l'orifice 180 de la plaque coulissante 17 en alignement axial avec l'ouverture 112 de la plaque supérieure 18, Ceci définit la position 10 "entièrement ouverte" de la vanne. En variante toutefois on admettra que si l'on désire avoir un débit de métal en fusion moindre que le débit total, on peut commander les moteurs d'étranglement de façon à placer la plaque coulissante 17 en toute position intermédiaire entre ses positions "entièrement ouverte" et "entièrement fermée" de façon à obtenir le débit intermédiaire 15 souhaité. De plus, pendant la coulée, on peut modifier la position de la plaque coulissante, soit en augmentant soit en diminuant le débit de métal en fusion à travers la vanne, comme on le désire, en commandant la manoeuvre des moteurs d'étranglement 76 qui provoquent le mouvement d'étranglement de la plaque coulissante 17 et de son orifice 180 par rapport à l'ouverture de 2o coulée 112 de la plaque supérieure.

L'invention permet le remplacement rapide à la fois de la plaque coulissante 17 et du tube de coulée 19 soit séparément, soit ensemble. Si l'on désire remplacer une plaque coulissante usagée 17, on introduit la broche d'arrêt 200 dans les trous 198 du châssis de vanne 23 pour interdire 25 le déplacement du tube de coulée. On retire la plaque pleine 17' de sa position "prête" près du poussoir 74 et on introduit une plaque coulissante de remplacement 17 à sa place. Puis on fait manoeuvrer le moteur d'alimentation 70 pour déplacer la plaque de remplacement dans la section utile 60 de la vanne tout en évacuant la plaque usagée par l'ouverture d'évacuation 62, 30 Cette procédure peut s'effectuer avec les rails d'étranglement 84 et 84' disposés dans n'importe quelle position latérale sur la section utile 60 puisque la plaque de remplacement 17 est maintenue sur le rail 84 par les aimants 142. Donc, une fois placée dans la section utile 60, la plaque de remplacement 17 va prendre la même position d'étranglement que la plaque 35 usagée qu'elle remplace.

Si l'on désire remplacer un tube de coulée 19, on manoeuvre les rails d'étranglement 84, 84', à l'aide des moteurs d'étranglement 76 pour déplacer la plaque coulissante 17 jusqu'à sa position entièrement fermée représentée sur la Figure 2 et on retire la plaque pleine de sécurité 17' du ΔΠ châssis de la vanne. On sort alors la broche d'arrêt 200 des trous 198 et on * 13 * l'introduit dans les trous 196, 196' pour interdire le déplacement de la plaque coulissante en service 17, Le tube de coulée de remplacement 19 est introduit manuellement par le chemin de guidage 94 de la section de chargement 58 du châssis de la vanne 23 pour l'amener à une position voisine du poussoir 5 74, à la suite de quoi on manoeuvre le moteur d'alimentation 70 pour déplacer le tube de coulée de remplacement 19 pour l'amener dans sa position de service à côté de la plaque coulissante 17 dans la section 60, tout en expulsant le tube de coulée usagé par le chemin de guidage 136 de la section d'évacuation 62.

10 Si en variante on souhaite changer à la fois une plaque cou lissante 17 et un tube de coulée 19, il faut manoeuvrer les moteurs d'étranglement 76 pour déplacer les rails 84, 84* et pour amener la plaque coulissante en service 17 à sa position entièrement fermée puis on retire la broche d'arrêt 200 du châssis de la vanne. On introduit la plaque coulissante de 15 remplacement 17 et le tube de coulée 19 par les chemins de guidage 92 et 94 respectivement dans la section chargement 58 près de leurs positions "prêt" à côté du poussoir 74, En manoeuvrant le moteur d'alimentation 68, on déplace simultanément la plaque coulissante de remplacement et le tube de coulée de remplacement pour les amener en position dans la section utile 60 tout en 20 expulsant les pièces correspondantes usagées par les chemins de guidage 134 et 136 de la section d'évacuation 62.

Une caractéristique importante du dispositif de vanne décrit ici est son aptitude à arrêter rapidement le débit de métal en fusion qui passe à travers la vanne et ceci indépendamment de sa fonction d'étranglement, 25 Cette caractéristique s'obtient du fait que la manoeuvre du moteur d'alimentation 68 qui effectue le remplacement de la plaque de la vanne est totalement indépendante de celle des moteurs d'étranglement 76 et du fait que l'on peut changer la plaque coulissante 17 indépendamment de la position d'étranglement de la plaque coulissante en service située dans la section 60 de la vanne, 30 Par conséquent, au cours d'une opération de manoeuvre normale de la vanne, on conserve de préférence une plaque coulissante pleine 17' en position "prête" à c8té du poussoir 74, Cette plaque, comme toutes les plaques qui se trouvent en position "prête" est maintenue contre les rails 84 par les aimants 142 et est ainsi obligée de se déplacer latéralement en arrière et en avant 35 avec la plaque coulissante en service 17, assurant ainsi que celle-là est toujours alignée longitudinalement avec celle-ci, Si, pour un motif quelconque, il devient nécessaire d’arrêter rapidement le débit du métal en fusion, par exemple par suite d'un mauvais fonctionnement du processus de moulage, il suffit de manoeuvrer le moteur d'alimentation 68 pour remplacer la porte 40 coulissante 17, à orifice, qui est en service, par la porte pleine 17', On * 14 « appréciera l'avantage de cette caractéristique si l'on considère qu'un changement de plaque peut être effectué par le moteur d'alimentation en moins de 0,2 seconde, alors qu'il faut au contraire une période d'une durée d'environ 2 secondes pour déplacer la plaque coulissante en service depuis sa position 5 entièrement ouverte jusqu'à sa position entièrement fermée, au moyen des moteurs d'étranglement 76,

Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention,

Claims (20)

1, Porte permettant de commander dans une vanne le débit de métal liquide en provenance de l'ouverture de coulée d'une poche de coulée, comprenant un corps réfractaire généralement rectangulaire avec un axe longitudinal et un axe latéral qui lui est transversal et une ouverture, à travers le dit 5 corps, qui définit un orifice de débit du métal, caractérisée en ce que le dit orifice est disposé sur l'axe latéral de la dite porte et décalé par rapport au dit axe longitudinal,

2, Porte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la valeur du dit décalage est supérieure au rayon du dit orifice. ]0

3. Porte selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, carac- * térisée par une enveloppe métallique qui entoure les cStés du dit corps réfractaire et par des êpaulements formés dans la dite enveloppe métallique sur tous les côtés du dit corps et qui définissent des surfaces pour le déplacement guidé de la dite porte dans des directions parallèles à la fois à son 15 axe longitudinal et à son axe latéral,

4, Porte selon la revendication 3, caractérisée en ce que la dite enveloppe comporte une partie qui forme une surface de came en arc convexe, en dessous des dits êpaulements, au moins le long des c8tés latéraux du dit corps, 20

5, Porte selon la revendication 4, caractérisée en ce que la surface formant came en arc de la dite enveloppe est située à une certaine distance du dit corps réfractaire et en ce qu'un matelas de mortier remplit ’ l'espace situé entre les deux.

6, Vanne permettant la commande du débit du métal liquide en 25 provenance de l'ouverture de coulée d'une poche de coulée, comportant un châssis pour raccordement à la dite poche et d'intérieur creux, une plaque supérieure montée de façon fixe sur le dit châssis et présentant une ouverture traversante permettant de faire communiquer le fluide avec l'ouverture de coulée de la poche de coulée, des rails qui portent la porte opposée 30 montés dans le dit châssis pour porter, avec possibilité de coulissement, des portes réfractaires pour assurer un déplacement successif à travers le dit châssis le long d'un trajet comprenant une section de chargement de la porte, une section utile et une section d'évacuation de la porte, au moins une porte réfractaire montée, de façon assurant son coulissement, sur les dits rails, 35 la dite porte présentant un corps réfractaire de forme généralement rectangulaire dont l'axe longitudinal est aligné avec les dits rails et dont l'axe latéral lui est transversal, et^ à travers le dit corps, une ouverture qui définit un orifice de débit de métal pour venir s'aligner avec la dite « * 16 A ouverture de la plaque supérieure, des premiers moyens de déplacement fixés * au dit châssis et pouvant se manoeuvrer pour déplacer les portes réfractaires successivement le long des dits rails et des seconds moyens de déplacement, pouvant manoeuvrer indépendamment des dits premiers moyens de déplacement et . 5 reliés, de façon fonctionnelle, aux dits rails pour déplacer la dite porte selon un second trajet transversal au dit châssis et permettant de faire varier le degré d’alignement de l’orifice de la porte par rapport à la dite ouverture de la plaque supérieure entre une position ou elles sont alignéas coaxialement l’une avec l’autre et une position où elles sont hors d’alignement, caracté- 10 risée en ce que le dit orifice est disposé sur l'axe latéral de la dite porte, décalé par rapport au dit axe longitudinal,

7, Vanne selon la revendication 6, dans laquelle le châssis comporte une ouverture latérale communiquant avec la section de chargement de porte pour permettre une introduction latérale des portes, le rail adjacent 15. la dite ouverture latérale étant interrompu par la dite ouverture et le rail opposé à la dite ouverture latérale s’étendant substantiellement sur l'ensemble de ces trois dites sections du châssis, caractérisée en ce que le dit rail opposé présente des moyens de maintenir une porte sur les rails dans la section de chargement du dit châssis. 2o

8· Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les dits moyens de maintien comprennent au moins un aimant,

9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée par des rails supports du tube de coulée disposés dans le dit châssis . , en dessous de et s'étendant substantiellement comme les dits rails supports 25 de porte et un ensemble de tube de coulée comportant une plaque support du tube qui peut s'engager dans les rails pour en permettre un déplacement coulissant le long de ces rails,

10. Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que les dits premiers moyens de déplacement comportent des moyens opérationnels pour 30 déplacer le dit ensemble de tube de coulée le long de ses rails, .

11, Vanne selon la revendication 10, caractérisée par des moyens permettant d'interdire sélectivement le déplacement des portes et du tube de coulée pour permettre aux dits moyens de déplacement de porte de déplacer les dites portes et les dits tubes de coulée isolément ou ensemble. 35

12, Vanne selon la revendication 11, caractérisée en ce que les dits moyens d'interdiction comportent une broche d'arrât, qui peut se positionner sélectivement soit dans une position où elle traverse le chemin des portes soit dans une position où elle traverse le chemin du tube de coulée.

13, Vanne selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, /ιΛ oaa an λα au a 1 ac ► iik Δ A Δ ΛΑ111 O 3 AAmnAvl· αΚοαιιΛ 1IHÛ 601*1 A % ; 17 « de culbuteurs fixes, avec possibilité de culbuter, au dit châssis, et dont l’une des extrémités peut s'engager dans la dite plaque support du tube de coulée et des ressorts logés dans le dit châssis et fournissant une sollicitation vers le haut à la dite extrémité de chacun des dits culbuteurs, 5

14, Vanne selon la revendication 13, comportant une plaque de ' montage d e vanne pour interposition entre le dit châssis et la dite poche de coulée pour réaliser une liaison entre ses deux pièces, caractérisée en ce que la plaque de montage comporte des moyens de fournir du fluide de refroidissement aux orifices du dit châssis qui se trouvent en relation avec les dits ressorts, 10

15, Vanne selon l'une quelconque des revendications 6a 14, caractérisée en ce que la dite plaque supérieure comporte un passage annulaire disposé concentriquement par rapport à l'ouverture traversante et des moyens * pour alimenter un gaz inerte dans le dit passage,

16, Vanne selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'ou- 15 verture traversante dans la dite plaque supérieure comporte des étages espacés axialement et de diamètre progressivement croissant en allant d'une extrémité â l'autre de la dite ouverture et reçoit un bouchon poreux comportant une ouverture et dont la surface extérieure a la forme d'étages axialement espacés et dont le diamètre diminue progressivement en allant d'une extrémité à l'au-20 tre du dit bouchon, les étages coté extrémités du dit bouchon étant cimentés avec les étages correspondants de l'ouverture axiale du dit corps, et l'étage du dit bouchon qui est intermédiaire entre les dits étages côté extrémités présentant un diamètre inférieur à celui de l'étage correspondant de l'ouverture axiale, définissant ainsi le dit passage annulaire, 2”5

17. Vanne selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'une enveloppe métallique est cimentée tout autour de la périphérie de la dite plaque supérieure,

18. Plaque réfractaire pour utilisation dans une vanne de commande du débit d'un métal liquide en provenance d'une poche de coulée, comportant 30 un corps réfractaire à ouverture traversante, caractérisée en ce que la dite ouverture comporte des étages axialement espacés l'un de l'autre et de diamètre ’ progressivement croissant en allant de l'une des extrémités à l'autre de la dite ouverture, et reçoit un bouchon poreux dont la surface extérieure a la forme d'étages axialement espacés l'un de l'autre et de diamètre diminuant 35 progressivement en allant d'une extrémité è l'autre du dit bouchon, les étages côté extrémités du dit bouchon étant cimentés aux étages correspondants de l'ouverture axiale du dit corps et l'étage du dit bouchon qui se trouve intermédiaire entre les dits étages côte extrémité présentant un diamètre inférieur à celui de l'étage correspondant de l'ouverture axiale de façon à définir un 40 passage annulaire. * 18 «

19, Vanne de commande du débit d'un métal liquide en provenance de l'ouverture de coulée d'une poche de coulée, comportant un châssis de liaison avec la dite poche et présentant un intérieur creux, comprenant également des rails de support de la porte opposée montés dans le dit châssis pour porter, , 5 avec possibilité de coulissement, des portes réfractaires leur permettant ainsi un déplacement successif à travers le dit châssis le long d'un trajet qui présente une section de chargement de porte, une section utile et une section de déchargement de porte, des premiers moyens de déplacement fixés au dit châssis et servant à déplacer les portes réfractaires successivement le 10 long des dits rails et des seconds moyens de déplacement pouvant être manoeuvres indépendamment des dits premiers moyens et reliés fonctionnellement aux dits rails pour déplacer la dite porte selon un second chemin transversal au * dit châssis permettant ainsi de faire varier le degré d'alignement de l'orifice de la porte avec l'ouverture de la dite plaque supérieure entre une 15 position d'alignement coaxial de l'un avec l'autre et une position hors d'alignement de l'un et de l'autre, le châssis comportant une ouverture latérale communiquant avec la section de chargement de porte permettant ainsi l'introduction latérale des portes, le rail voisin de la dite ouverture latérale étant interrompu par la dite ouverture et le rail opposé à la dite ouverture 20 latérale s'étendant substantiellement sur les trois dites sections du châssis, caractérisée par des moyens permettant de retenir une porte sur le dit rail opposé dans la section de chargement du dit châssis,

20. Vanne de commande du débit d'un métal liquide en provenance de l'ouverture de coulée d'une poche de coulée, comportant un châssis de liaison 25 avec la dite poche et présentant un intérieur creux, comprenant également des rails de support de la porte opposée montés dans le dit châssis pour porter, avec possibilité de coulissement, des portes réfractaires leur permettant ainsi un déplacement successif à travers le dit châssis le long d'un trajet qui présente une section de chargement de porte, une section utile et une 30 section de déchargement de porte, des premiers moyens de déplacement fixés au dit châssis et servant à déplacer les portes réfractaires successivement le long des dits rails et des seconds moyens de déplacement pouvant être manoeu-^ vrés indépendamment des dits premiers moyens et reliés fonctionnellement aux dits rails pour déplacer la dite porte selon un second chemin transversal au 35 dit châssis permettant ainsi de faire varier le degré d'alignement de l'orifice de la porte avec l'ouverture de la dite plaque supérieure entre une position d'alignement coaxial de l'un avec l'autre et une position hors alignement de l'un et de l'autre, la vanne comportant des rails de support du tube de coulée disposés dans le dit Lhâssis en dessous de et s'étendant 4 : i9 » 4 substantiellement de la même façon que les dits rails de support des portes, et un ensemble de tubes de coulée comportant une plaque support du tube qui peut venir au contact des rails pour permettre un déplacement coulissant le long des rails lors de la manoeuvre des dits premiers moyens de déplacement, „ 5 caractérisée par des moyens permettant d'interdire sélectivement le déplacement des portes et de l’ensemble du tube de coulée pour permettre aux dits premiers moyens de déplacement des portes de déplacer les dites portes et les ensembles de tube de coulée, isolément ou ensemble. r r