LU88014A1 - Dispositif d'accouplement automatique entre des conduites sur une station de traitement et une poche métallurgique - Google Patents

Description

REVENDICATION DE LA PRIORITE de la demande de brevet / du modèle d'utilité Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande de

BREVET D'INVENTION au

Luxembourg au nom de: PAUL WURTH S.A.

32, rue d'Alsace L-1122 LUXEMBOURG pour: Dispositif d'accouplement automatique entre des conduites sur une station de traitement et une poche métallurgique t

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT AUTOMATIQUE ENTRE DES CONDUITES SUR UNE STATION DE TRAITEMENT ET UNE POCHE METALLURGIQUE

La présente invention concerne un dispositif d'accouplement automatique, entre des conduites sur une station de traitement métallurgique et des conduites sur une poche métallurgique, constitué d'un demi-accouplement associé à la station de traitement et d'un demi-accouplement associé à la poche, ces derniers s'accouplant automatiquement lorsque la poche est déposée sur son siège aménagé sur la station de traitement. Elle concerne en particulier un raccord automatique pour l'injection de gaz dans la poche métallurgique, constitué d'un demi-accouplement à raccord mâle associé aux conduites d'alimentation de gaz sur la station de traitement et d'un demi-accouplement à raccord femelle associé aux conduites de gaz sur la poche.

Il est bien connu de traiter l'acier pour des besoins métallurgiques en injectant un ou plusieurs gaz à travers des pierres poreuses du fond d'une poche. A cet effet la poche est généralement déposée dans une station de traitement équipée des alimentations en gaz nécessaires.

Pour des raisons évidentes de sécurité et de gain de temps il convient d'éviter toute intervention manuelle dans l'opération de raccordement de la poche au système de distribution de gaz.

Ainsi les dispositifs décrits dans les brevets LU-87082 et LU-87868, sont des raccords rapides à simple respectivement à double fluide qui réalisent le raccordement automatique des conduites d'alimentation de gaz installées sur la station de traitement aux conduites de gaz équipant la poche, au moment où cette dernière est déposée sur son siège dans la station de traitement.

Dans les deux brevets précités le dispositif d'accouplement se compose d'un demi-accouplement avec un raccord femelle, fixé sur la poche et d'un demi-accouplement avec un raccord mâle, fixé sur le châssis de la station de traitement à l'endroit même où l'accouplement doit se réaliser lorsque la poche est déposée sur son siège.

Dans un environnement métallurgique rude et pollué les techniques précitées, et en général tous les systèmes de raccords automatiques de conduites quelconques fonctionnant suivant un principe analogue, ont cependant l'inconvénient que le demi-accouplement, fixé sur la station de traitement à l'endroit même de l'accouplement, est, en position découplée, exposé aux éclaboussures et projections de produits en fusion, aux poussières et aux chocs mécaniques. Il est évident que tout encrassement et endommagement des différents éléments du demi-accouplement associé à la station de traitement mettent en péril le bon fonctionnement du raccord automatique et en réduisent sensiblement la durée de vie.

En position accouplée, lorsque la poche est posée sur son siège, le risque d'endommagement et d'encrassement des parties sensibles est par contre de loin inférieur, sinon négligeable. L'objectif de la présente invention est de procurer au demi-accouplement associé à la station de traitement une protection qui devient automatiquement efficace dès que le découplement avec le demi-accouplement associé à la poche a lieu, c'est-à-dire dès que cette dernière est sortie de la station de traitement. Il va de soi que cette protection ne devra en aucun cas entraver le bon fonctionnement de l'opération de raccordement automatique des conduites lorsque la poche est déposée dans la station de traitement.

Cet objectif est atteint selon la présente invention par un dispositif d'accouplement automatique entre des conduites sur une station de traitement métallurgique et des conduites sur une poche métallurgique, constituée d'un demi-accouplement associé à la station de traitement et d'un demi-accouplement associé à la poche, ces derniers s'accouplant automatiquement lorsque la poche est déposée sur son siège aménagé sur la station de traitement avec les éléments caractéristiques suivants : un élément mobile supportant le demi-accouplement associé à la station de traitement et disposant d'une position d'attente protégée sur cette station; des premiers moyens pour amener automatiquement ce demi-accouplement monté sur l'élément mobile en position d'accouplement au moment où la poche va être déposée sur son siège aménagé sur la station de traitement; des seconds moyens pour le rappeler automatiquement en position d'attente protégée au moment où la poche va être retirée de son siège. Même si la présente invention a été plus spécialement conçue pour un raccord automatique pour conduites de gaz, il est cependant évident que l'invention pourra aussi s'appliquer à des raccords automatiques pour des conduites d'autres fluides, voire même des conduites électriques.

La présente invention peut être avantageusement réalisée avec des moyens essentiellement mécaniques dont le fonctionnement ne nécessite aucune énergie auxiliaire. Elle sera préférentiellement réalisée avec des éléments mécaniques simples et robustes, tels qu'un levier, un contre-poids, un ressort de rappel, des câbles de commande, des poulies de renvoi, des amortisseurs à ressorts, etc, de façon a garantir dans un environnement métallurgique rude et pollué un fonctionnement fiable avec un minimum d'entretien.

Le choix des éléments et leur agencement sur la station de traitement est fonction des contraintes géométriques sur cette dernière.

Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit élément mobile supportant le demi-accouplement associé à la station de traitement est constitué d'un chariot à galets qui coulisse sur un rail solidaire de la station de traitement. Pour d'autres géométries de la station de traitement, il pourrait cependant être avantageux de réaliser ledit élément mobile au moyen d'un bras fixé sur la station de traitement à l'aide d'une articulation cylindrique. Le fonctionnement de la présente invention resterait le même, le mouvement de translation sur rail serait simplement remplacé par un mouvement de pivotement en dedans et en dehors d'une position d'attente protégée, ce pivotement étant toujours commandé par lesdits premiers et seconds moyens de la présente invention.

Il en est de même pour lesdits seconds moyens qui dans l'exécution préférentielle sont constitués d'un contrepoids qui ramène l'élément mobile en position d'attente protégée lorsque la poche est sortie de son siège. Pour d'autres contraintes géométriques sur la station de traitement, il pourrait par contre être avantageux d'utiliser pour lesdits seconds moyens un ressort de rappel possédant la même fonction que le contre-poids susmentionné . D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré retenu pour une géométrie donnée de la station de traitement. Ce mode d'exécution est présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés.

La Figure 1 représente une vue en élévation d'une station de traitement métallurgique avec poche. Dans cette vue est dessinée une coupe oblique AA qui est ramenée dans le plan d'élévation par rotation. Cette figure a pour but de montrer dans un plan vertical le positionnement des principaux éléments de l'invention.

La Figure 2 représente une vue en plan du même ensemble.

La Figure 3 représente un détail de la coupe oblique AA montrant le chariot (avec le demi-accouplement inférieur) monté sur le rail de translation. Le demi-accouplement inférieur se trouve en position d'accouplement, le demi-accouplement supérieur n'est pas représenté.

La Figure 4 représente une coupe par un plan perpendiculaire au plan AA.

La Figure 5 représente en détail une vue en élévation du système de commande par levier.

Dans la Figure 1 une poche métallurgique 1 est complètement engagée dans une station de traitement 2 et repose sur un siège 3 de cette station de traitement. Les éléments 4 et 5 sont des demi-accouplements inférieur 4 et supérieur 5 d'un raccord rapide double flux pour le raccordement automatique et simultané de la poche métallurgique 1 à deux réseaux de gaz différents, tel que décrits dans le brevet LU-87868. La présente invention pourra cependant aussi s'appliquer avantageusement à d'autres types de raccords rapides réalisant un accouplement automatique lorsque la poche 1 pénètre dans son siège.

Le demi-accouplement supérieur 5 est fixé sur l'enveloppe extérieure de la poche 1. Tel qu'il ressort plus clairement de la Figure 3, on voit que le demi-accouplement inférieur 4, composé essentiellement d'un corps 10 sur lequel est monté son raccord mâle 8 raccordé à un ou plusieurs tuyaux d'alimentation en fluide 11, est monté en porte-à-faux sur un chariot mobile 6. Le montage du demi-accouplement inférieur 4 sur le chariot 6 se réalise de préférence de façon démontable par l'intermédiaire d'une articulation en chape à axe vertical 7 permettant un léger déplacement angulaire. De ce fait il dispose ainsi d'un degré de liberté dans un plan horizontal pour équilibrer des défauts d'alignement lors de l'accouplement. Un second degré de liberté dans le même plan, mais perpendiculaire au premier, est donné dans l'exécution représentée sur la Figure 3 par un montage coulissant 8 dudit raccord mâle 9 sur le corps 10 du demi-accouplement inférieur 4. Ce second degré de liberté pourrait cependant aussi être obtenu selon un autre mode de réalisation en déterminant pour le chariot 6 une position d'accouplement à l'aide d'un butoir de fin de course muni d'un ressort (non représenté). Ce ressort a son axe de compression parallèle au déplacement du chariot et permet ainsi de compenser des défauts d'alignement dans la direction de déplacement du chariot lors de l'opération d'accouplement.

Le (ou les) tuyau(x) d'alimentation en fluide 11 du demi-accouplement inférieur 4 sont raccordés par des tuyaux flexibles (non représentés) au(x) réseau(x) de distribution de fluide.

Le chariot 6 est dans sa réalisation préférentielle un ensemble soudé composé de deux pièces 12 symétriques par rapport au plan vertical contenant l'axe du rail 15 (décrit ci-après) et réalisés en fers plats (voir la Figure 4), A leur extrémité inférieure est fixé un tenon 13 dans lequel est logé l'articulation verticale 7. A son extrémité supérieure le chariot 6 comporte de chaque côté une paire de galets 14. A l'aide de ces galets 14 le chariot 6 est suspendu sur un rail 15 à section en I qui est avantageusement réalisé en soudant deux profilés en U de chaque côté d'un fer plat 16 fixé sur une structure de support 17. L'axe du rail 15 coupe à angle droit l'axe vertical d'accouplement, déterminé par la position du demi accouplement supérieur 5 sur la poche 1 lorsque celle-ci a pris assise sur son siège. La structure 17 qui supporte le rail 15 est logée dans un vide entre le châssis de la station de traitement 2 et la poche 1. Elle est recouverte en haut par une tôle inclinée 18 et dispose latéralement, du côté de la poche 1, d'une protection par une tôle verticale 19.

Cet ensemble forme un auvent 20 qui protège le rail 15 sur toute sa longueur.

Lorsque le chariot est en position d'accouplement (A), (voir la Figure 3), seul le raccord inférieur 9, monté en porte-à-faux sur le chariot 6 sort de l'auvent, le chariot lui-même reste protégé par l'auvent (voir les Figures 2 et 3).

Les premiers moyens qui doivent amener le demi-accouplement 4 de sa position d'attente (B) en position d'accouplement (A) au moment où la poche 1 va être déposée sur son siège 3 aménagé sur la station de traitement 2 sont décrits ci-après en se référant aux Figures 2 et 5.

Dans la Figure 5 on voit un levier inter-appui à deux bras 24, 26 qui est muni d'une articulation en chape 22 à axe horizontal. La chape de l'articulation est montée sur le châssis de la station de traitement 2 de façon que le levier 21 puisse pivoter dans un plan vertical passant de préférence par l'axe vertical de la poche 1 installée dans son siège 3. Le levier 21 est avantageusement installé sous un auvent 23 qui le protège notamment contre des projections de matières en fusion. L'extrémité du bras 24 du levier inter-appui 21 se situe dans le chemin de pénétration de la poche 1 dans la station de traitement 2.

Le point de contact entre le levier 21 et la poche 1 est avantageusement constitué d'un galet 25, à axe horizontal, fixé à l'extrémité du bras de levier 24.

Le bras 26 du levier inter-appui 21 comprend à son extrémité un amortisseur à ressort 27 auquel est fixé un câble de commande 28. L'amortisseur à ressort 27 est de préférence articulé autour d'un axe horizontal afin d'assurer l'alignement avec le câble 28 pour les différentes positions du levier 21. L'autre extrémité du câble 28 est fixée au chariot 6. Le câble 28 est guidé par différentes poulies de déviation et de renvoi pour pouvoir exercer, lors d'une rotation positive (voir la Figure 5) du levier 21 autour de son axe 22, sur le chariot 6 une traction parallèle au rail 15 et de sens opposé à celle exercée par un contre-poids 31 via un câble de rappel 29.

Le fonctionnement des premiers moyens est le suivant : en descendant dans la station de traitement 2 la poche 1, suspendue à un pont roulant, prend à un endroit déterminé de sa trajectoire de descente, appui sur le galet 25 du bras de levier 24 qui est alors dans une position quasi horizontale, car le chariot 6 est dans sa position d'attente extrême (B) (voir la Figure 3) et le contrepoids 31 est complètement descendu. En continuant sa trajectoire verticale de descente la poche 1 fait pivoter le levier 21 autour de son axe d'articulation 22 dans le sens positif défini dans la Figure 5. L'autre bras de levier 26 exerce alors une traction via le câble 28 sur le chariot 6 pour le déplacer progressivement (et en synchronisme avec le mouvement de descente de la poche) de la position d'attente extrême (B) vers la position d'accouplement (A). En position (A) le chariot est immobilisé par un butoir de fin de course. Les dimensions du levier 21 et son point de fixation sont choisis de façon que la poche 1 doive encore parcourir, à ce moment, où le chariot 6 est déjà à l'arrêt, une distance verticale résiduelle légèrement supérieure à la cote de pénétration des deux demi-raccords de l'accouplement, l'un dans 1'autre.

Cette descente finale de la poche 1 provoque une rotation additionnelle du levier 21 dans le sens positif. Le chariot 6 étant bloqué en position d'accouplement (A) c'est essentiellement l'amortisseur à ressort 27 qui reprend la traction du levier 21 sur le câble 28 et évite ainsi une rupture de ce dernier.

Les seconds moyens qui assurent le rappel automatique en position d'attente protégée du demi-accouplement inférieur 4 monté sur le chariot 6 au moment où la poche 1 est retirée de son siège 3 seront décrits à l'aide des Figures 1 et 3.

Un câble de rappel 29 est fixé au chariot 6 à l'aide d'un dispositif de fixation approprié et est maintenu parallèle à l'axe du rail 15 par une poulie de déviation 30 qui est montée dans un évidement du châssis de la station de traitement 2. A l'autre bout du câble 29 est attaché un contre-poids 31 qui se déplace dans une caisse à contrepoids 32 dont l'axe vertical est avantageusement tangent à la poulie de déviation 30.

Dans la Figure 1 le chariot 6 est représenté dans sa position d'accouplement (A) et le contre-poids 31 est remonté au maximum. En effet, lors de sa course de sa position extrême d'attente (B) dans sa position d'accouplement (A), le chariot 6 a exercé une traction par le câble 29 sur le contre-poids 31 et l'a remonté dans sa position haute.

Lorsque la poche 1 est remontée moyennant le pont roulant en dehors de la station de traitement 2, le chariot 6 est bloqué pendant le mouvement initial de la poche par le demi-accouplement supérieur. Pendant cette phase initiale de la remontée de la poche c'est essentiellement l'amortisseur à ressort 27 qui, en restituant partiellement l'énergie emmagasinée lors de la dernière phase du mouvement descendant, fait suivre au bras 26 du levier 21 le mouvement ascendant de la poche. Dès que le demi-accouplement supérieur 5 est entièrement sorti du demi-accouplement inférieur 4, le chariot 6 est tiré par le contre-poids 31 de sa position d'accouplement (A) vers sa position extrême d'attente (B) dans laquelle le chariot 6 est arrêté par un butoir de fin de course.

Le mouvement de translation du chariot 6 de (A) en (B) est quasi synchrone au mouvement de remontée de la poche 1, vu que le galet 25 du bras de levier 21 prend constamment appui sur la poche 1 jusqu'au moment où le chariot 6 est arrêté par le butoir de fin de course dans sa position extrême d'attente (B). Le bras de levier 24 est alors de nouveau quasi horizontal.

Dans l'exécution préférentielle montrée sur les figures est représenté un certain nombre de poulies de déviation des câbles de commande 28, 29. Il est évident que l'emplacement et le nombre de ces poulies est fonction de la géométrie du châssis de la station de traitement 2, qui conditionne entre autres l'emplacement du levier 21, du contre-poids 31 et du rail 15 ainsi que le chemin préférentiel retenu pour le cheminement des câbles.

Il importe donc de noter que la solution représentée et décrite n'est qu'une réalisation préférentielle pour ce type de station de travail. D'autres géométries du châssis de la station de travail peuvent ainsi nécessiter un nombre plus élevé ou moins élevé de poulies de déviation qui seront fixées sur le châssis en fonction du cheminement retenu pour les câbles. Ce cheminement est notamment fonction des contraintes d'espace et de la transmission optimale des forces.

Claims (11)

1. Dispositif d'accouplement automatique entre des conduites sur une station de traitement métallurgique (2) et des conduites sur une poche métallurgique (1), constitué d'un demi-accouplement (4) associé à la station de traitement et d'un demi-accouplement (5) associé à la poche, ces derniers s'accouplant automatiquement lorsque la poche est déposée sur un siège (3) aménagé sur la station de traitement (2), caractérisé par un élément mobile (6) supportant le demi-accouplement (4) associé à la station de traitement (2) et disposant d'une position d'attente protégée sur cette station, par des premiers moyens pour amener automatiquement ce demi-accouplement (4) monté sur l'élément mobile (6) en position d'accouplement au moment où la poche ( 1 ) va être déposée sur son siège ( 3 ) aménagé sur la station de traitement (2) et par des seconds moyens pour rappeler ledit demi-accouplement (4) automatiquement en position d'attente protégée au moment où la poche (1) est retirée de son siège (3).

2. Dispositif d'accouplement automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits demi-accouplements (4, 5) constituent un raccord automatique entre des conduites pour l'injection de gaz dans une poche métallurgique.

3. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdits premiers ou seconds moyens sont des moyens essentiellement mécaniques dont le fonctionnement ne nécessite aucune énergie auxiliaire.

4. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que les premiers moyens sont constitués par un levier (21) actionné par le corps de la poche ( 1 ) lorsque celle-ci est placée sur son siège (3) sur la station de traitement (2).

5. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 1, 2, ou 3 caractérisé en ce que lesdits seconds moyens sont constitués par un contre-poids (31).

6. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que l'élément mobile supportant le demi-accouplement est un chariot (6) à galets (14) qui coulisse sur un rail (15) solidaire de la station de traitement (2).

7. Dispositif d'accouplement automatique selon la revendication 6 caractérisé en ce que le rail (15) est protégé sur toute sa longueur par un auvent (20).

8. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le demi-accouplement (4) est monté en porte-à-faux sur le chariot (6) par l'intermédiaire d'une articulation en chape (7) facilement démontable et dont l'axe est parallèle à l'axe d'accouplement.

9. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les premiers moyens, les seconds moyens et l'élément mobile supportant le demi-accouplement (4) associé à la station de traitement (2) sont avantageusement disposés dans des vides existants de la station de traitement (2) et qu'ils sont reliés entre-eux par des câbles de commande ( 28 ) et ( 29 ), dont le cheminement optimal du point de vue contraintes d'espace et transmission des forces est réalisé à l'aide de poulies de déviation montées sur la station de traitement (2).

10. Dispositif d'accouplement automatique selon les revendications 3, 4 et 9, caractérisé en ce que le câble (28) reliant le levier (21) à l'élément mobile comporte un amortisseur à ressort (27).

11. Dispositif d'accouplement automatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la position d'accouplement du chariot (6) est définie par un butoir de fin de course muni d'un ressort qui permet de compenser des défauts d'alignement dans la direction du rail.