LU88120A1 - Procede facilitant l'introduction d'une tige de percage dans un trou de coulee d'un four a cuve et pince speciale pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Description

PROCEDE FACILITANT L'INTRODUCTION D'UNE TIGE DE PERÇAGE DANS UN TROU DE COULEE D'UN FOUR A CUVE ET PINCE SPECIALE POOR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE

La présente invention concerne un procédé facilitant l'introduction d'une tige de perçage dans un trou de coulee d'un four à cuve avant le durcissement complet d'une masse de bouchage qu'on a préalablement injecte dans ledit trou. Cette introduction de la tige est realisee a l'aide d'une machine de perçage sous l'action d'un puissant moyen d'entraînement. L'invention concerne, par consequent, le procédé maintenant bien connu 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. L'ouverture du trou de coulée est réalisée en extrayant, au moment voulu, la tige de la masse de bouchage durcie.

Le plus souvent les machines utilisées pour la mise en oeuvre de ce procédé comportent un puissant percuteur pneumatique bi-directionnel, pour développer 1 energie nécessaire à l'introduction et à l'extraction de la tige.

Or, 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. materiel notamment à la pince d'accouplement avec la tige, qui est soumise de ce fait à une usure rapide. Il est de plus extrêmement bruyant, et ne remplit souvent pas les normes de plus en plus sévères visant une réduction du niveau sonore en milieu industriel.

Ainsi la tendance va a la suppression du percuteur bidirectionnel. Les machines de perçage de la prochaine génération travailleront avec des puissants moyens d'entraînement pour enfoncer, respectivement extraire ladite tige en force et sans vibrations d'un percuteur. L'extraction en force de la tige s'avère assez simple. En effet, on n'a qu'à solidariser fermement une pince de l'extrémité libre de la tige et de faire reculer cette pince axialement dans le prolongement de la tige, sous l'action d'un puissant moyen d'entraînement, par exemple un piston ou un moteur hydraulique. La tige sera ainsi extraite en force de la masse de bouchage durcie, sous l'effet d'un simple effort axial de traction, silencieusement et sans vibrations. L'opération d'introduction en force de la tige à l'aide de moyens équivalents est cependant moins facile. En effet, il ne suffit pas d'appliquer une poussée axiale importante sur une extrémité de la tige pour enfoncer l'autre extrémité dans la masse de bouchage en cours de durcissement.

Vu la longueur importante de la tige et le durcissement rapide de la masse de bouchage introduite préalablement dans le trou de coulée, cette tige serait rapidement soumise à un flambage et elle se bloquerait dans le trou de coulée, à moins qu'on ait pris des précautions spéciales. Ces précautions visent avant tout à réduire la longueur équivalente de flambage de la tige, c'est-a-dire la longueur fictive de cette dernière qui tient compte de l'influence de son mode de fixation et du mode d'application de la force sur la tendance au flambage.

Cette longueur longitudinale de flambage peut par exemple, être réduite en maintenant la tige dans l'axe de la force appliquée par des guides intermediaires. On obtient un effet analogue en appliquant la poussée axiale non à l'extrémité libre de la tige, mais de façon successive à l'aide d'un mouvement de va-et-vient de la pince, à une distance relativement faible du trou de coulée, tel que proposée pour la première fois dans le brevet luxembourgeois LU-87 915.

Il est clair que, si on arrivait à réduire l'effort axial à appliquer à la tige pour l'introduire dans la masse de bouchage, le risque de flambage diminuerait et on pourrait en conséquence réduire les précautions à prendre contre le flambage, facilitant ainsi l'opération d'introduction de la tige dans la masse de bouchage.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'introduction de la tige dans la masse de bouchage en cours de durcissement rapide qui permet de diminuer la résistance à la pénétration de la tige dans ladite masse de bouchage.

Pour atteindre cet objectif, le procédé proposé par la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on soumet la tige à introduire dans la masse de bouchage à un mouvement oscillant ou rotatif autour de son axe longitudinal.

Ce mouvement oscillant autour de son axe longitudinal réduit la résistance à l'avancement axial de la tige dans la masse de bouchage en cours de durcissement. En conséquence la machine de perçage peut travailler avec une poussée réduite pour enfoncer la tige dans la masse.

Or, les avantages d'une réduction de l'effort d'introduction de la tige sont evidents. En premier lieu une telle réduction permet d'avoir une sécurité de flambage égale, une plus grande longueur équivalente de flambage. Ceci peut par exemple se traduire en pratique par une réduction du nombre de guides intermédiaires pour maintenir la tige dans l'axe, ou par une augmentation de la course du mouvement de va-et-vient préconisé par le brevet LU-87 915.

De plus, une réduction de l'effort d'introduction signifie naturellement aussi, une réduction de l'énergie consommée par la machine pour chaque operation d'introduction de la tige. D'un autre côté on peut aussi envisager d'augmenter, à puissance égale, la vitesse d'introduction de la tige dans la masse. On peut ainsi gagner du temps sur l'opération d'introduction de la tige et travailler avec des masses de bouchage à solidification extrêmement rapide sans avoir recours à des machines plus puissantes. L'invention concerne également une pince spéciale qui peut être utilisée pour conférer a la tige ledit mouvement oscillant autour de son axe longitudinal lors de l'introduction de la tige dans la masse de bouchage en cours de durcissement.

Cette pince est par exemple une pince pneumatique unidirectionnelle qui permet de transmettre à la tige, une force axiale faisant pénétrer la tige dans la masse de bouchage. Elle est alors caractérisée par des moyens pour la faire osciller autour de son axe longitudinal pendant l'application de l'effort d'introduction à la tige.

Il est évident que la pince pourrait aussi être une pince pneumatique bi-directionnelle, du genre de celles décrites dans le brevet luxembourgeois LU-87 915 et son brevet d'addition LU-88 020, qui peut être utilisée à la fois pour l'introduction et pour l'extraction de la tige. Pendant l'extraction le mouvement oscillatoire serait alors coupé.

Si la pince est une pince uni-directionnelle uniquement apte à introduire la tige dans la masse de bouchage, il faudra naturellement prévoir sur l'affût de la machine une deuxième pince destinée à l'extraction de la tige. Cette deuxième pince est alors une pince traditionnelle et elle pourra par exemple être solidaire d'une foreuse. Cette dernière est le plus souvent montée sur l'affût derrière la première pince, pour être capable de forer le trou de coulée avec une mèche classique, lorsque le procédé de la tige perdue ne peut être utilisé pour une raison ou une autre. D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux de la pince, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en reference aux dessins annexes dans lesquels : la Figure 1 montre schématiquement une coupe partielle longitudinale d'une machine de perçage, placée devant le trou de coulee pour l'introduction d'une tige perdue dans la masse de bouchage; - la Figure 2 montre une coupe transversale selon la ligne de coupe AA' de la Figure 1, on voit essentiellement la pince spéciale selon la presente invention; - la Figure 3 montre une coupe selon la ligne de coupe BB' de la Figure 2.

Toutes les Figures reprennent les mêmes chiffres de référence pour désigner les mêmes pièces.

La Figure 1 montre une coupe longitudinale a travers une machine de perçage 2 qui peut être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de la tige perdue selon la présente invention. Plus précisément elle montre une coupe partielle longitudinale à travers un affût qui est placé avec son extrémité avant en face d'un trou de coulée 6 d'un four à cuve, représente par une coupe a travers sa paroi 4 au niveau du trou de coulée 6.

Cette machine de perçage 2 est conçue pour ouvrir ledit trou de coulée 6, soit par forage classique, c'est-a-dire a l'aide d'une mèche (non représentée) qui est entraînée par une foreuse 18 coulissant sur l'affût 8 et muni d un accouplement 20 pour recevoir la mèche, soit par le procédé de la tige perdue, c'est-à-dire par extraction d'une tige 10 qui a été introduite dans le trou de- coulée 6 I immédiatement après le bouchage de celui-ci avec une masse de bouchage.

Cette opération d'introduction de la tige 10 dans la masse de bouchage est précisément réalisée sans percuteur à l'aide d'une pince 16. Cette derniere est montée sur un I chariot 14 coulissant sur l'affût 8 et entraîné par des puissants moyens d'entraînement, par exemple un ou plusieurs moteurs hydrauliques 10 et une ou plusieurs chaînes sans fin 12. On notera que la tige est supportée à l'avant par un appui 13 coulissant ou fixe, qui peut aussi 5 être conçu pour servir d'écran contre les éclaboussures sortant du trou de coulée lors de son ouverture.

Pour éviter le flambage de la tige 10, lorsqu'on lui applique une force appréciable pour l'introduire dans la masse de bouchage en cours de durcissement, on connaît et on applique généralement deux procédés différents visant à réduire la tendance au flambage de la tige 10.

Le premier procédé consiste a appliquer ladite force d'introduction à proximité de l'extrémité libre de la tige 10 et à guider celle-ci dans des guides intermédiaires placés entre l'appui avant 13 et la pince 16. Sur la Figure 1 on a représenté à titre d'exemple un de ces guides par la référence 15. Ces guides intermédiaires maintiennent alors la tige 10 dans l'axe et évitent la formation d'une flèche donnant naissance au flambage de la tige 10.

Le deuxième procédé consiste à appliquer ladite force d'introduction, non à l'extrémité libre de la tige 10, mais à une distance plus rapprochée du trou de coulée 6. Lors de cette variante la pince 16 ouverte est amenée à une distance L de l'avant de l'affût 8 (position A), elle est fermée et on introduit la tige 10 dans le trou de coulée 6 I en faisant avancer la pince 16, maintenant solidaire de la tige 10, de la longueur L jusqu'à l'avant de l'affût 8 (position B). Puis on ouvre la pince 16 et on la fait reculer de la longueur L jusqu'en A pour agripper de nouveau la tige 10 et la faire entrer d'une seconde ; longueur L dans le trou de coulée 6. Ce mouvement de va-et-vient est répété autant de fois jusqu'à ce que la tige 10 ait pénétrée dans le trou de coulee 6 sur la longueur voulue.

Le procédé objet de la présente invention propose de ) conférer à la tige 10, pendant l'opération d'introduction, un mouvement oscillant autour de son axe longitudinal. Il convient de remarquer que ce procédé nouveau, qui réduit la résistance à l'introduction de la tige dans la masse, peut être appliqué conjointement avec ledit premier ou ledit 5 second décrits ci-avant.

Il sera apprécié que ce nouveau procédé procure des avantages appréciables aussi bien s'il est utilisé avec ledit premier procédé que s'il est utilisé avec ledit second procédé pour introduire la tige. En effet, appliqué conjointement avec le premier procédé il permet de travailler avec moins de guides intermediaires car l'effort axial exercé sur la tige est sensiblement diminué. Tandis qu'appliqué conjointement avec le deuxième procédé, il permet d'augmenter ladite course L du mouvement du chariot 14, et de réaliser ainsi l'introduction de la tige 10 avec un nombre moins élevé de mouvements de va-et-vient de la pince 16, c'est-à-dire plus rapidement.

Le procédé de la présente invention est avantageusement réalisé avec une pince 16, telle que représentée par les Figures 2 et 3, qu'on va décrire ci-après en détail. Cette pince 16 est solidaire par sa carcasse 34 du chariot 14, lequel est monté par exemple sur des patins 28 ou des galets, guidés par des profilés en "U" 22, 24 fixés face à face dans l'affût 8. En fait, l'affût 8 est par exemple constitué de deux poutres 8a et 8b pour former une sorte de caisson.

Sur la Figure 2 ont voit que la carcasse de la pince est composée d'une partie supérieure 34 et d'une partie inférieure 32, qui sont assemblées par des éléments de fixation démontables, par exemple des boulons représentés par leur axe sur la Figure 2. Ces deux demies carcasses 32, 34, délimitent, lorsqu'elles sont assemblées, une chambre cylindrique 37 dont l'axe longitudinal est parallèle à la direction de translation du chariot 14. La chambre cylindrique 37 a dans chaque base une ouverture 35, 36 centrée sur ledit axe longitudinal. A l'intérieur de la chambre cylindrique 37 est logé un corps de pince 38. Ce corps 38 est de forme cylindrique et a un diamètre et une longueur légèrement inférieurs aux dimensions correspondantes de la chambre cylindrique. Dans cette dernière le corps 38 repose dans deux anneaux de glissement 40 qui servent à la fois de butées frontales et de coussinets. Sur ces derniers le corps de pince 38 peut donc tourner librement autour de son axe, qui est confondu avec l'axe de ladite chambre cylindrique. De plus il est bloqué contre tout déplacement axial par les butées frontales 40 ajustées dans la chambre cylindrique 37 et venant s'appuyer contre les deux parties frontales de la carcasse, délimitant longitudinalement la chambre 37.

Le corps de pince 38 est traverse longitudinalement par un alésage axial 44 dont le diamètre est légèrement plus grand que celui de la tige 10. Il comprend au moins une paire de mâchoires 42', 42" disposées symétriquement autour de l'alésage axial 44 et qui peuvent être déplacées obliquement vers ce dernier. Ces mâchoires sont fermées pneumatiquement et sont de preference munies d'un ressort de rappel pour l'ouverture. Il est important de noter que ce corps de pince doit être orienté dans la chambre 37 de façon que les axes de déplacement des mâchoires 42' et 42" soient inclinés vers ledit alésage 44 en direction de l'arrière de l'affût. Ainsi les mâchoires 42' et 42" mordent en position fermée dans la tige lorsque la pince est déplacée vers l'avant.

Le corps de pince 38 est prolonge axialement par un manchon 57 à travers l'ouverture 35. Ce manchon comporte à son extrémité une manivelle 58 solidaire de celui-ci. Un bras 56 est articulé par une de ses extrémités à la manivelle et par l'autre extrémité a une tige de piston 54. Cette tige de piston est guidée dans une coulisse 53 qui est située dans le prolongement d'un cylindre de verin 52, solidaire du chariot 14. L'axe longitudinal du bras 58 est de préférence un arc de cercle de façon que le bras 58 puisse se mettre autour de la tige 10, lorsque la tige de piston 54 est entièrement sortie du cylindre 52.

On remarquera qu'un mouvement de va-et-vient de la tige de piston 54 confère à la manivelle 58, donc au corps de pince 38, un mouvement rotatif oscillant d'une amplitude angulaire d'environ 90°. Lorsque les mâchoires 42' et 42" dudit corps de pince 38 sont fermées sur la tige elles communiquent ce mouvement oscillant à la tige 10, en même temps qu'elles transmettent à cette dernière ledit effort axial d'introduction.

Le mouvement de va-et-vient de la tige de piston 54 est obtenu en modulant de façon périodique les pression de chaque côté d'un piston 51, solidaire de la tige de piston 54 et coulissant dans le cylindre 52 du vérin 50. La fréquence de ce mouvement est de préférence déterminée, en fonction de la masse de bouchage utilisée.

Vu que l'amplitude angulaire du mouvement oscillatoire du corps de pince 38 est relativement faible, on pourra alimenter en air comprimé les mâchoires 42' et 42" de façon connue avec des tuyaux flexibles. On peut cependant aussi prévoir des conduites articulées ou des raccords tournants.

On notera que le corps de pince 38 peut également comporter une seconde paire de mâchoires dont les deux axes de déplacement convergent en direction de l'avant de l'affût. Cette pince pourra alors ainsi être utilisée pour l'extraction de la tige 10 de la masse.de bouchage durcie. Les axes de la deuxième paire de mâchoires sont par exemple contenus dans un plan passant par l'axe de la pince et qui est perpendiculaire au plan de coupe de la Figure 3.

Si par contre le corps de pince 38 comporte seulement une paire de mâchoires conçue pour l'introduction de la tige, on peut avantageusement remplacer l'accouplement 20 de la foreuse 18 par une pince uni-directionnelle conçue pour l'extraction de la tige 10. Cette pince 20 doit cependant prendre directement appui sur la pince 16 lors du mouvement de recul de cette dernière, afin d'éviter que la foreuse 18 n'ait à transmettre un effort de traction à la tige.

Il est sous-entendu qu'on peut prévoir d'autres moyens que les mâchoires décrits ci-avant pour bloquer la tige en rotation et/ou pour lui communiquer un effort axial.

Il sera apprécié que la présente invention propose un procédé qui contribuera certainement de façon déterminante à l'élimination du percuteur dans ledit procédé de la tige perdue. Elle constitue ainsi un apport appréciable à la protection de l'environnement, par une réduction sensible du niveau sonore autour du four à cuve. De plus cette invention propose une pince de conception fiable et robuste pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Claims (7)

1. Procédé facilitant l'introduction d'une tige de perçage dans un trou de coulée (6), d'un four à cuve (4) préalablement obturé par une masse de bouchage qui n'est pas encore entièrement durcie, ladite introduction s'effectuant sans percuteur sous l'effet d'une poussée axiale exercée par un puissant moyen d'entrainement sur ladite tige (10), caractérisé en ce qu'on soumet la tige (10) à introduire dans la masse de bouchage a un mouvement oscillant autour de son axe longitudinal pendant qu'on lui applique ladite poussée axiale.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplitude angulaire dudit mouvement oscillant est environ 90°.

3. Pince spéciale conçue pour appliquer ledit procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par des moyens pour transmettre à la tige ladite poussée axiale et par des moyens pour conférer a la tige ledit mouvement oscillant autour de son axe.

4. Pince selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pince est montée sur un chariot (14) déplaçable longitudinalement sur un affût (8) sous l'effet d'un système d'entraînement puissant, en ce que les moyens pour transmettre ladite poussée axiale sont des moyens pour agripper fermement la tige (10) pendant le mouvement d'introduction et en ce que ces moyens sont logés dans la pince (16) de façon à pouvoir osciller autour de l'axe longitudinal de la tige (10).

5. Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens pour agripper la tige (10) sont soumis à un mouvement oscillatoire par l'intermediaire d un mécanisme transformant un mouvement rectiligne de va-et-vient d'un vérin (50) en un mouvement angulaire oscillatoire desdits moyens pour agripper la tige.

6. Pince selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisée en ce qu'elle peut être traversée axialement par ladite tige (10).

7. Pince selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée par des seconds moyens pour agripper fermement la tige (10) pendant l'operation d'extraction de celle-ci.