Brevet FR2099462A1 — publié le 19720317

L'invention concerne un dispositif de pivotement pour des machines pouvant pivoter dans une position de travail et une position de repos, en particulier pour les machines servant à boucher les trous de coulée, avec un bras pivotant portant le canon 5 d»obturation. Les ouvertures de coulée des fours de réduction ou des fours de fusion, en particulier des hauts fourneaux pour la fabrication de la fonte, peuvent se fermer au moyen de machines prévues à cet effet. Ceci s'effectue en pressant avec le canon obturateur 10 une masse tampon plastique dans l'ouverture de coulée du four. Pendant l'opération de fermeture du trou de coulée, le canon obturateur doit être préssé avec une très grande force contre le four et être immobilisé sous cette force jusqu'à durcissement de la masse tampon. 15 On a mis au point pour ces machines à boucher les trous de coulée différents dispositifs de pivotement à l'aide desquels le canon obturateur peut pivoter d'une position de repos éloignée du trou de coulée dans une position de travail et être ramené dans la position de repos après la fin de l'opération. Les dispositifs 20 de pivotement connus possèdent ai règle générale un bras pivotant autour d'un point fixe situé à côté de la rigole ou du trou de coulée. En raison des dimensions croissantes des fours, des conditions de plus en plus sévères sont imposées à ces dispositifs de pivotement. C'est ainsi qu'en raison des masses tampons plus dures 25 adoptées aujourd'hui,des efforts de pression et des couples de pivotement élevés sont nécessaires. Une autre condition dans l'exploitation des hauts fourneaux est qu'on puisse circuler avec les véhicules tels que, par exemple, les pelles chargeuses le long de la rigole de coulée jusqu'au four, de sorte que le point 30 de pivotement du bras doit être très éloigné de la rigole de coulée. Il en résulte obligatoirement une plus grande longueur du bras, et, pair conséquent, une augmentation du couple nécessaire pour le pivotement. Afin de pouvoir faire pivoter le canon obturateur dans sa position de repos aussi loin que possible de la rigole 35 de coulée, il est en outre nécessaire de pouvoir augmenter l'angle de pivotement du bras jusquè 180° ou plus. Enfin, on doit aussi tenir compte que dans les hauts fourneaux modernes, les passerelles d'entretien des tuyères doivent pouvoir passer sans interruption au-dessus des machines à boucher les trous de coulée qui ne 40 peuvent donc avoir qu'une hauteur déterminée. 71 26609 2 2099462 Les dispositifs de pivotement connus jusqu'ici, pour les machines à boucher les trous de coulée, ne peuvent répondre aux exigences ci-dessus. Même si l'une ou l'autre condition est remplie, il n'est souvent tenu compte des autres que d'une manière approchée. 5 Par exemple, les commandes habituelles par moteurs électriques suivis de réducteurs devraient, en raison des couples élevés nécessaires, avoir une dimension telle qu'il n'existerait plus suffisamment d'espace libre entre la rigole de coxilée et la machine. La commande directe du bras au moyen d'un cylindre hydraulique, 10 parfaitement indiquée en soi, ne peut être appliquée dans le cas des grands angles de pivotement exigés que sous certaines conditions, car ces cylindres hydrauliques ne sont en général utilisables que pour des angles de pivotement allant jusque 110° environ. Le but de la présente.invention est de construire un 15 dispositif de pivotement pour une machine pouvant pivoter dans une position de travail et une position de repos, en particulier pour une machine servant à fermer les ouvertures de coulée des fours, qui, tout en étant d'une construction simple et peu-. coûteuse, doit répondre à toutes les conditions imposées par 20 l'exploitation moderne des hauts fourneaux, c'est-à-dire offrir un couple de pivotement élevé, sur un plus grand angle, avec un encombrement aussi réduit que possible. Selon l'invention, ce problème est résolu au moyen d'un cylindre à double effet, dont la tige de piston s'applique au bras excentriquement à l'axe de pivo-25 tement de celui-ci, et d'un dispositif de commande hydraulique inversant le sens du mouvement et le sens de la force pendant le mouvement de pivotement du bras, de la position de travail à la position de repos, ou inversement, lors du dépassement du point mort déterminé par l'axe de pivotement du bras et le point d'arti-30 culation fixe du cylindre. Grâce à la disposition et à la commande selon l'invention du cylindre de pivotement, on utilise pleinement l'effort disponible et on peut atteindre un angle de pivotement de 180° ou plus avec une course minimale. Le dispositif de pivotement de l'inven-35 tion permet donc, d'une part, d'exercer une très grande force de pression pendant l'obturation et, d'autre part, de ramener le dispositif de pivotement dans une position de repos située à une distance relativement grande de l'ouverture de coxilée du four. Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, 40 le dispositif de commande comprend une vanne de commande à quatre 71 2660$ 3 2099462 voies et à trois positions ainsi qu'un appareil de commande qui, peu avant le point mort de la commande de pivotement, amène la vanne de commande dans une position où les deux chambres du cylindre de pivotement sont mises en communication avec une conduite de 5 retour conduisant au réservoir de liquide. Grâce à l'inversion automatique de la vanne, dans une position des deux chambres de travail du cylindre, en raison de l'énergie cinétique considérable des masses en mouvement, la commande du pivotement peut dépasser automatiquement le point mort, de sorte qu'un arrêt dans le mou-10 vement de pivotement du bras n'est pas à craindre. Il est avantageux que le dispositif de commande comprenne un autre appareil qui, peu après le dépassement du point mort, amène la vanne de commande dans une position qui met la chambre du cylindre située du côté du piston en communication avec la conduite 15 sous pression et la chambre située du côté de la tige du piston, en communication avec la conduite de retour. Aussitôt que le point mort est dépassé, la chambre du cylindre située près du piston est alimentée en fluide sous pression et le bras est amené jusqu'à sa position finale. 20 Dans certaines circonstances, il peut être avantageux qu'outre le cylindre de pivotement, une commande supplémentaire agisse sur le bras. Cette commande de pivotement supplémentaire permet un démarrage du bras après un arrêt éventuel, même quand le cylindre de pivotement se trouve accidentellement au point mort. 25 La commande du cylindre de pivotement et la commande de pivotement supplémentaire sont synchronisées, de manière que le couple agissant sur le bras ne soit pas interrompu. La commande de pivotement supplémentaire peut, par exemple, consister en un cylindre à double effet s'appliquant excen-30 triquement au bras, du côté opposé du cylindre. Elle peut toutefois aussi consister en un moteur rotatif hydraulique tournant à vitesse constante. Dans une solution particulièrement avantageuse, le bras est commandé à vitesse constante sur la plus grande partie de sa course de pivotement par le moteur rotatif et, sur la partie 35 restante, en particulier à proximité du four à fermer au moyen du "canon" obturateur, par le cylindre de pivotement. Dans ce cas, le cylindre de pivotement a simplement pour fonction d'exercer la pression nécessaire dans la position de travail et d'écarter à nouveau le "canon" obturateur du trou de coulée après fermeture 40 de celui-ci. 71 26609 4 2099462 On décrira ci-après des exemples d'exécution préférés de l'invention représentée dans les dessins annexés, où : la figure 1 est une vue en plan d'un dispositif de pivotement avec un canon obturateur en position de travail; 5 la figure 2 est une vue en plan correspondante du dispositif de pivotement et du canon obturateur en position de repos; la figure 3 est une représentation schématique de la commande hydraulique de pivotement; la figure 4 est une vue en plan d'un dispositif de pivotement 10 avec une commande supplémentaire en forme de cylindre à double effet pour le bras, et la figure 5 est une vue en plan correspondante du dispositif de pivotement avec une commande supplémentaire sous la forme d'un moteur rotatif. 15 Le canon obturateur 1 se trouve en position de travail dans laquelle il est pressé par le bras 2 contre l'ouverture de coulée 3' d'un four 3, un haut fourneau par exemple. Dans la position de travail, le canon obturateur 1 se trouve au-dessus de la rigole de coulée 4 du four 3. Le bras 2 est monté pour pivoter sur 20 un bâti fixe 5, par son extrémité opposée au canon obturateur 1. La tige de piston 9 d'un piston hydraulique 11 à double effet est articulée en 8 sur un bras 7, relié au bras 2, qui s'étend radia-lement par rapport à l'axe de pivotement 6 de ce dernier. Le cylindre hydraulique 11 lui-même est monté en 12, de manière à pouvoir 25 pivoter, sur une poutrelle 13 du bâti 5. Le point d'articulation fixe 12 du cylindre 11 se trouve à 45° de la ligne d'action de la force du canon 1 dans sa position de travail. Dans la position de repos, de la machine à houcher le trou de coulée, représentée à la figure 2, le bras 2 a pivoté de 30 180° par rapport à sa position de travail. La figure 3 montre la structure hydraulique de la commande de pivotement. Le dispositif de commande hydraulique possède une vanne 14 à quatre voies et à trois positions, raccordée à une conduite sous pression 15, venant d'une pompe à liquide sous pression non représentée, ainsi qu'à 35 une conduite de retour 16 conduisant à un réservoir à liquide qui n'est pas non plus représenté. La vanne de commande 14 est en outre en communication par l'intermédiaire de deux conduites 17,18 avec la chambre 19 du cylindre 11 située _;du côté du piston et avec sa chambre 21 située du côté de la tige de piston et séparée de la ■ 40 première par un piston 20. 71 2660Ù 5 2099462 Dans la conduite 17, conduisant à la chambre 21 du cylindre située du côté de la tige du piston, est incorporé un clapet de retenue et d'étranglement 22 commandé en fonction de la position du bras 2, c'est-à-dire mécaniquement, par l'intermédiaire 5 d'un taquet de came 23, dans l'exemple d'exécution représenté. Ce clapet peut toutefois être commandé électriquement, en fonction de la position du bras. La vanne de commande 14 peut être amenée dans trois positions I, II et III. Dans la position I, la conduite de pression 15 est reliée par l'intermédiaire de la conduite 17 à 10 la chambre sous pression 19 du cylindre 11 située du côté du piston, tandis que la chambre 21 située du côté de la tige du piston est mise en communication avec la conduite de retour 16 par 1s conduits 18. Dans la position II, les deux chambres 19 et 21 sont en communication avec la conduite de retour 16, tandis que 1s conduite 15 15 est fermée. Dans la position III, il existe une communication entre la chambre 19 du côté du piston et la conduite de retour 16 ainsi qu'entre la chambre 21 du côté de la tige de piston et la conduite 15. Dans la position de travail de la machine 1 à boucher 20 les trous de coulée, représentée à la figure 1, la vanne 14 se trouve dans la position I. De cette façon, le liquide sous pression peut s'écouler par les conduites 15 et 17 dans la chambre 19 du côté du piston de sorte que le cylindre 11 pousse le bras 2 et par conséquent le canon obturateur 1 dans le trou de coulée 3' du 25 four 3. Quand on doit faire à nouveau pivoter le bras 2 dans sa position de repos, la vanne 14 est amenée dans la position III. Dans ce cas, le piston 20, influencé par le fluide sous pression du côté de sa tige 9, ramène celle-ci à l'intérieur du cylindre 11. En un point déterminé de la course de pivotement, qui se. trouve 30 avant le point mort de la transmission à manivelle formée par le cylindre 11 et le bras 2, un appareil non représenté, par exemple un interrupteur électrique, amène la vanne 14 dans sa position II. Comme dans ce cas, les deux chambres de travail 19 et 20 du cylindre 11 sont en communication avec la conduite de retour 16, 35 on peut déplacer librement la tige 9 du piston de l'extérieur. Grâce à cette commande hydraulique spéciale, le bras 2 comme un volant, peut poursuivre son mouvement au-delà du point mort,en raison de l'énergie cinétique considérable des masses en mouvement. Peu avant le dépassement du point mort, un autre 40 appareil, qui n'est pas non plus représenté, amène la vanne 14 dans 71 26609 6 2099462 la position I, de sorte que la chambre de travail 19, située du côté du piston, est à nouveau alimentée en fluide sous pression et le bras 2 se déplace ainsi jusqu'à sa position de repos illustrée dans la figure 2. 5 Quand le bras 2 pivote de sa position de repos à sa position de travail, les opérations décrites ci-dessus se déroulent de manière correspondante, c'est-à-dire que la vanne 14 est amenée d'abord dans sa position/ ÏI*e4Sei?£inBcl^s *sâ°position III. Afin de freiner efficacement les masses en mouvement dans la course 10 vers la position de repos, le clapet de retenue et d'étranglement 22 de la conduite 18 peut être commandé de manière appropriée par le taquet 23 sous la commande du bras 2. Toutefois, au lieu du clapet de retenue 22, on peut adopter un amortisseur de fin de course, disposé dans le cylindre mais non représenté. 15 Pour pouvoir provoquer le démarrage du bras 2, après un arrêt éventuel du dispositif de pivotement, même quand le cylindre 11 est au point mort, l'invention prévoit une commande de pivotement supplémentaire. Dans l'exemple d'exécution de la figure 4, celle-ci consiste en un cylindre hydraulique supplémentai-20 re 24 à double effet, dont la tige de piston 25 s'applique au bras 2 par 1'intermédiaire d'un tourillon 26 disposé excentrique-ment par rapport à l'axe de pivotement 6 de celui-ci, de manière telle que pendant toute la durée du pivotement, un couple correspondant au sens du mouvement désiré s'exerce toujours sur le bras. 25 Le cylindre supplémentaire 24 est monté pour pivoter en 28 sur un second bras 27 du bâti 5. Le cylindre 24 est commandé par une vanne non représentée dont la structure correspond à celle de la vanne de commande 14 du cylindre 11. Les commandes des deux cylindres 11 et 24 sont synchronisées de manière que le couple s'exer-30 çant sur le bras 2 ne subisse aucune interruption. La figure 5 représente une autre forme d'exécution du mécanisme de pivotement supplémentaire. Dans ce cas, le bras 2 pivote sous la commande d'un moteur rotatif hydraulique 29 fixé dans celui-ci et sur l'arbre de commande duquel est calé un pignon 35 31 en prise avec une roue dentée 32 fixée au bâti 5. Le moteur hydraulique 29 est également commandé par une vanne, non représentée, dont la structure correspond à celle de la vanne 14 du cylindre 11. Dans l'exemple d'exécution représenté, le cylindre 11 a simplement pour fonction d'appliquer la pression dans la position de 40 travail et d'écarter à nouveau le canon 1 du four après obturation 71 26609 7 2099462 du trou de coulée. Le cylindre 11 n'est donc actionné que sur une courte longueur de la course de pivotemeht du bras 2, à proximité du four, quand la soupape 14 se trouve dans les positions I et III. Pendant ce temps, les deux conduites d'alimentation du moteur hydrau-5 lique 29 sont en communication avec la conduite de retour, de sorte que ce moteur peut tourner librement sous l'action du cylindre 11. Dans une modification de l'exemple d'exécution illustré dans les figures 1 à 3, on peut, par exemple, incorporer dans la conduite sous pression, ou dans la conduite de retour, une soupape 10 de réglage du débit permettant de modifier la quantité d'huile alimentant le cylindre ou s'échappant de celui-ci en fonction de la position du bras, de manière que l'a vitesse de pivotement de celui-ci reste constante. En outre, le courant d'huile sous pression peut être refoulé par une pompe dejréglage dont le débit peut être réglé, 15 par des organes connus, de manière que la vitesse du bras reste constante. En outre, le moteur hydraulique ne doit pas nécessairement être disposé dans le bras 2 et il peut aussi être fixé, par exemple, au bâti 5 et commander le bras par l'intermédiaire d'une couronne dentée extérieure. Le moteur rotatif 29 aussi bien que les 20 cylindres 11 et 24 peuvent être commandés pneumatiquement. Enfin, on peut adopter, comme moteur rotatif, un moteur électrique en série avec un embrayage commandé hydrauliquement, pneumatiquement ou électriquement. Le dispositif de pivotement de l'invention s'indique aussi pour les machines à boucher les trous de coulée 25 dans lesquelles le bras porte un affût de forage avec une ou deux barres à forer. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple(s) non 30 limitatif(s) sans sortir du cadre de l'invention. 71 26609 2099462 Revendications 1.- Dispositif de pivotement pour une machine pouvant pivoter dans une position de travail et dans une position de repos, en particulier une machine servant à boucher les ouvertures de coulée, avec un bras pivotant portant le "canon" obturateur, caracté- 5 risé par un cylindre (11) à double effet, dont la tige de piston (9) s'applique au bras (2), excentriquement à l'axe de pivotement (6) de celui-ci, et un dispositif de commande hydraulique inversant, pendant son mouvement de pivotement de la position de travail à la position de repos ou inversement, le sens de son mouvement et de sa 10 force, lors du dépassement du point mort déterminé par l'axe de pivotement (6) et du bras (2) et le point d'articulation fixe (12) du cylindre (11). 2.- Dispositif de pivotement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend une vanne 15 (14) à quatre voies et à trois positions, ainsi qu'un appareil faisant passer, peu avant le point mort de la commande de pivotement, la vanne de commande (14) dans une position (II), mettant ainsi les deux chambres sous pression (19, 21) du cylindre (11) en communication avec une conduite de retour (16) conduisant au réservoir de * 20 liquide. 3.- Dispositif de pivotement suivant l'une dttr quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un autre appareil amenant, peu après dépassement du point mort, la vanne (14) dans une position (I) mettant ainsi 25 en communication la chambre (19) du cylindre (11), située du côté du piston, avec la conduite sous pression (15), et la chambre de pression (21) du cylindre, située du côté de la tige de piston, en communication avec la conduite de retour (16). 4.- Dispositif de pivotement sAlvant l'une âÊÊr quelcon-30 que des revendications 1 à 3, caractérisé par un amortisseur de fin de course agissant lors du pivotement du bras (2) vers sa position de repos, ou un clapet de retenue et d'étraiiglement (22), intercalé dans la conduite (18) et commandé en fonction de la position du pivotement du bras (2). 35 5.- Dispositif de pivotement suivant 1 %nB ABk. Quelcon que des revendications 1 à 4, caractérisé par une soupape régulatrice de débit installée dans la conduite sous pression (15) ou la conduite de retour (16), commandée en fonction de la position de pivotement du bras (2) et maintenant en principe constante sa vi-40 tesse de pivotement. 71 26609 9 2099462 6.- Dispositif de pivotement suivant l'une état quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par une pompe de réglage intercalée dans la conduite sous pression 15 et maintenant constante la vitesse de pivotement du bras (2). 5 7 Dispositif de pivotement suivant l'une ém quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par une commande de pivotement (24, 25, 29, 39, 32) s'ajoutant au cylindre de pivotement (11) et agissant sur le bras (2). 8.- Dispositif de pivotement suivant l(«ne dm quelconque 10 des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la commande de pivotement supplémentaire consiste en un cylindre à double effet (24), attaquant excentriquement le bras (2) du côté opposé du cylindre (11). 9.- Dispositif de pivotement suivant l'une ém quelconque 15 des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la commande de pivotement supplémentaire consiste en un moteur rotatif hydraulique (29) tournant à une vitesse constante. 10.- Dispositif de pivotement suivant l'une 4>t quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moteur rotatif 20 (29) est en prise, par l'intermédiaire d'un pignon (31), avec une roue dentée fixée de manière rigide à un bâti (5) servant au montage du bras pivotant (2). 11.- Dispositif de pivotement suivant l'une ém quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moteur rotatif 30 (29) est fixé sur un bâti (5) servant au montage du bras pivotant (2) et est en prise, par l'intermédiaire d'un pignon, avec une «ou-ronne dentée fixée sur le bras (2). 12.- Dispositif de pivotement suivant l'une dmm quelqonque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bras (2) peut 35 être entraîné sur la plus grande partie de son parcours de pivotement à une vitesse constante par le moteur rotatif (29) et, sur la partie restante, en particulier à proximité du four (3) à obturer par le "canon" (1), au mojren du cylindre (11).