EP1214259B1

EP1214259B1 - Dispositif de dosage de matieres en vrac

Info

Publication number: EP1214259B1
Application number: EP00958504A
Authority: EP
Inventors: Emile Lonardi; Giovanni Cimenti
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2003-09-17
Anticipated expiration: 2020-08-28
Also published as: AU6999900A; CN1373728A; WO2001021510A1; ATE249989T1; DE60005377D1; CN1186238C; EP1214259A1; DE60005377T2; LU90442B1

Description

La présente invention concerne un dispositif de dosage de matières en vrac, notamment pour l'alimentation d'un haut fourneau.

Un tel organe de dosage de matières en vrac est présenté par exemple dans la demande de brevet EP-A-0 062 770, où il équipe l'orifice d'écoulement d'une enceinte de stockage qui est montée au dessus d'un four à cuve. Il est agencé dans l'axe du four et comporte, à l'intérieure d'une cage étanche, deux registres superposés en forme de calotte sphérique munis de découpes en forme de « V ». Les deux registres sont supportés d'un côté par un même arbre de pivotement autour duquel ils peuvent tourner librement. Cet arbre de pivotement est logé dans un premier palier de la cage étanche. Du côté diamétralement opposé à cet premier arbre, le registre supérieur est solidaire d'un arbre traversant coaxialement un arbre creux solidaire du registre inférieur. L'arbre creux est logé dans un deuxième palier de la cage étanche. Un mécanisme d'entraínement, logé à l'extérieur de la cage étanche, actionne les deux arbres coaxiaux et permet ainsi de déplacer les deux registres en synchronisme et en sens opposés. Un tel mécanisme d'entraínement est par exemple décrit dans la demande de brevet EP-A-0 134 918.

Lorsqu'on actionne les deux registres en synchronisme et en sens opposés, les deux découpes conjuguent leurs effets pour déterminer et varier la section d'écoulement, ce qui permet un écoulement de matière symétrique autour de l'axe du four. Mais un tel organe de dosage est volumineux et le remplacement des registres est complexe. Or, dans une installation de chargement d'un four à cuve, les deux registres sont manifestement des pièces d'usure qui doivent être remplacées de temps en temps. D'où l'intérêt de faciliter leur remplacement.

Un dispositif selon le préambule de la revendication 1 est divulgé dans le document GB-A-2 196 931.

L'objet de la présente invention est dès lors de proposer un dispositif de dosage avec des registres facilement remplaçables. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un dispositif de dosage selon la revendication 1.

Un dispositif de dosage de matière selon l'invention comprend un premier et un deuxième registre rotatif. Des arbres disposés de part et d'autre des registres supportent les deux registres et permettent leur rotation autour d'un axe commun de rotation. Un premier de ces arbres est agencé d'un côté des deux registres, et un deuxième de ces arbres est agencé du côté opposé. Un mécanisme d'entraínement est connecté aux arbres pour faire tourner des deux registres en sens opposés. Selon un aspect important de l'invention, chaque registre rotatif est supporté par un premier bras de suspension et par un deuxième bras de suspension, qui s'étendent de part et d'autre du registre respectif. Le premier arbre et le deuxième arbre sont entraínés en sens opposés par le mécanisme d'entraínement. Le premier bras de suspension du premier registre est fixé de façon détachable au premier arbre et le premier bras de suspension du deuxième registre est fixé de façon détachable au deuxième arbre. Le deuxième bras de suspension du deuxième registre est connecté de façon articulée au premier bras de suspension du premier registre et le deuxième bras de suspension du premier registre est connecté de façon articulée au premier bras de suspension du deuxième registre. On forme ainsi une unité de registres démontable en bloc, et donc facilement remplaçable. Pour démonter l'unité de registres en bloc, il suffit de détacher le bras de suspension du premier registre du premier arbre et le premier bras de suspension du deuxième registre du deuxième arbre. Ensuite on peut retirer l'unité de registres, soit vers le haut, soit vers le bas.

Selon un mode de réalisation préféré, le premier bras de suspension du premier registre comprend une première bride de fixation et le premier arbre comprend une première contre-bride. La première bride est fixée de façon détachable, face contre face, sur ladite première contre-bride. De plus, la première bride comprend un premier pivot faisant saillie du côté opposé à ladite première contre-bride. Le deuxième bras du deuxième registre est articulé sur ledit premier pivot. De manière similaire, le premier bras de suspension du deuxième registre comprend une deuxième bride de fixation et le deuxième arbre comprend une deuxième contre-bride. La deuxième bride est fixée de façon détachable, face contre face, sur ladite deuxième contre-bride. De plus, la deuxième bride comprend un deuxième pivot faisant saillie du côté opposé à ladite deuxième contre-bride. Le deuxième bras du premier registre est articulé sur ledit deuxième pivot. Grâce aux brides et contre-brides, les premiers bras de chaque registre sont rapidement démontés de leur arbre respectif. En effet, il suffit de détacher les bride et les contre-brides, par exemple en dévissant des boulons, puis d'extraire l'unité de registres vers le haut ou vers le bas.

Avantageusement, on prévoit un espace axial sur le premier pivot entre le deuxième bras du deuxième registre et le premier bras du premier registre. Respectivement, on prévoit un espace axial sur le deuxième pivot entre le deuxième bras du premier registre et le premier bras du deuxième registre. Lors du démontage des registres, on peut pousser les deux premier bras de suspension l'un vers l'autre en faisant glisser les deuxièmes bras de suspension sur leurs pivots respectifs. On réduit ainsi l'espace axial et on crée un jeu entre les brides et contre-brides, ce qui facilite l'extraction de l'unité de registres.

Dans une exécution particulièrement simple, les registres n'ont plus la forme d'une calotte sphérique, mais ils ont la forme d'une calotte cylindrique, qui est pourvue d'une découpe de forme adéquate, par exemple une découpe en forme de « V ».

Les registres en forme de calotte cylindrique sont de préférence associés à une tubulure d'écoulement, dont ils assurent l'obturation dans une position de fermeture. Dans cette position de fermeture, les registres se recouvrent partiellement et sont situés juste en dessous d'un bord inférieur de la tubulure d'écoulement. Ce bord inférieur a une forme cylindrique étagée qui épouse la forme des deux registres se recouvrant partiellement. Dans la position de fermeture, la matière ne peut donc pas s'écouler de la tubulure d'écoulement.

Selon un mode de réalisation préféré, le mécanisme d'entraínement comprend un arbre principal et deux bielles. Les deux arbres comprennent chacun une manivelle, et les bielles connectent l'arbre principal aux manivelles de façon à produire deux rotation de sens opposés. L'utilisation d'un arbre principal connecté aux deux arbres a l'avantage de provoquer une rotation en synchronisme des deux arbres. La rotation de l'arbre principal autour de son axe longitudinal peut être par exemple produite par un vérin hydraulique, qui permet une commande précise et directe du mouvement de rotation, dans un sens ou dans l'autre, suivant qu'il s'allonge ou rétrécit.

D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent:

Fig. 1:: vue en perspective d'un dispositif de dosage à registres selon l'invention ;
Fig.2:: vue en coupe partielle de la suspension des registres du dispositif de la Fig. 1;
Fig. 3:: vue arrière du dispositif de la Fig.1 pendant le démontage ;
Fig.4:: vue arrière du dispositif de la Fig. 1, montrant un mécanisme d'entraínement des registres ;
Fig. 5:: l'ensemble de la Fig. 4 vue de gauche ;
Fig.6:: l'ensemble de la Fig. 4 vue de droite ;
Fig.7:: vue en coupe du dispositif de dosage de la Fig. 1 en position fermée ;
Fig.8:: vue en coupe du dispositif de dosage de la Fig. 1 en position ouverte.

Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

La Fig.1 montre une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif de dosage 10 de matière en vrac selon l'invention. Un cône d'usure 12 d'une enceinte de stockage 14 se termine par une tubulure d'écoulement 16 cylindrique placée en amont et dans l'axe d'un four à cuve (non représenté). Le dispositif de dosage 10 est agencé sous l'enceinte de stockage 14, dans une cage étanche 17 (représentée par deux portions de paroi) située entre l'enceinte de stockage 14 et le four. Il comprend, en-dessous de l'extrémité inférieure de la tubulure d'écoulement 16, un premier registre ou registre supérieur 18 et un deuxième registre ou registre inférieur 20, placé en dessous du registre supérieur 18 (voir également Fig. 7). Deux arbres 24, 26, disposés de part et d'autre des registres 18, 20, supportent ces derniers et permettent leur rotation autour d'un axe commun de rotation 25 (voir également Fig. 3). Un mécanisme d'entraínement, qui n'est pas montré sur la Fig. 1, mais qui est repéré globalement par la référence 27 sur les Fig. 4 à 6, permet d'entraíner les deux arbres 24 et 26 en synchronisme et sens opposés de façon à ce que deux découpes en « V » 22 dans les registres 18, 20 déterminent une ouverture d'écoulement centrale en forme de losange entre les deux registres 18 et 20. Il sera noté que dans la Fig. 1, la découpe 22 du registre supérieur 18 est recouverte par le registre inférieur 20. Dans cette position des registres 18, 20, le dispositif de dosage 10 est dans une position de fermeture, empêchant totalement l'écoulement de matière hors de la tubulure d'écoulement 16.

Chaque registre 18, 20 est supporté par un premier bras de suspension et un deuxième bras de suspension, qui s'étendent de part et d'autre du registre respectif. Le premier bras de suspension 28 du registre supérieur 18 est fixé de façon détachable au premier arbre 24. Le premier bras de suspension 30 du registre inférieur 20 est fixé de façon détachable au deuxième arbre 26. Le deuxième bras de suspension 32 du registre inférieur 20 est articulé sur le premier bras de suspension 28 du registre supérieur 18, et le deuxième bras de suspension 34 du registre supérieur 18 est articulé sur le premier bras de suspension 30 du registre inférieur 20. Le mécanisme d'entraínement entraíne les deux arbres 24 et 26 en sens opposés, ce qui permet l'ouverture et la fermeture des deux registres.

La Fig.2 montre une vue en coupe partielle du côté du deuxième arbre 26. Le premier bras de suspension 30 du registre inférieur 20 se termine par une bride de fixation 36 qui est fixée de façon détachable, par exemple boulonnée, sur une contre-bride 38 du deuxième arbre 26. La bride 36 comprend un pivot 40 qui fait saillie du côté opposé à la contre-bride 38 et qui supporte de manière articulée le deuxième bras de suspension 34 du registre supérieur 18. La bride 36 et la contre-bride 38 sont exécutées sous la forme de deux plateaux fixés face contre face, dans un plan vertical. Le pivot 40 est fixé au centre de la bride 36, dans l'axe du deuxième arbre 26. Le deuxième bras de suspension 34 du registre supérieur 18 se termine par une patte de suspension 42 avec un alésage traversé par le pivot 40, de façon à être articulé sur ce pivot 40. Une douille 44 réduit les frottements.

Du côté opposé, c'est-à-dire au niveau du premier arbre 24, le montage est similaire (voir Fig.3). Le premier bras de suspension 28 du registre supérieur 18 se termine par une bride de fixation 46 qui est fixée sur une contre-bride 48 du premier arbre 24. La bride 46 comprend un pivot 50 qui fait saillie du côté opposé à la contre-bride 48 et qui supporte de manière articulée le deuxième bras de suspension 32 du registre inférieur 20. Le deuxième bras de suspension 32 du registre inférieur 20 se termine par une patte de suspension 52 avec un alésage muni d'une douille et traversé par le pivot 50.

Ainsi, chaque registre 18, 20 est porté par un premier bras de suspension qui se termine par une bride et par un deuxième bras de suspension qui se termine par une patte de support. Alors qu'un premier bras d'un registre est entraíné par un des arbres, ce même premier bras supporte de manière articulée le deuxième bras de l'autre registre. Ce montage donne une impression visuelle de croisement entre le premier bras de suspension d'un registre et le deuxième bras de suspension de l'autre registre.

Le démontage des registres 18, 20 du présent dispositif de dosage est très simple. II suffit de détacher, par exemple déboulonner, chaque bride 36, 46 de sa contre-bride 38, 48 respective, afin de désolidariser complètement chaque premier bras de suspension 28, 30 de son arbre 24, 26 respectif. Les bras de suspension 28, 30, 32, 34 avec les registres 18, 20 forment alors une unité de registres qui peut être extraite telle quelle, soit par le haut, soit par le bas de la cage étanche 17. Il n'est pas nécessaire de démonter les arbres 24, 26.

Sur la Fig.2, on remarque un espace axial sur le pivot 40 entre la bride 36 du premier bras de suspension 30 du registre inférieur 20 et la patte de support 42 du deuxième bras de suspension 34 du registre supérieur 18. Cet espace est évidemment également prévu du côté opposé, sur le pivot 50 de la bride 46 du premier bras de suspension 28 du registre supérieur 18. Une fois les brides détachées des contre-brides, on pousse les premier bras de suspension 28 et 30 l'un vers l'autre pour diminuer l'espace entre brides et pattes de support. Il apparaít ainsi un jeu entre les contre-brides des deux arbres, et l'unité de registres, c'est-à-dire les bras de suspension avec les registres, est plus facilement manoeuvrable.

Ce jeu est indiqué par le signe de référence X sur la Fig.3, qui montre une vue arrière de la Fig.1. Le cône d'usure 12 a été retiré en vue du démontage. Un bras de démontage 54 muni de deux crochets latéraux 56 permet d'extraire l'ensemble des premiers et deuxièmes bras de suspension 28, 30, 32 et 34 et des registres 18, 20 par le haut. Seuls les premiers bras 28 et 30 ont été déboulonnés puis poussés l'un vers l'autre. Les arbres 24 et 26 sont toujours en place. Les deuxième bras 32 resp. 34 glissent sur les pivots 50 resp. 40.

La Fig.4 est une autre vue arrière du dispositif de dosage 10 sur laquelle est représenté le mécanisme d'entraínement. Pour faciliter la rotation des arbres 24 et 26, chacun d'entre eux est porté par une boíte à roulements 58 logée dans la paroi de la cage étanche 17. Seule la partie de chaque arbre 24, 26 se terminant par la contre-bride 38, 48 débouche dans la cage étanche 17, le reste s'étend à l'extérieur de la cage 17. Un arbre principal 60, porté dans des paliers 62 à l'extérieur de la cage étanche 17, s'étend sur toute la largeur du dispositif de dosage 10 et commande la rotation des arbres 24 et 26 par l'intermédiaire de systèmes bielle-manivelle. Du côté de chaque arbre 24 resp. 26, une manivelle 64 resp. 66 relie l'arbre respectif à une extrémité d'une bielle 68 resp. 70, voir Fig.5 et 6. L'autre extrémité de la bielle 68 resp. 70 est reliée par une manivelle principale 72 resp. 74 à l'arbre principal 60. Un vérin hydraulique 76 est connecté à l'arbre principal 60 au moyen d'une manivelle de commande 78 et commande la rotation de l'arbre principal 60 dans les deux sens autour de son axe longitudinal. Evidemment, on peut remplacer le vérin 76 par d'autres moyens d'entraínement comme par exemple un moteur rotatif.

Le mécanisme d'entraínement est réglé de façon à ce qu'une rotation de l'arbre principal 60 produise une rotation des registres 18 et 20 en sens opposés. Lors de cette rotation, les deux découpes en forme de « V » 22 co-opèrent pour définir une ouverture d'écoulement centrale en forme de losange, dont la section de passage varie progressivement. Les Fig.5 et 6 montrent une vue de gauche, respectivement une vue de droite, de l'ensemble de la Fig.4. Les registres 18 et 20 sont dans la position de fermeture. Comme on le voit, un allongement du vérin engendre une rotation de l'arbre principal 60 dans le sens horaire, vu du côté de la Fig.5, qui provoque la rotation de la manivelle 64 et du registre supérieur 18 dans le sens horaire, comme indiqué par les flèches. Vu sur la Fig.6, la rotation de l'arbre principal 60 se fait en conséquence dans le sens inverse du sens horaire. La manivelle 66 et le registre inférieur 20 sont entraínés dans le sens horaire, comme indiqué par les flèches. Les deux registres 18 et 20 sont donc ouverts en synchronisme et en sens opposés.

Afin de faciliter le démontage à l'aide du bras de démontage 54, la patte de support 42 du deuxième bras de suspension 34 du registre supérieur 18 est munie d'un oeillet de manutention 80, comme on le voit sur la Fig.2. Cet oeillet de manutention 80 est munie d'un alésage 82 qui, dans la position de fermeture du dispositif de dosage 10, est aligné avec un alésage (non représenté) dans la bride 36. En insérant une tige de blocage (non représentée sur la Fig. 2) à travers ces deux alésages, on bloque le mouvement relatif des premier et deuxième bras de suspension 30 resp. 34 des deux registres 20 resp. 18. Comme on le voit sur la Fig. 3, la partie de la tige de blocage située entre la patte de support 42 et la bride 36 peut servir de point d'ancrage au crochet 56 du bras de démontage 54. On prévoira également une telle oeillet de manutention 80 sur l'autre patte de support 52, du côté du premier arbre 24. Un épaulement 84 du pivot 40 évite que la patte de fixation 42 ne se plaque contre la bride 36 lorsqu'on pousse les deux premiers bras 28 et 30 l'un vers l'autre, et préserve ainsi un point d'ancrage pour un crochet 56 du bras de démontage 54.

On notera également que tout le mécanisme d'entraínement est situé hors de la cage étanche 17. En fait, seuls les premiers 28, 30 et deuxièmes 32, 34 bras de suspension et les registres 18, 20 ainsi que les portions d'arbre 24, 26 portant les contre-brides 38, 48 sont situés dans la cage étanche 17 et exposés à l'atmosphère régnant à l'intérieur du four.

Les Fig.7 et 8 montrent une coupe partielle de la Fig.1 à travers le cône d'usure 12, perpendiculairement à l'axe de rotation commun indiqué par le signe de référence 86. Sur la Fig.8, le dispositif de dosage 10 est dans une position d'ouverture. On voit que le bord inférieur de la tubulure 16 définit deux surfaces cylindriques 88, 90, dont les axes sont confondus avec l'axe de rotation commun 25, mais qui ont des rayons de courbure différents. Le rayon de la première surface cylindrique 88 est légèrement inférieur au rayon de courbure intérieur de la calotte cylindrique 18. Le rayon de la deuxième surface cylindrique 90 est légèrement inférieur au rayon de courbure intérieur de la calotte cylindrique 20. De cette manière le bord inférieur de la tubulure 16 épouse parfaitement la forme intérieure des deux registres 18 et 20, lorsque ceux-ci se recouvrent partiellement en position de fermeture, tel que montré sur la Fig.7. La matière ne peut donc pas s'écouler entre le registre inférieur 20 et le bord inférieur de la tubulure d'écoulement 16.

Il sera encore noté que pour compenser la différence de longueur entre les bras de suspension 30, 32 du registre inférieur 20 et les bras de suspension 28, 34 du registre supérieur 18, l'axe commun de rotation 86 est décalé latéralement par rapport l'axe central 92 de la tubulure d'écoulement 16, du côté du registre supérieur 18. Ceci a pour effet de rendre le dispositif plus compact en position d'ouverture. Dans ce même contexte il sera aussi noté que le registre inférieur 20 doit avoir une amplitude de pivotement plus grande que le registre de pivotement supérieur 18. Ces amplitudes de pivotement différentes des deux registres 18, 20 sont par exemples déterminées par des longueurs différentes des leviers 64, 66.

Claims

Un dispositif de dosage de matière comprenant:

un premier (18) et un deuxième (20) registre rotatif ;

des arbres (24, 26) disposés de part et d'autre des registres (18, 20), pour supporter les deux registres (18, 20) et permettre leur rotation autour d'un

axe commun de rotation (25), un premier (24) desdits arbres étant agencé d'un côté des deux registres (18, 20) et un deuxième (26) desdits arbres étant agencé du côté opposé ; et

un mécanisme d'entraínement connecté aux arbres (24, 26) pour faire tourner des deux registres (18, 20) en sens opposés ;

ledit premier arbre (24) et ledit deuxième arbre (26) étant entraínés en sens opposés par ledit mécanisme d'entraínement;

caractérisé en ce que chaque registre rotatif (18, 20) est supporté par un premier bras de suspension (28, 30) et par un deuxième bras de suspension (32, 34), qui s'étendent de part et d'autre du registre respectif :
en ce que ledit premier bras de suspension (28) dudit premier registre (18) est fixé de façon détachable audit premier arbre (24);
en ce que ledit premier bras de suspension (30) dudit deuxième registre (20) est fixé de façon détachable audit deuxième arbre (26);
en ce que ledit deuxième bras de suspension (32) dudit deuxième registre (20) est connecté de façon articulée audit premier bras de suspension (28) dudit premier registre; et
en ce que ledit deuxième bras de suspension (34) dudit premier registre (18) est connecté de façon articulée audit premier bras de suspension (30) dudit deuxième registre (20).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé:

en ce que ledit premier bras de suspension (28) dudit premier registre (18) comprend une première bride de fixation (46) et ledit premier arbre (24) comprend une première contre-bride (48), ladite première bride (46) étant fixée de façon détachable sur ladite première contre-bride (48);

en ce que ladite première bride (46) comprend un premier pivot (50) faisant saillie du côté opposé à ladite première contre-bride (48), ledit deuxième bras de suspension (32) dudit deuxième registre (20) étant articulé sur ledit premier pivot (50).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé:

en ce que ledit premier bras de suspension (30) dudit deuxième registre (20) comprend une deuxième bride de fixation (36) et ledit deuxième arbre (26) comprend une deuxième contre-bride (38), ladite deuxième bride (36) étant fixée de façon détachable sur ladite deuxième contre-bride (38);

en ce que ladite deuxième bride (36) comprend un deuxième pivot (40) faisant saillie du côté opposé à ladite deuxième contre-bride (38), ledit deuxième bras de suspension (34) dudit premier registre (18) étant articulé sur ledit deuxième pivot (40).
Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par un espace axial sur ledit premier pivot (50) entre ledit deuxième bras de suspension (32) dudit deuxième registre (20) et ledit premier bras de suspension (28) dudit premier registre (18), respectivement par un espace axial sur ledit deuxième pivot (40) entre ledit deuxième bras de suspension (34) dudit premier registre (18) et ledit premier bras de suspension (30) dudit deuxième registre (20).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits registres (18, 20) ont la forme d'une calotte cylindrique.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraínement comprend un arbre principal (60) et deux bielles (68, 70),
en ce que les deux arbres comprennent chacun une manivelle (64, 66);
lesdites bielles (68, 70) connectant le dit arbre principal (60) auxdites manivelles (64, 66) de façon à produire deux rotation de sens opposés.
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraínement comprend un vérin hydraulique (76) pour provoquer la rotation de l'arbre principal (60) autour de son axe longitudinal.
Dispositif selon la revendication 5, comprenant en outre une tubulure d'écoulement (16) munie d'un bord inférieur, caractérisé en ce que lesdits registres (18, 20) présentent une position de fermeture dans laquelle ils se recouvrent partiellement juste en dessous du bord inférieur de la tubulure d'écoulement (16), ledit bord inférieur ayant une forme cylindrique étagée qui épouse la forme des deux registres se recouvrant partiellement.