EP0624204B1 - Machine de per age d'un trou de coulee d'un four a cuve - Google Patents
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- EP0624204B1 EP0624204B1 EP93901736A EP93901736A EP0624204B1 EP 0624204 B1 EP0624204 B1 EP 0624204B1 EP 93901736 A EP93901736 A EP 93901736A EP 93901736 A EP93901736 A EP 93901736A EP 0624204 B1 EP0624204 B1 EP 0624204B1
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- European Patent Office
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- mounting
- clamp
- rod
- guides
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/12—Opening or sealing the tap holes
Definitions
- the present invention relates to a machine for drilling a tap hole of a shaft furnace, designed for implementing the method called "lost rod method" in which, after having closed the tap hole with a mass plugging, a metal rod is inserted into the latter, before its complete hardening, and the latter is extracted at the desired time for the opening of the tap hole.
- Said machine comprises a mount for supporting the rod during said process, a drive means mounted on the mount so as to develop a traction force, respectively of thrust parallel to the mount, a coupling member for coupling said means drive the rod so as to transmit said tensile force to it during its extraction.
- Document FR-A-2520857 discloses a clamp designed to be mounted on the bi-directional striker drill of a conventional taphole drilling machine.
- the normal coupling of the drill used to communicate a rotational movement to a drill, is exchanged against this clamp. The latter then makes it possible to couple the drill to the rear end drill rod and remove it by operating a powerful striker secured to the drill.
- Document EP-A-0379018 discloses a drilling machine for implementing the "lost rod process" which does not use a striker for the extraction of the drilling rod from the hardened plugging mass.
- the proposed machine uses a clamp movable at the front of the carriage by a powerful hydraulic cylinder whose stroke is, for reasons of space, significantly smaller than the length of the drilling rod to be extracted.
- This cylinder has the pliers make several strokes near the front end of the mount to extract the rod from its total length from the hole of casting. It follows that the extracted drilling rod - which is hot, deformed and dirty - must completely pass through this extraction clamp. In addition, the extraction clamp is exposed to the projected splashes from the tap hole when it is opened.
- Document EP-A-0379018 contains no indication how the piercing rod could be introduced without a striker into the plugging mass previously injected into the tap hole.
- Document EP-A-0379018 therefore provides only an imperfect solution for the extraction of the piercing rod without striker and no solution at all for the introduction of the piercing rod without striker into the plugging mass.
- the object of the present invention is to provide a machine for drilling a tap hole of a shaft furnace, which is designed for implementing the "lost rod method", and which makes it possible to dispense with '' a powerful bi-directional striker both for extracting the piercing rod from the plugging mass and for its introduction into the plugging mass.
- the metal rod is guided, during the insertion operation, by intermediate guides mounted on the carriage and surrounding the rod in several places.
- These intermediate supports prevent the rod from starting to flame when one applies, by means of the sliding pliers, provided with its key and driven by a powerful driving means, an appreciable axial thrust at one end of the rod for driving its opposite end into the plugging mass with which the tap hole was previously sealed.
- Document GB-A-2095381 presents a drilling machine provided with an intermediate support between an impact drill and the front support of the drilling machine.
- the purpose of this intermediate support is to avoid a cantilever support for a drilling rod or a drill bit in the coupling of the impact drill. Such a cantilever support could possibly occur, if the front end of the drill rod or bit was consumed in the tap hole.
- the aforementioned document explicitly recommends the introduction of the piercing rod into the obturation mass using a striker secured to the drill.
- Document US-A-5,069,430 relates to a machine for drilling a taphole of a shaft furnace which is exclusively equipped for drilling the taphole using a rotary drilling machine driving a cutting head drill. More specifically, it is proposed to work with a drill comprising several segments of rods coupled to one another. To prevent these coupled segments from forming an arrow, when the drill is supported on the carriage of the machine, it is proposed to support the drill, between the front support and the drill by a movable support attached to an endless chain. Too large a deflection of the drill bit supported on the mount would cause the drill bit to deviate from its ideal trajectory.
- the main advantage of the present machine is to be able to introduce the rod all at once in the blocking mass without having to use a noisy striker imposing significant vibration stresses on the equipment and on the machine.
- Another advantage of the present invention resides in the fact of being able to extract the piercing rod from the plugging mass by coupling the clamp to the rear end of the rod and then withdrawing the clamp towards the rear end of the mount .
- An additional advantage of the machine according to the invention is that there is no need to disassemble the pliers, used for the application of said "lost rod process", when one wants to drill the tap hole with the using a conventional drill.
- the present invention however also proposes preferential solutions making it possible to put said guides automatically, that is to say without stopping the introduction movement and without intervention of the operator of the machine, in a position which does not interfere with the clamp. as it advances towards the front of the carriage.
- said guides can therefore slide on the carriage. They can then be provided with their own drive system to drive them to a garage position, at the front of the carriage, as and when they risk hampering the progress of the clamp. However, they can also be advantageously driven or pushed, by the clamp drive means or by the clamp itself in a garage position at the front of the carriage as the advancement of the pliers.
- the present invention also provides preferential solutions for automatically rearranging said sliding guides on the carriage in their initial operating position, that is to say that which corresponds to the start of the rod introduction operation. .
- said guides each consist of two halves surrounding, when assembled, the rod circumferentially over a certain length.
- the two halves are separated laterally by means appropriate, thus freeing the path of the clamp.
- the drive means selected for the clamp preferably comprises one or more endless chains mounted on the carriage and driven by at least one powerful motor, the direction of rotation of which can be reversed to guarantee both the insertion operation and the rod extraction operation.
- this drive means with hydraulic cylinders or a screw and nut system, or a combination of several of these systems.
- the frame of the drilling machine is constituted by a mount 20.
- This mount is for example supported in a conventional and known manner at the end of a support arm (not shown).
- This support arm can pivot around a console to move the drilling machine between a garage position and an operative position and vice versa.
- the mount 20 can for example be formed of two parallel beams 20a, 20b joined together.
- the two beams 20a and 20b have, on their inner face, two rails 22 and 24 arranged face to face. Only the rail 22 is shown in Figure 1.
- the reference 26 designates a piercing rod, also called a “lost rod”, used in said "lost rod method” described in the preamble.
- a support 28 which is preferably a screen support of the kind proposed by European patent application EP 0 064 644.
- This comprises two flaps mounted at the front of the mount 20 , that is to say in front of the tap hole when the machine is in the operative position. These flaps can pivot between an open position facilitating the engagement and gripping of the rod 26 for the extraction thereof and a closed position in which they define a support opening for the rod 26.
- the two flaps constitute thus a support and at the same time form a splash protection shield coming from the jet leaving the tap hole when the latter opens.
- It is preferably a hydraulic motor whose direction of rotation can be reversed by a suitable control system.
- Reference 34 designates a clamp intended for the introduction and extraction of the rod 26. It is preferably the clamp described below.
- the clamp 34 is supported by a carriage 36 sliding freely along the mount 20, for example using the pads 37 guided in the rails 22 and 24 mounted on the two beams 20a and 20b of the mount 20.
- the carriage 36 is fixed to the endless chain 44 and can be driven by the latter between a stop 50 mounted at the front of the carriage 20 and a stop 51 mounted at the rear of the carriage 20 and vice versa.
- the stroke between the two stops 50 and 51 is approximately equal to the length of the rod.
- the carriage 36 can also support a working member 32.
- This working member which is provided with a coupling 30 for a conventional drill usually comprises a rotary impact drill. Its presence is justified to be able to drill, if necessary, a tap hole with the conventional drill. It should however be emphasized that the working member 32 is not used in the lost rod process and that it could be removed if conventional drilling of the tap hole is never used, or if this drilling can be done in another way. Of course the working member 32 could also have its own carriage and its own drive means.
- the rod 26 is loaded into the machine when the latter is in the garage position and when the clamp 34 occupies a position at the rear of the carriage (see Figure 1).
- the loading is carried out by threading the rod 26 into the clamp 34 and introducing it into several intermediate guides (55 1 , 55 2 , 55 3 ), which are placed in several places almost equidistant from each other on the carriage 20.
- These guides (55i) is to prevent buckling of the rod 26 when the clamp 34 applies an axial thrust thereto during the insertion operation.
- the number of intermediate guides and their spacings will be determined as a function of the characteristics of the rod (diameter, length, material, etc.) and of the force necessary to introduce the rod 26 into the blocking mass. .
- This effort is mainly determined by the characteristics of the blocking mass and, inter alia, by its hardening speed.
- each guide (55i) must surround the rod 26 so as to avoid any lateral escape of the latter when the latter is subjected to an axial thrust at its end opposite the taphole.
- the distance between two successive guides must not be too great, otherwise there is a risk of the rod 26 buckling between two guides (55i), which may lead to the limit of complete blockage of the rod between these two guides.
- Figure 2 shows the end of the insertion operation.
- the carriage 36 is stopped against the stop 50 and the three intermediate guides 55 1 , 55 2 , 55 3 are located, one against the other, in the garage position in front of the carriage 36.
- Figure 3 shows a preferred embodiment of a sliding guide. It has a hook 56 which is for example engaged with grooves in its feet 57 between the lower flanges of the beams 20a and 20b forming the mount. It should be noted that the mounting of the hook must allow it to slide on the carriage 20, while avoiding warping of the hook when it is subjected to offset forces.
- the latter has a defined lateral notch by two horizontal edges which are spaced a distance slightly greater than the diameter of the rod 26.
- this lateral notch is closed using 'A part 58 which is perpendicular to the two horizontal edges, in order to clearly define the rod 26 and to prevent it from escaping laterally from the hook 56.
- the part 58 can be articulated on the hook 56 and can be advantageously provided with a lever 59 in order to be able to easily close and open said lateral notch manually. It would however also be possible to fully automate this opening and closing of said notch.
- the latter consist of two symmetrical halves which can be separated laterally from the rod 26 when the clamp 34 is approached. From the operating point of view, this variant is strictly equivalent to the predescribed variant of the sliding guides; it will therefore not be described in detail below.
- the present invention also provides a preferred embodiment which allows the guides (55i) to be brought back from their garage position to the front of the carriage, which they occupy at the end of the operation for introducing the rod in the closure mass, in their operative position which they must occupy at the start of said introduction operation.
- a similar effect can moreover, be obtained by connecting the sliding guides 55 1 , 55 2 , 55 3 to each other and to the carriage 36 by rods 54 1 , 54 2 , 54 3 , guided in eyelets 60, 60 ′ integral with the hooks 56 (cf. Figures 3 and 4).
- rods 54 1 , 54 2 , 54 3 guided in eyelets 60, 60 ′ integral with the hooks 56 (cf. Figures 3 and 4).
- These rods could of course also be replaced by chains or telescopic rods.
- the clamp 34 preferably used on a machine according to the present invention is shown in Figures 5, 5a, 6 and 6a.
- This clamp 34 comprises a clamp body 75 crossed axially by a bore or channel 74 having a diameter slightly larger than the rod 26.
- it is a uni-directional clamp designed for the extraction of the rod 26, that is to say that it comprises 2 jaws 70, 72 arranged symmetrically around the axial channel 74 and displaceable obliquely towards the axis of this channel 74 in the direction of the front of the carriage. It follows that under the action of a pull towards the rear of the carriage, allowing the operation and the extraction of the rod, the jaws 70, 72 automatically bite into the end of the rod 26 placed in the channel 74 and thus ensure perfect coupling of the clamp 34 with the rod 26. However, this is not the case during the introduction of the rod.
- this uni-directional clamp can however also be used with the present machine for the introduction of the rod 26 into the plugging mass.
- the present invention proposes to arrange in the channel 74, behind the jaws 70, a mechanical stop in order to provide a fulcrum for the rod 26 during said insertion operation.
- this removable mechanical stop is achieved by introducing a key 78 into a mortise 76 which crosses the channel 74 perpendicularly.
- This key 78 which has a height slightly greater than the diameter of the rod 26, is secured in 80 against inadvertent displacement.
- a key 78 actuated for example by a pneumatic circuit which would avoid human intervention on the clamp even to close or open said channel 74.
- the free end of the latter is threaded into the clamp 34 which is stopped against the stop 50.
- the clamp 34 is closed by actuating the jaws 70 and 72 which grip said end of the rod.
- the motor 42 is actuated to withdraw the carriage 36 towards the stop 51.
- the intermediate guides 55 1 , 55 2 , 55 3 serve as intermediate supports for the rod as the latter is removed from the tap hole.
- the screen support 28 is preferably closed so as to protect the front of the mount against splashing.
- the present invention provides a machine which makes it possible to introduce a piercing rod into the plugging mass without striker, by exerting on the end of the latter a simple powerful axial thrust, which has been judged as not possible until now.
- this machine is distinguished by a simple and robust design, and it will be appreciated, among other things, that it provides better environmental protection by an almost silent operation.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne une machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve, conçue pour la mise en oeuvre du procédé appelé "procédé de la tige perdue" dans lequel, après avoir obturé le trou de coulée avec une masse de bouchage, on enfonce dans celle-ci, avant son durcissement complet, une tige métallique et on extrait celle-ci au moment voulu en vue de l'ouverture du trou de coulée. Ladite machine comprend un affût pour supporter la tige lors dudit procédé, un moyen d'entraînement monté sur l'affût de façon à développer un effort de traction, respectivement de poussée parallèlement à l'affût, un organe d'accouplement pour accoupler ledit moyen d'entraînement à la tige de façon à lui transmettre ledit effort de traction lors de son extraction.
- Les machines utilisées jusqu'à présent pour la mise en oeuvre de ce procédé de la tige perdue sont en principe des foreuses classiques, c'est-à-dire conçues pour travailler avec un foret, qui ont toutefois subi des adaptations et modifications appropriées pour la mise en oeuvre du procédé.
- L'organe de travail de ces machines, qui sert normalement à entraîner en rotation un foret tranchant, doit comporter une pince d'accouplement pour la tige et, surtout, un puissant percuteur pneumatique bi-directionnel pour déployer l'énergie nécessaire à l'introduction et à l'extraction de la tige de perçage selon ledit "procédé de la tige perdue".
- Du document FR-A-2520857 il est connu une pince conçue pour être montée sur la foreuse à percuteur bi-directionnel d'une machine de perçage du trou de coulée classique. Pour l'opération d'extraction d'une tige de perçage encastrée dans la masse de bouchage, l'accouplement normal de la foreuse, servant à communiquer un mouvement de rotation à un foret, est échangé contre cette pince. Cette dernière permet alors d'accoupler la foreuse à l'extrémité arrière de la tige de perçage et de la retirer en faisant actionner un puissant percuteur solidaire de la foreuse.
- Le plus souvent on se préserve sur ces machines de perçage aussi la possibilité de pouvoir utiliser la foreuse avec un foret classique, soit pour reformer ou déplacer le trou de coulée, soit pour forer le trou de façon classique lorsque le procédé de la tige perdue ne peut être utilisée pour une raison ou une autre. Or, pour forer le trou de coulé avec foret classique, il est nécessairement requis d'échanger la pince contre l'accouplement normal de la foreuse, car les mâchoires de la pince ne sont pas adaptées pour transmettre un mouvement de rotation à un foret.
- Il sera noté qu'un percuteur puissant, comme on l'utilise sur ces machines, n'est pas sans inconvénients. D'abord, il impose d'importantes sollicitations et vibrations au matériel, notamment à la pince d'accouplement avec la tige, qui est soumise de ce fait à une usure rapide. Il est aussi extrêmement bruyant, et ne remplit souvent pas les normes de plus en plus sévères visant une réduction du niveau sonore en milieu industriel.
- Les inconvénients du percuteur pourraient dès lors inciter à la suppression de la percussion lors de l'introduction et de l'extraction de la tige.
- Du document EP-A- 0379018 est connue une machine de perçage pour la mise en oeuvre du "procédé de la tige perdue" qui n'utilise pas de percuteur pour l'extraction de la tige de perçage de la masse de bouchage durcie. A cet effet la machine proposée utilise une pince déplaçable à l'avant de l'affût par un puissant vérin hydraulique dont la course est, pour des raisons d'encombrement, sensiblement plus petite que la longueur de la tige de perçage à extraire. Ce vérin fait effectuer à la pince plusieurs courses à proximité de l'extrémité avant de l'affût pour extraire la tige de sa longueur totale du trou de coulée. Il s'ensuit que la tige de perçage extraite - qui est chaude, déformée et encrassée - doit traverser entièrement cette pince d'extraction. De plus, la pince d'extraction est exposée aux éclaboussures projetées du trou de coulée au moment de son ouverture. Le document EP-A-0379018 ne contient aucune indication comment on pourrait introduire sans percuteur la tige de perçage dans la masse de bouchage préalablement injectée dans le trou de coulée.
- Le document EP-A-0379018 ne fournit par conséquent qu'une solution imparfaite pour l'extraction de la tige de perçage sans percuteur et pas de solution du tout pour l'introduction de la tige de perçage sans percuteur dans la masse de bouchage.
- Le but de la présente invention est de proposer une machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve, qui est conçue pour une mise en oeuvre du "procédé de la tige perdue", et qui permet de se passer d'un puissant percuteur bi-directionnel aussi bien pour l'extraction de la tige de perçage de la masse de bouchage, que pour son introduction dans la masse de bouchage.
- Selon la présente invention cet objectif est atteint par une machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve, comprenant
- un affût pour supporter soit une tige de perçage, soit un foret, ledit affût comprenant une extrémité avant qui peut être agencée en face du trou de coulée et une extrémité arrière axialement opposée à l'extrémité avant,
- une foreuse avec un accouplement qui est conçu pour recevoir et entraîner en rotation le foret, ladite foreuse étant montée de façon coulissante sur l'affût,
- un moyen d'entraînement monté sur l'affût de façon à développer un effort de traction, respectivement de poussée parallèlement à l'affût,
- une pince montée sur l'affût entre l'extrémité avant de celui-ci et la foreuse et connectée au moyen d'entraînement, ladite pince comprenant un corps traversé axialement par un canal qui a un diamètre légèrement plus grand que la tige et le foret, des mâchoires déplaçables qui sont agencées autour du canal et qui sont conçues de façon à pouvoir agripper l'extrémité arrière de la tige engagée dans le canal pour lui transmettre un important effort de traction lorsque la pince est déplacée en direction de l'extrémité arrière de l'affût,
- en ce que la pince est déplaçable par ledit moyen d'entraînement le long de l'affût sur une longueur qui correspond approximativement à la longueur de la tige,
- en ce qu'une clavette est engageable dans un logement du corps de la pince de façon à obturer axialement le canal et à pouvoir transmettre à l'extrémité arrière de la tige engagée dans le canal un effort de poussée axiale lorsque la pince est déplacée en direction de l'extrémité avant de l'affût,
- en ce que ladite clavette libère lorsqu'elle est retirée de son logement le canal de la pince, de façon à pouvoir traverser ce canal avec le foret et accoupler ce dernier à l'accouplement de la foreuse située entre la pince et l'extrémité arrière de l'affût,
- en ce que des guides intermédiaires sont montés sur l'affût entre l'extrémité avant de celui-ci et la pince, lesdits guides ayant sur l'affût des positions opérationnelles, dans lesquelles ils cernent la tige à plusieurs endroits espacés axialement lors de son introduction dans le trou de coulée préalablement obturé avec la masse de bouchage, et des positions de garage dans lesquelles ils ne gênent pas l'avancement de ladite pince vers l'extrémité avant de l'affût, et
- en ce que ces guides intermédiaires sont, au fur et à mesure de l'avancement de la pince en direction de l'extrémité avant de l'affût, déplaçable desdites positions opérationnelles dans lesdites positions de garage.
- Selon une caractéristique principale de la présente invention la tige métallique est guidée, lors de l'opération d'introduction, par des guides intermédiaires montés sur l'affût et cernant la tige à plusieurs endroits. On évite par ces appuis intermédiaires que la tige ne commence à flamber lorsqu'on applique, par l'intermédiaire de la pince coulissante, munie de sa clavette et entraînée par un puissant moyen d'entraînement, une poussée axiale appréciable à une extrémité de la tige pour enfoncer son extrémité opposée dans la masse de bouchage avec laquelle on a obturé préalablement le trou de coulée.
- Il sera noté que des supports intermédiaires sur l'affût d'une machine de perçage sont déjà connues pour d'autres raisons.
- Le document GB-A-2095381 présente une machine de perçage munie d'un support intermédiaire entre une foreuse à percussion et l'appui avant de la machine de perçage. Le but de cet appui intermédiaire est d'éviter un support en porte-à-faux d'une tige de perçage ou d'un foret dans l'accouplement de la foreuse à percussion. Un tel support en porte-à-faux pourrait éventuellement se produire, si l'extrémité avant de la tige de perçage ou du foret était consommé dans le trou de coulée. Il sera aussi noté que le document susmentionné préconise explicitement l'introduction de la tige de perçage dans la masse d'obturation à l'aide d'un percuteur solidaire de la foreuse.
- Le document US-A-5,069,430 concerne une machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve qui est équipée exclusivement pour forer le trou de coulée à l'aide d'une foreuse rotative entraînant un foret à tête tranchante. Il est plus précisément proposer de travailler avec un foret comprenant plusieurs segments de tiges accouplés l'un à l'autre. Afin d'éviter que ces segments accouplés ne forment une flèche, lorsque le foret est supporté sur l'affût de la machine, il est proposé de supporter le foret, entre l'appui avant et la foreuse par un support déplaçable attaché à une chaîne sans fin. Une flèche trop importante du foret supporté sur l'affût ferait dévier en effet le foret de sa trajectoire idéale.
- Il importe ici de noter que le forage du trou de coulée ne soulève pas du tout les mêmes problèmes que le procédé d'ouverture du trou de coulée à l'aide d'une tige de perçage encastrée dans la masse de bouchage. En effet les efforts axiaux que la foreuse doit transmettre au foret sont totalement négligeables en comparaison aux efforts à transmettre à la tige de perçage pour introduire celle-ci dans la masse de bouchage, respectivement en comparaison aux efforts de traction à transmettre à la tige pour extraire cette dernière de la masse de bouchage durcie. Le document US-A-5,069,430 ne pouvait de ce fait fournir aucune contribution à la solution du problème à la base de la présente invention.
- Le principal avantage de la présente machine est de pouvoir introduire la tige d'un seul coup dans la masse de bouchage sans devoir utiliser un percuteur bruyant imposant d'importantes sollicitations de vibrations au matériel et à la machine.
- Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait de pouvoir extraire la tige de perçage de la masse de bouchage en accouplant la pince à l'extrémité arrière de la tige et en retirant ensuite la pince vers l'extrémité arrière de l'affût.
- Un avantage additionnel de la machine selon l'invention est qu'on n'a pas besoin de démonter la pince, servant à l'application dudit "procédé de la tige perdue", lorsqu'on veut forer le trou de coulée à l'aide d'un foret classique.
- Lorsque, lors de l'introduction de la tige de perçage dans la masse de bouchage, la pince avance vers l'avant de l'affût au fur et à mesure que la tige s'enfonce dans la masse de bouchage, lesdits guides circonférentiels doivent être enlevés l'un après l'autre, car ils gêneraient l'avancement de la pince sur ledit affût.
- Ceci peut par exemple se faire manuellement en arrêtant chaque fois le mouvement de la pince juste avant le guide qu'elle risque de heurter, en démontant ce guide, et en continuant le mouvement d'introduction de la tige jusqu'au guide suivant.
- La présente invention propose cependant aussi des solutions préférentielles permettant de mettre lesdits guides automatiquement, c'est-à-dire sans arrêter le mouvement d'introduction et sans intervention de l'opérateur de la machine, dans une position qui ne gêne pas la pince au fur et à mesure de l'avancement de celle-ci vers l'avant de l'affût.
- Dans une exécution préférentielle lesdits guides peuvent à cet effet coulisser sur l'affût. Ils pourront alors être munis d'un propre système d'entraînement pour les entraîner vers une position de garage, à l'avant de l'affût, au fur et à mesure qu'ils risquent de gêner l'avancement de la pince. Ils pourront cependant aussi être avantageusement entraînés ou poussés, par le moyen d'entraînement de la pince ou par la pince elle-même dans une position de garage à l'avant de l'affût au fur et à mesure de l'avancement de la pince.
- Il sera apprécié que la présente invention propose aussi des solutions préférentielles pour réagencer automatiquement lesdits guides coulissants sur l'affût dans leur position opérative initiale, c'est-à-dire celle qui correspond au début de l'opération d'introduction de la tige.
- Dans une exécution alternative lesdits guides sont constitués chacun par deux moitiés cernant, lorsqu'ils sont assemblées, la tige circonférentiellement sur une certaine longueur. Lorsque la pince risque de heurter un tel guide, les deux moitiés sont écartés latéralement par des moyens appropriés, libérant ainsi le trajet de la pince. Ces guides ont l'avantage qu'ils ne nécessitent en principe pas de position de garage à l'avant de l'affût.
- Le moyen d'entraînement retenu pour la pince comprend préférentiellement une ou plusieurs chaînes sans fin montées sur l'affût et entraînées par au moins un puissant moteur, dont le sens de rotation peut être inversé pour garantir à la fois l'opération d'introduction et l'opération d'extraction de la tige. Il est cependant aussi envisageable de réaliser ce moyen d'entraînement avec des vérins hydrauliques ou un système à vis et écrou, ou une combinaison de plusieurs de ces systèmes.
- D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
- la Figure 1 montre une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation de la machine proposée, au début de l'opération d'introduction d'une tige dans la masse de bouchage;
- la Figure 1a montre une vue en plan de la machine selon la Figure 1;
- la Figure 2 montre une coupe longitudinale de la machine selon la Figure 1, après que l'opération d'introduction de la tige est terminée;
- la Figure 3 montre une élévation d'une variante de la machine proposée, au début de l'opération de l'introduction d'une tige dans la masse de bouchage;
- la Figure 4 montre une exécution préférentielle d'un guide intermédiaire;
- les Figures 5 et 5a montrent des coupes partielles à travers une exécution préférentielle d'une pince lors de l'opération d'introduction de la tige les plans de coupe des 2 Figures étant décalés de 90°;
- les Figures 6 et 6a montrent des coupes identiques aux Figures 5 et 5a, lors d'une opération de forage avec un foret classique.
- Toutes les Figures comportent les mêmes chiffres de référence pour désigner les mêmes pièces.
- Pour la description de la construction de la machine on se réfère par exemple aux Figures 1 et 1a. L'ossature de la machine de perçage est constituée par un affût 20. Cet affût est par exemple supporté de manière classique et connue à l'extrémité d'un bras porteur (non représenté). Ce bras porteur peut pivoter autour d'une console pour déplacer la machine de perçage entre une position de garage et une position opérative et vice versa.
- L'affût 20 peut par exemple être formé de deux poutres parallèles 20a, 20b réunies entre elles. Sur la Figure 1 on ne voit que la poutre 20a, la poutre 20b ayant été enlevée pour montrer plus de détails. Les deux poutres 20a et 20b comportent, sur leur face intérieure, deux rails 22 et 24 disposés face à face. Seul le rail 22 est montré sur la Figure 1.
- La référence 26 désigne une tige de perçage, encore appelée "tige perdue", utilisée dans ledit "procédé de la tige perdue" décrit dans le préambule.
- A l'avant de la machine on voit un appui 28 qui est de préférence un appui-écran du genre proposé par la demande de brevet européen EP 0 064 644. Celui-ci comporte deux volets montés à l'avant de l'affût 20, c'est-à-dire en face du trou de coulée lorsque la machine est en position opérative. Ces volets peuvent pivoter entre une position ouverte facilitant l'engagement et la saisie de la tige 26 en vue de l'extraction de celle-ci et une position fermée dans laquelle ils définissent une ouverture de support de la tige 26. Les deux volets constituent ainsi un appui et forment en même temps un bouclier de protection contre les éclaboussures provenant du jet sortant du trou de coulée lors de l'ouverture de ce dernier.
- Entre les deux poutres 20a et 20b est montée, parallèlement aux rails 22 et 24, au moins une chaîne sans fin 44. Cette chaîne 44 est tendue entre une roue dentée menée 45 montée à l'avant de l'affût 20 et une roue dentée menante 46 montée à l'arrière de l'affût 20. La roue menante 46 est entraînée par au moins un moteur 42, fixé sur l'affût 20.
- Il s'agit de préférence d'un moteur hydraulique dont le sens de rotation peut être inversé par un système de commande adapté.
- La référence 34 désigne une pince destinée à l'introduction et l'extraction de la tige 26. Il s'agit de préférence de la pince décrite plus loin. La pince 34 est supportée par un chariot 36 coulissant librement le long de l'affût 20, par exemple à l'aide des patins 37 guidés dans les rails 22 et 24 montés sur les deux poutres 20a et 20b de l'affût 20. Le chariot 36 est fixé à la chaîne sans fin 44 et peut être entraîné par celle-ci entre une butée 50 montée à l'avant de l'affût 20 et une butée 51 montée à l'arrière de l'affût 20 et vice versa. La course entre les deux butées 50 et 51 est approximativement égale à la longueur de la tige.
- On voit sur la Figure 1 que le chariot 36 peut également supporter un organe de travail 32. Cet organe de travail qui est muni d'un accouplement 30 pour un foret classique comporte usuellement une foreuse rotative à percussion. Sa présence se justifie pour pouvoir forer, le cas échéant, un trou de coulée avec le foret classique. Il convient cependant de souligner que l'organe de travail 32 n'est pas utilisé dans le procédé de la tige perdue et qu'il pourrait être enlevé si le forage classique du trou de coulée n'est jamais utilisé, ou si ce forage peut être effectué d'une autre manière. Bien entendu l'organe de travail 32 pourrait aussi disposer de son propre chariot et de son propre moyen d'entraînement.
- On va maintenant décrire d'autres caractéristiques de la machine selon la présente invention et étudier en même temps son fonctionnement pour introduire la tige 26 dans le trou de coulée et pour l'en extraire.
- De préférence la tige 26 est chargée dans la machine lorsque celle-ci se trouve dans la position de garage et lorsque la pince 34 occupe une position à l'arrière de l'affût (cf. Figure 1).
- Le chargement est réalisé en enfilant la tige 26 dans la pince 34 et en l'introduisant dans plusieurs guides intermédiaires (551, 552, 553), qui sont placés à plusieurs endroits quasi équidistants entre eux sur l'affût 20.
- Ces guides (55i) ont pour but de prévenir un flambage de la tige 26 lorsque la pince 34 applique une poussée axiale sur celle-ci lors de l'opération d'introduction.
- Il convient de noter que le nombre des guides intermédiaires ainsi que leurs espacements seront déterminés en fonction des caractéristiques de la tige (diamètre, longueur, matériau,...) et de l'effort nécessaire pour introduire la tige 26 dans la masse de bouchage. Cet effort est principalement déterminé par les caractéristiques de la masse de bouchage et, entre autres, par sa vitesse de durcissement.
- Pour être efficace, chaque guide (55i) doit cerner la tige 26 de façon à éviter tout échappement latéral de cette dernière lorsque celle-ci est soumise à une poussée axiale à son extrémité opposée au trou de coulée. De plus la distance entre deux guides successifs ne doit pas être trop grande, si non on risque d'avoir un flambage de la tige 26 entre deux guides (55i), ce qui peut conduire à la limite à un blocage complet de la tige entre ces deux guides.
- Pour pouvoir appliquer la présente méthode lors de l'introduction d'une tige, on est forcé d'enlever successivement lesdits guides intermédiaires (551, 552, 553) de la trajectoire de la pince 34 au fur et à mesure de son avancement vers l'avant de l'affût 20. Ceci n'est pas gênant en soi pour la réussite de la présente méthode, car plus la pince 34 avance, plus la longueur de la tige diminue et moins de guides intermédiaires sont nécessaires. Il serait cependant fastidieux d'arrêter chaque fois l'avancement de la pince 34 en face d'un guide pour démonter ce dernier manuellement. La présente invention présente ainsi des solutions pour enlever automatiquement ces guides intermédiaires lorsque la pince 34 avance vers l'avant de l'affût 20 pour enfoncer la tige guidée, par une poussée axiale sur son extrémité libre, dans la masse de bouchage.
- Dans une première solution, on propose d'utiliser des guides arrangés de façon coulissante sur l'affût 20. Ces guides (551, 552, 553) seront alors poussés par la pince 34 ou le chariot 36 vers l'avant de l'affût 20 au fur et à mesure que l'introduction de la tige 26 progresse, c'est-à-dire que la pince 34 avance.
- C'est-à-dire que le chariot 36 rencontre d'abord le guide 553 sur sa trajectoire, il prend appui sur celui-ci et le pousse devant soi. Après une certaine distance le guide 553 prend appui sur le guide 552 et le chariot pousse maintenant les deux guides 553 et 552 devant soi. La Figure 2 montre la fin de l'opération d'introduction. Le chariot 36 est à l'arrêt contre la butée 50 et les trois guides intermédiaires 551, 552, 553 sont situés, l'un contre l'autre, en position de garage devant le chariot 36.
- La Figure 3 montre une exécution préférentielle d'un guide coulissant. Il comporte un crochet 56 qui est par exemple engagé avec des rainures dans son pieds 57 entre les semelles inférieures des poutres 20a et 20b formant l'affût. Il est à remarquer que le montage du crochet doit permettre un coulissement de celui-ci sur l'affût 20, tout en évitant un gauchissement du crochet lorsqu'il est soumis à des efforts désaxés.
- Afin de pouvoir loger la tige 26 facilement dans le crochet 56, celui-ci comporte une encoche latérale définie par deux bords horizontaux qui sont espacés d'une distance légèrement plus grande que le diamètre de la tige 26. Avant de commencer l'opération d'introduction de la tige 26 dans le trou de coulée cette encoche latérale est fermée à l'aide d'une pièce 58 qui est perpendiculaire aux deux bords horizontaux, afin de bien cerner la tige 26 et d'éviter que celle-ci ne puisse s'échapper latéralement du crochet 56. La pièce 58 peut être articulée sur le crochet 56 et peut être munie avantageusement d'une manette 59 pour pouvoir aisément fermer et ouvrir manuellement ladite encoche latérale. Il serait cependant aussi possible d'automatiser entièrement cette ouverture et fermeture de ladite encoche.
- Dans une variante d'exécution desdits guides ces derniers sont constitués de deux moitiés symétriques qui peuvent être écartées latéralement de la tige 26 lors de l'approche de la pince 34. Du point de vue fonctionnement cette variante est strictement équivalente à la variante prédécrite des guides coulissants; elle ne sera donc pas décrite en détail ci-après.
- Il sera apprécié que la présente invention propose aussi une exécution préférentielle qui permet de ramener les guides (55i) de leur position de garage à l'avant de l'affût, qu'ils occupent à la fin de l'opération d'introduction de la tige dans la masse de bouchage, dans leur position opérative qu'ils doivent occuper au début de ladite opération d'introduction.
- Sur la Figure 1 on voit à cette fin des doigts 531, 532, 533 équidistants qui sont solidaires de la chaîne 44. Ces doigts prennent appui sur les guides coulissants 551, 552, 553 lorsque la chaîne 44 fait marche arrière, c'est-à-dire lorsque le chariot 34 est ramené de l'avant de l'affût vers l'arrière de l'affût. Ce dispositif permet donc un réagencement automatique des guides coulissants 551, 552, 553 en fin d'opération d'introduction de la tige, par un simple recul du chariot 36. Un effet analogue peut d'ailleurs être obtenu en reliant les guides coulissants 551, 552, 553 entre eux et au chariot 36 par des tiges 541, 542, 543, guidées dans des oeillets 60, 60' solidaires des crochets 56 (cf. Figures 3 et 4). Ces tiges pourraient bien entendu aussi être remplacées par des chaînes ou des tiges télescopiques.
- La pince 34 utilisée préférentiellement sur une machine selon la présente invention est montrée sur les figures 5, 5a, 6 et 6a.
- Cette pince 34 comporte un corps de pince 75 traversé axialement par un alésage ou canal 74 ayant un diamètre légèrement plus grand que la tige 26. On voit qu'il s'agit d'une pince uni-directionnelle conçue pour l'extraction de la tige 26, c'est-à-dire qu'elle comporte 2 mâchoires 70, 72 disposées symétriquement autour du canal axial 74 et déplaçables obliquement vers l'axe de ce canal 74 dans la direction de l'avant de l'affût. Il s'ensuit que sous l'action d'une traction vers l'arrière de l'affût, permettant l'opération et l'extraction de la tige, les mâchoires 70, 72 mordent automatiquement dans l'extrémité de la tige 26 placée dans le canal 74 et assurent ainsi un accouplement parfait de la pince 34 avec la tige 26. Tel n'est cependant pas le cas lors de l'introduction de la tige.
- Grâce à un astuce proposé par la présente invention, cette pince uni-directionnelle peut cependant aussi être utilisée avec la présente machine pour l'introduction de la tige 26 dans la masse de bouchage. A cette fin la présente invention propose d'aménager dans le canal 74, derrière les mâchoires 70, un arrêt mécanique afin de fournir un point d'appui pour la tige 26 lors de ladite opération d'introduction.
- Il est plus précisément proposé de réaliser cet arrêt mécanique dans le canal 74 de façon qu'il soit facilement amovible. On peut ainsi traverser ladite pince 34 avec un foret classique 27, lorsqu'on doit effectuer un forage avec l'organe de travail 32 placé à l'arrière de la pince 34, tel que montré sur les Figures 6 et 6a.
- Sur les Figures 6 et 6a on voit que cet arrêt mécanique amovible est réalisé en introduisant une clavette 78 dans une mortaise 76 qui traverse perpendiculairement le canal 74. Cette clavette 78, qui a une hauteur légèrement plus grande que le diamètre de la tige 26, est sécurisée en 80 contre un déplacement intempestif. Il est cependant aussi envisageable de réaliser cet arrêt mécanique à l'aide d'une clavette 78 actionnée par exemple par un circuit pneumatique, ce qui éviterait une intervention humaine sur la pince même pour fermer ou ouvrir ledit canal 74.
- Sur les Figures 6 et 6a on voit que pour une opération de forage ladite clavette 78 est enlevée. Le foret 27 peut ainsi traverser la pince 34 pour être introduit dans l'accouplement 30 de l'organe de travail 32, où il est bloqué par un arrêt anti-giratoire 80.
- En revenant audit procédé de la tige perdue, et plus précisément à l'opération d'introduction de la tige 26 dans la masse de bouchage semi-durcie, on constate que lorsque la tige 26 est enfilée dans la pince 34 dans laquelle la clavette 78 est en place, et lorsque tous les guides intermédiaires sont fermés et agencés convenablement, on peut actionner le moteur 42 pour faire avancer la pince 34 et pousser ainsi la tige 26 dans la masse de bouchage. Vu que la tige 26 est cernée à plusieurs endroits par les guides 551, 552, 553, elle ne risque pas de flamber, bien qu'elle soit soumise à un effort de poussée axiale appréciable. Au fur et à mesure que le chariot 36 avance, la tige 26 s'enfonce dans la masse de bouchage, et les guides intermédiaires 55i qui gênent cet avancement sont soit poussés vers l'avant, comme décrit ci-avant, soit écartés latéralement.
- Pour l'opération d'extraction de la tige 26, l'extrémité libre de cette dernière est enfilée dans la pince 34 qui se trouve à l'arrêt contre la butée 50. La pince 34 est fermée en actionnant les mâchoires 70 et 72 qui agrippent ladite extrémité de la tige. Puis on actionne le moteur 42 pour retirer le chariot 36 vers la butée 51. On n'a naturellement pas besoin des guides intermédiaires 551, 552, 553, car la tige n'est pas soumise à une compression mais à une traction. Ces guides servent uniquement d'appuis intermédiaires à la tige au fur et à mesure que cette dernière est retirée du trou de coulée. Il est encore important de noter que dans la dernière phase de l'extraction, l'appui-écran 28 est de préférence fermé de façon à protéger l'avant de l'affût contre des éclaboussures.
- La présente invention propose une machine qui permet d'introduire une tige de perçage dans la masse de bouchage sans percuteur, en exerçant sur l'extrémité de cette dernière une simple poussée axiale puissante, ce qui a été jugé comme non envisageable jusqu'à présent. De plus cette machine se distingue par une conception simple et robuste, et il sera entre autres apprécié qu'elle assure une meilleure protection de l'environnement par un fonctionnement quasi silencieux.
Claims (8)
- Machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve, comprenantun affût (20) pour supporter soit une tige (26) de perçage, soit un foret (27), ledit affût (20) comprenant une extrémité avant qui peut être agencée en face du trou de coulée et une extrémité arrière axialement opposée à l'extrémité avant,une foreuse (32) avec un accouplement (30) qui est conçu pour recevoir et entraîner en rotation le foret (27), ladite foreuse (32) étant montée de façon coulissante sur l'affût (20),un moyen d'entraînement (42, 44) monté sur l'affût (20) de façon à développer un effort de traction, respectivement de poussée parallèlement à l'affût (20),une pince (34) montée sur l'affût (20) entre l'extrémité avant de celui-ci et la foreuse (32) et connectée au moyen d'entraînement (42, 40), ladite pince (34) comprenant un corps (75), qui est traversé axialement par un canal (74) ayant un diamètre légèrement plus grand que la tige (26) et le foret (27), et des mâchoires déplaçables (70, 72), qui sont agencées autour du canal (74) de façon à pouvoir agripper l'extrémité arrière de la tige (26) engagée dans le canal (74) pour lui transmettre un important effort de traction lorsque la pince (34) est déplacée en direction de l'extrémité arrière de l'affût (20),caractériséeen ce que la pince (34) est déplaçable par ledit moyen d'entraînement (42, 44) le long de l'affût (20) sur une longueur qui correspond approximativement à la longueur de la tige (26),en ce qu'une clavette (78) est engageable dans un logement (76) du corps (75) de la pince (34) de façon à obturer axialement le canal (74) et à pouvoir transmettre à l'extrémité arrière de la tige (26) engagée dans le canal (74) un effort de poussée axiale lorsque la pince (34) est déplacée en direction de l'extrémité avant de l'affût (20),en ce que ladite clavette (78) libère lorsqu'elle est retirée de son logement (76) le canal (74) de la pince (34), de façon à pouvoir traverser ce canal (74) avec le foret (27) et accoupler ce dernier à l'accouplement (30) de la foreuse (32) située entre la pince (34) et l'extrémité arrière de l'affût (20),en ce que des guides (55i) intermédiaires sont montés sur l'affût (20) entre l'extrémité avant de celui-ci et la pince (34), lesdits guides (55i) ayant sur l'affût des positions opérationnelles, dans lesquelles ils cernent la tige (26) à plusieurs endroits espacés axialement lors de son introduction dans le trou de coulée préalablement obturé avec la masse de bouchage, et des positions de garage dans lesquelles ils ne gênent pas l'avancement de ladite pince (34) vers l'extrémité avant de l'affût (20), eten ce que ces guides intermédiaires (55i) sont, au fur et à mesure de l'avancement de la pince (34) en direction de l'extrémité avant de l'affût (20), déplaçable desdites positions opérationnelles dans lesdites positions de garage.
- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits guides (55i) sont coulissants sur l'affût.
- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits guides intermédiaires (55i) sont montés sur l'affût (20) de façon à être poussés par ladite pince (34) de leur position opérationnelle initiale vers une position de garage à l'avant de l'affût, au fur et à mesure que ladite pince (34) avance vers l'avant de l'affût (20).
- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque guide intermédiaire (55i) est entraînable par ledit moyen d'entraînement de la position de garage à l'avant de l'affût (20) vers sa position opérationnelle initiale, au fur et à mesure que ladite pince (34) recule de l'avant vers l'arrière de l'affût (20).
- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits guides intermédiaires (55i) sont constitués de crochets (56) coulissant sur l'affût (20) et disposant d'une encoche latérale permettant d'y loger la tige (26), et en ce que ladite encoche latérale est munie d'une pièce (58) permettant sa fermeture latérale après y avoir logé la tige (26).
- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit moyen d'entraînement monté sur l'affût (20) comprend au moins une chaîne sans fin (44) installée axialement sur l'affût (20) et au moins un moteur d'entraînement (42) dont le sens de rotation peut être inversé.
- Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moteur (42) est un moteur hydraulique.
- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractériséeen ce que la pince (34) et la foreuse (32) sont supportées par un chariot commun (36) qui est coulissant dans des rails (22, 24) de l'affût (20), eten ce que ce chariot (36) est connecté audit moyen d'entraînement (42, 44).
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