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~ a présente invention concerne un raccord rotatif
disposé entre au^moins une conduite fixe et au moins une con-
duite mobile, assurant le passage d'au moins un fluide depuis
au moins une arrivée fixe ausqu' à un organe mobile, avec une
bonne étanchéité en tout point du ou des circuits. Elle est
tout spécialement applicable à l'alimentation d'un convertisseur
d'affinage, en fluides d'affinage, ou de brassage, ou de balayage,
ou de dilution.
Il existe de nombreux dispositifs connus permettant
à un fluide de passer d'une partie fixe à une partie mobile, et
assurant une bonne étanchéité. Mais, dans un certain nombre de
cas, ils ne donnent pas entière satisfaction.
Ainsi, dans le cas d'un convertisseur d'aciérie
soufflant par le fond, comme le convertisseur bascule autour
de ses deux tourillons, l'un au moins de ses deux tourillons
est creux, et l'on fait passer par le ou les tourillons creux
les conduites d'a~enée des fluides nécessaires à l'affinage du
bain métallique, ou à son brassage, ou à la dilution de l'oxyde
de carbone, ou au balayage des tuyères de soufflage, ou à la
protection des tuyères contre leur usure à chaud.
Certains de ces fluides peuvent contenir des ~atières
pulvérulentes (de chaux, de castine, de carbone, de minerai,
etc...), qui 30nt plu8 OU moins abrasives.
Les joints tournants connus, à l'état neuf, fonctlon-
nent généralement de façon assez satisfaisante, mais, à la lon-
gue, ils présentent les inconvénients suivants:
a) Lorsqu'ils sont usés, ils ne présentent aucun
signe précurseur d'usure, et, au stade ulti~ne, ils percent subi-
tement, entrainant alors des fuites de fluides importantes et
un arrêt subit de l'opération métallurgique d'affinage.
b) Ils ne comportent aucune pièce d'usure, et, après
usage, ils doivent être remplacés entièrement.
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c) Ils ne sont pas adaptés à l'emploi de matières
pulvérulentes en suspension dans les fluides utilisés.
Un autre inconvénient des joints tournants connus
est qu'ils sont disposés sur une conduite en ligne droite, ce
qui oblige ~ n'admettre qu'une seule grosse conduite, donc un
seul fluide principal, par tourillon creux.
Le but de la présente invention est de réaliser un
raccord rotatif aisément démontable, comportant des pièces d'u-
sure a remplacer périodiquement, avant usure complate, bien adap-
tées a l'emploi de fluides tenant en suspension des matierespulvérulentes, et permettant de faire passer plus d'une condui-
te principale dans un tourillon creux de convertisseur. .
A cet effet, la pr~sente invention a pour objet unraccord rotatif a alimentation tangentielle d'un fluide dans
une conduite mobile perpendiculaire au plan d'alimentation tan-
gentielle, caractérisé en ce qu'il comprend successivement:
: un stator cylindrique fixe alimenté tangentiellement par une
; conduite d'arrivée fixe, et comportant sur sa face interne deux
bagues antifrictions, formant butées, et au moins quatre, de
préférence six, bagues d'étanchéité, placées dans des rainures
du stator; et un rotor solidaire de la conduite mobile a alimen-
ter, constitué par un assemblage de pièces démontables, ~ sa-
voir, d'amont en aval: une premi8re piece principale de révolu-
tion, venant s'appliquer sur la premi8re bague antifriction du
stator,.du côté opposé a la conduite a alimenter, cette pi8ce
étant bombée au centre, de façon à canaliser vers l'aval le
fluide introduit tangentiellement par la conduite d'amenée; une
deuxième pièce principale de révolution, venant s'appliquer en
sens contraire de la première sur la deuxieme bague antifriction
du stator, et étant ~vidée en son centre de façon a suivre a
distance le bombé de la premiere piece et a contribuer ainsi a
canaliser la veine fluide
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vers la conduite mobile à alimenter, cette deuxième pièce du
rotor étant rendue solidaire de la première au ~oyen d'un certain
nombre de boulons, de préférence six, entourés chacun d'un four-
reau sur la partie de leur longueur qui est en contact avec le
fluide; une plaque de base, évidée en son centre pour recevoir
la ~ête de la conduite à alimenter, et rendue solidaire de la
deuxième pièce au moyen de plusieurs boulons; un manchon spécial
soudé à la plaque de base, et recevant dans son évidement central
une bague métallique épaisse, soudée à la conduite mobile à
alimenter, munie sur sa face cylindrique externe d'au moins une,
et de préférence de deux rainures garnies de joints assurant
l'étanchéité entre ladite bague et la face évidée dudit manchon
spécial, l'ensemble formé par la conduite et la bague se trouvant
calé rigidement dans le manchon special au moyen de deux clavet-
tes tangentes à une face latérale de la bague et traversant le
manchon spécial convenablement perfor~ à cet effet; enfin, entou-
rant à bonne distance la conduite et le manchon spécial, un
tambour métallique comportant une bride soudée à chacune de ses
deux extrémités, la première de ces deux brides étant rendue
solidaire de la plaque de base au mo~en de plusieurs boulons,
et la deuxième bride étant fixée par boulons sur une piace de
l'organe mobile qui reçoit le fluide.
Suivant une variante, dans le cas où l'on a besoin
d'introduire deux fluides distincts et séparés, dans deux con-
duites différentes alimentant un même organe mobile, par exemple
un convertisseur d'aciérie qui reçoit d'une part de l'oxygène
pur, d'autre part de l'azote de brassage, ou de l'argon de dilu-
tion, ou de la vapeur d'eau de dilution, etc..., l'invention a
aussi pour objet la combinaison de deux raccords rotatifs plac~s
l'un à côté de l'autre, alimentés par deux conduites d'arrivée
tangentielles distinctes et alimentant deux conduites parallè-
les entre elles, et perpendiculaires au plan d'alimentation
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tangentielle. Dans cette combinaison, la deuxième pièce princi-
pale du rotor du premier raccord rotatif et la première pi8ce
principale du rotor du deuxième raccord rotatif sont confondues
en une seule et meme pièce de révolution, disposée à la fois
dans le stator du premier raccord rotatif et dans le stator du
deuxieme raccord. De plus, la deuxieme piece du rotor du deuxiè-
me raccord rotatif, qui est aussi la troisieme piece principale
du rotor considéré dans son ensemble, si elle reste de révolu-
tion pour son profil extérieur, n'est plus de révolution pour
son evidement intérieur, car elle doit réaliser un decalage dans
l'espace de la deuxième conduite à alimenter par rapport à la
première. Cette variante de l'invention n'est donc pas une
juxtapos_tion de deux joints simples, mais réalise une vérita-
ble combinaison.
En généralisant, l'invention a aussi pour objet la
combinaison de plusieurs raccords rotatifs placés côte à côte,
une même pièce de rotor (sauf la première en amont et la derniè-
re en aval) constituant à la fois la deuxi~me pièce principale
du rotor d'un raccord et la première pièce principale du rotor
du raccord suivant, en aval du premier, les évidements intérieurs
de chaque pièce de rotor rendant possible le décalage des con-
duites mobiles à alimenter, les unes par rapport aux autres.
Préf~re~tiellement, les bagues antifrictions du ou des
stators sont réalisées en une matière choisie parmi le polytetra-
fluorethylene, les résines antifrictions et le viton ~nom commer-
cial de DUPONT pour des fluoro-elastomères).
Comme on le comprend, l'un des principaux avantages
de l'invention est de permettre un démontage rapide et facile
de l'ensemble du dispositif, par simple enlèvement de deux ou
de plusieurs clavettes, et un remontage également rapide et
facile, terminé par un blocage des clavettes.
Un autre avantage es~ que, grâce à ces manoeuvres
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. ~ ~ .~ .. . .. . . .
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faciles, il devient possible, périodiquement, de changer pré-
ventivement telle ou telle pièce du dispositif, suivant sa
vitesse d'usure, avant d'atteindre une usure exager~e, comme
c'est le cas pour les joints tournants connus. Les pieces les
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plus exposées peuvent être constituées en matériaux très durs,
tels que: basalte, corindon, quartz, stellites, etc...
En particulier, lorsqu'on emploie des poudres en
suspension dans un gaz, les pièces soumises à l~abrasion provo-
quées par ces poudres peuvent être changées à temps, ou encore
~tre constituées en un mat~riau anti-abrasif. ~-
Un avantage de la variante selon l'invention, dans
le cas de deux ou de plusieurs fluides, est qu'il devient possi-
ble d'alimenter deux ou plusieurs conduites placées c8te à cate
en deux ou plusieurs fluides dif~érents, pour les faire passer,
par exemple, dans le même tourillon creux d'un convertisseur.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va
décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, deux modes
de réalisation de dispositifs selon l'invention, le premier mode
étant pour l'admission d'un seul fluide, et le deuxième mode
pour l'admission de deux fluides.
'! ~a figure 1 est une coupe longitudinale du premier
dispositif.
~ a figure 2 est une coupe transversale selon AA' du
premier dispositif.
~ a figure 3 est une coupe longitudinale du deuxième
di~positif.
~ a figure 4 est une coupe transversale selon BB' du
deuxième dispositif.
~ a coupe transversale selon CC~ du deuxième dispositif
e~t la même que celle qui est représentée par la figure 2.
~ e premier dispositif, pour un seul fluide, correspond
aux figures 1 et 2.
~ e fluide entre dans le dispositif selon l'invention
par la conduite 1, reliée au réseau p æ la bride 2.
~ e stator 3 est une pièce cylindrique fixe alimentée
tangentiellement par la conduite fixe 1. Il comporte sur sa face
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interne deux bagues en P.T.F.E. 18 et 18 bis, formant butées, et
six bagues d'étanchéité~ telles que 19, disposées dans des rai-
nures du stator ~.
Le rotor est un assemblage de pièces 4, 5, 6, 7, 8,
(solidaire de la conduite à alimenter 9), 10, 11, 12 rendues
solidaires au moyen de boulons et de soudures.
~a première piece 4 du rotor vient s'appliquer en
butée contre la ba~ue 18 du stator 3. Elle est bombée en son
centre, comme indiqué sur les figures 1 et 2, de façon que le
fluide suive un mouvement hélico~dal en direction de la condui-
te à alimenter 9.
~a deuxième pièce 5 du rotor vient s'appliquer en
butée contre la deuxième bague 18 bis du stator 3. Elle est
évidée et profilée en son centre, afin de canaliser la veine
fluide, entre elle et le bombé de la première pièce, vers la
conduite à alimenter 9. ~lle est rendue solidaire de la pre-
mière pièce 4 au moyen de six boulons tels que 14, entourés
chacun d'un fourreau tel que 14 bis sur la partie de leur
longueur qui est en contact avec le fluide. Le serrage de ces
8iX boulons doit être réglé suivant la force de contact que
l'on désire exercer sur les deux bagues de téflon 18 et 18 bis.
Une plaque de base 6, évidée en son centre pour rece-
`voir l'extrémité de la conduite 9 à alimenter, est rendue soli-
daire de la deuxième pièce 5 du rotor au moyen de sept boulons
teIs que 15. ~'étanché~té entre la pièce 5 et la plaque 6 est
assurée par une bague d'étanchéqté 20.
Au centre de la plaque 6 et autour de son evidement
est soudé un manchon spécial 7, lui-même évide comme le montre
la figure 1.
3 Dans son évidement, il reçoit une bague métallique
épaisse 8, soudée à la conduite 9. Sur sa face cylindrique
externe, cette bague 8 est munie de deux rainures circulaires
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garnies de deux bagues d 'étanché~té telles que 21, formant
étanché~té entre le manchon special 7 et la bague métallique 8.
~'ensemble formé par la bague 8 et par la conduite 9
est calé dans le manchon spécial 7 par les deux clavettes 22,
tangentes à une face latérale de la bague 8 et qui traversent le
manchon spécial 7 convenablement perforé pour recevoir ces deux
cla~ettes.
A une certaine distance autour du manchon spécial 7
et de la conduite 9 est disposé le tambour métallique 11 soudé
à deux brides. ~a première bride 10 est fixée à la plaque de
base 6 par sept boulons tels que 16, tandis que la deuxième
bride 12 est fixée par des boulons tels que 17 à une pièce 13
solidaire du convertisseur. Ce tambour comporte une ouverture
d'accès, non représentée sur la figure l.
Pour le démontage de l'ensemble du joint tournant, il
suffit de faire sauter les deux clavettes 22, de dévisser les
sept boulons 16, ainsi que les boulons de la bride 2, pour pou-
voir retirer l'ensemble, que l'on démonte ensuite dans l'ordre
suivant:
a) Dévissage des boulons tels que 15
b) Dévissage des boulons tels que 14
Ce démontage est donc extrêmement rapide.
~e remontage est également rapide et 8~ effectue natu-
rellement dans l'ordre inverse.
~e deuxième dispositif, pour deux fluides, correspond
aux figures 3, 4 et 2.
~e premier fluide arrive par la conduite fixe 23,
reliee au rcseau par la bride 24, et qui alimente tangentielle-
~ ment le stator 25, pièce cylindrique fixe. Celui-ci comporte
sur sa face interne deux bagues en P.T.F.E. 26 et 27, formant
butées, et six bagues d'étanchéité, telles que ~8, disposées
dans des rainures.
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~ e deuxième fluide arrive par la conduite ~ixe 29,
reliés au réseau par la bride ~0, et qui alimente tangelltielle-
ment le stator 31, pièce cylindrique fixe. Celui-ci co~porte
sur sa face interne, comme le stator 25, deux bagues en P.T.F.E.
~2 et 33 formant butées, et six bagues d'étanché~té, telles que
34, disposées dans des rainures.
Le rotor est un assemblage de pièces rendues solidaires
au moyen de boulons et de soudures. Ce rotor complexe constitue
l'équivalent d'un rotor simple à deux pièces principales ~5 et
36 pour le premier fluide, et d'un rotor simple à deux plèces
principaies 36 et 37 pour le deuxième fluide, mais avec cette
particularité de combinaiso~ que la deuxième pièce du premier
rotor équivalent est la même, 36, que la première pièce du
second rotor équivalent.
Plus précisément, la première pièce principale 35
de ce rotor vient s'appliquer en butée contre la bague 26 du
stator 25. Elle est bombée en son centre, c~mme indiqué sur
la figure 3, de façon que le premier fluide suive un mouvement
hélico~dal en direction du tronçon de conduite 38, légèrement
devié pour s'écarter suffisamment du tronçon de conduite 39 du
deuxième fluide.
Ia deuxième pièce principale 36 du rotor 8 'applique
`en butee d'une part contre la bague en P.T.F.E. 27 du stator 25,
et d'autre part contre la bague en P.T.F.E. 32 du stator 31. Elle
est profilée sur sa face tournée vers la première pièce 35,
afin de canaliser la veine du premier fluide entre cette face
profilée et le bombé de la première pièce. Elle est bombee sur
sa face tournee vers la troisième pièce principale 37, de façon
que le deuxième fluide suive un mouvement hélicoidal en direc-
3 tion du second tronçon de conduite 39. Enfin, elle est évidéeen son centre, afin de pouvoir recevoir le tronçon de conduite
38 pour le premier fluide. L'extrémité amont de ce tronçon de
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conduite 3~ est renforcé extérieurement sur une courte longueur
par un fourreau métallique 63 qui lui est soudé, et qui rentre
avec un très faible jeu dans l'évidement central de la deuxième
pièce principale ~6 du rotor. ~'etanchéité entre ce fourreau 63
et l'évidement de la pièce 36 e~t assurée par 4 bagues telles
que 41 dispos~es dans des rainures de la pièce 36. Entre les
deux bagues centrales telles que 41 est disposé un évent 42
dégageant le fluide en surpression dans un canal circulaire de
petite dimension, non représenté sur la figure 3 et usiné dans
la pièce 36.
~ a deuxième pièce principale 36 du rotor est rendue
solidaire de la première pièce 35 au moyen de six boulons tels
que 43 entourés chacun dtun fourreau tel que 43 bis. En service,
les t8tes de ces six boulons tels que 43 sont protégées par une
plaque 44 fiXée à la pièce 35 par six boulons tels que 45, l'é-
tan¢hé~té entre 25 et 44 étant assurée par deux bagues 46.
La troisième pièce principale 37 du rotor s'applique
en butée contre la deuxième bague en P-~.F.E. 33 du stator 31.
Elle est évidée et profilée, d'une façon d'ailleurs excentrée
pour ménager un intervalle suffisant entre les deux tronçons
de conduites ~8 et ~9 des deux fluides, et son profil d'évide-
ment est adapté au bombé de la deuxième pièce 36 tourné vers
elle, afin de canaliser la veine du deuxième fluide vers le
tronçon de conduite 39.
Cette troisième pièce principale 37 est rendue soli-
daire de la deuxième 36 au moyen de six boulons tels que 40,
entourés chàcun d'un fourreau tel que 40 bis sur la partie de
leur longueur en contact avec le deuxième fluide.
Une plaque de base 41, doublement évidée pour laisser
le passage du tronçon de conduite 38, pour le premier fluide,
d'une part, et pour recevoir l'extrémité du tronçon de conduite
39 pour le deuxième fluide, d'autre part, est rendue solidaire
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de la troisième pièce principale ~7 du rotor au moyen de sept
boulons tels que 42. ~'étanchéité entre la pièce 37 et la
plaque 41 est assurée par une bague d'etanché~té 43.
A la plaque 41, et autour de son premier évidement,
est soudé un premier manchon spécial 44, lui-même doublement -
évidé comme le montre la figure 3. Un premier évidement, tourné
vers l'amont, reçoit l'extrémité aval du tronçon de tube 38,
renforcée extérieurement sur une courte longueur par un fourreau
métallique 45, qui lui est soudé, et qui rentre avec un faible
jeu dans ce premier évidement du manchon 44. ~'étanché~té
entre ce fourreau 45 et son logement est assurée par quatre
bagues d'étanché~té telles que 46 disposées dans des rainures
du manchon 44. ~ntre les deux bagues centrales telles que 46
est disposé un évent 47 dégageant le fluide en surpression dans
un canal circulaLre de petite dimension, non représenté sur la
figure 3, et usiné dans le manchon 44.
~ e deuxième évidement du manchon 44, tourné vers l'aval,
reçoit une bague métallique épaisse 48, soudée à la conduite 49
à alimenter en premier fluide. Sur sa face cylindrique externe,
cette bague 48 est munie de deux rainures circulaires garnies de
deux bagues d'étanchéqté 50, formant étanchéité entre le manchon
44 et la bague métallique 48. ~'ensemble formé par la bague 48
~et par la conduite 49 est calé dans le manchon spécial 44 par
les deux clavettes 51, tangentes à une face latérale de la
bague 48 et traversant le manchon special 44 convenablement
perforé pour recevoir ces deux clavettes.
L'extrérnite; amont du tronçon de conduite 39 qui
reçoit le deuxième fluide est soude à la plaque de base 41. A
l'extr~mité aval est soudé un manchon special 52 présentant un
évidement tourné vers l'aval. Cet evidement reçoit une bague
métallique épaisse 53 soudée à l'extrémité amont de la conduite
54 à alimenter en deuxième fluide. ComlDe pour la bague 48, la
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bague épaisse 53 est munie, sur sa face cylindrique externe, de
deux rainures circulaires garnies de deux bagues d'étanché~té
55, formant étanché~té entre le manchon spécial 52 et la bague
48. ~'ensemble formé par la bague épaisse 5~ et la conduite
54 est calé dans le manchon 52 par les deux clavettes 56, tan-
gentes à une face latérale de la bague 53 et traversant le man-
chon spécial 52 convenablement perforé pour recevoir ces deux
clavettes.
A une certaine distance autour des deux conduites
49 et 54, et de leurs manchons respectifs 44 et 52 est disposé
le tambour métallique 57 muni d'une ouverture d'accès et soudé
à deux brides. ~a première bride 58 est fixée à la plaque de
base 41 par sept boulons tels que 59 tandis que la deuxième
bride 60 est fixée par des boulons tels que 61 à une pièce 62
solidaire du convertisseur.
Pour le démontage de ce raccord rotatif, il suffit
d'abord de faire sauter les deux clavettes 51 et les deux cla-
vettes 56, de dévisser les boulons tels que 59, et de dévisser
les boulons des brides 24 et 30, pour retirer l'ensemble du0 raccord rotatif,que l'on démonte ensuite dans l'ordre suivant:
a) Dévisser ies boulons tels que 42.
b) Devisser les boulons tels ~ue 40.
c) Dévisser les boulons tels que 45.
d) Devisser les boulons tels que 43.
On recueille alors cha~ue pièce séparément.
~e démontage est très rapide.
Le remonta~e est cgale~nent très rapide, et s'effectue
naturellement dans l'ordre inverse.
~e programme d'entretien des raccords rotatifs selon
l'invention peut comprendre des remplacements périodiques des
pièces d'usure, chaque pièce d~usure pouvant avoir sa période
propre de remplacement, en fonction de sa propre vitesse d'usure.
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Sur le modèle du deuxième raccord rotatif selon l'in-
vention, qui vient d'être décrit à titre d'exemple pour l'ad-
mission de deux fluides, il est aisé de concevoir et de réaliser
un raccord rotatif selon l'invention pour l'admission d'un nom-
bre de fluides supérieur à deux.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du
cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionne-
ments de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens
équivalents.
