Brevet FR2111736A1 — publié le 19720609

' La présente invention se rapporte aux boucheuses ou aux machines particulièrement destinées à boucher les trous de coulée des fours métallurgiques. Il est déjà connu d'utiliser des boucheuses pour 5 boucher des trous de coulée des fours métallurgiques afin d'arrêter l'écoulement du métal fondu ou du laitier par ces trous. Ces boucheuses comprennent généralement un cylindre contenant un piston destiné à refouler de l'argile par une buse dans le trou de coulée et la mettre en contact avec le métal 0 chaud qui s'écoule par ce trou, la chaleur du métal cuisant l'argile pour former un bouchon solide dans la paroi du four. La boucheuse est généralement suspendue à une grue ou autre engin de levage approprié qui a pour fonction de placer ïa boucheuse dans le trou de coulée pendant l'utilisation et pour 5 l'écarter du passage lorsqu'elle n'est pas en utilisation afin de permettre d'exécuter d'autres opérations sur le four. L& boucheuse est habituellement chargée d'argile en vrac qu'on y introduit par une ouverture de l'extrémité supérieure du cylindre, cette ouverture pouvant être fermée par une plaque de fer-0 meture articulée. Les boucheuses déjà connues antérieurement étaient destinées à projeter des matières relativement humides, plastiques, facilement extrudables, qu'on utilisait dans la technique antérieure. Ces boucheuses présentent certains inconvénients lorsqu'elles sont utilisées avec les matières argileu-5 ses mises en oeuvre dans la technique actuelle, et qui possèdent une consistance plus sèche, plus rigide et dont le refoulement à travers la buse exige une plus grande force. En outre, l'argile tend à cuire dans la boucheuse, ce qui exige de fréquentes et laborieuses opérations de nettoyage. Quelquefois, D de la matière argileuse fuit au droit du piston et pénètre dans le mécanisme d'entraînement de ce piston, en provoquant une déformation considérable et une forte usure de ce mécanisme d'entraînement, qui ont pour effet de réduire la longévité de la boucheuse. 5 Un but de l'invention est de réaliser un ensemble perfectionné comprenant une boucheuse et une cartouche d'argile qui élimine les inconvénients mentionnés ci-dessus. Un autre but de l'invention est de réaliser une boucheuse comprenant un cylindre dont la construction facilite 0 le chargement des cartouches et également le nettoyage de la 71 37330 2 2111736 boucheuse. Suivant une caractéristique, la boucheuse selon l'invention comprend un tube ou cylindre composé de deux demi-cylindres complémentaires dont l'un est articulé de manière à 5 pouvoir ouvrir et fermer le cylindre. On introduit une cartouche contenant de l'argile dans le cylindre ouvert et on l'aligne coaxialement au piston monté dans le cylindre de manière qu'en fonctionnement, lorsque le cylindre est fermé, le piston expulse l'argile de la cartouche sans que cette argile n'entre 10 en contact avec la paroi du cylindre. Après l'utilisation, on enlève la cartouche usée, le cylindre restant alors exempt d'argile cuite accumulée. Les figures du dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif,feront bien comprendre comment 15 l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue"en élévation de côté d'une boucheuse selon l'invention représentée en position active par rapport à un four et à une rigole de coulée, ce four et cette rigole étant représentés en coupe , 20 la figure 2 est une vue de dessus de la structure de la figure 1, qui montre le four en coupe ; la figure 3 est une vue de dessus, en partie en coupe, à plus grande échelle que les figures précédentes, qui montre la boucheuse en position ouverte au poste de chargement; 25 la figure 4 est une vue en coupe verticale, à plus grande échelle, prise suivant la ligne 4-4 de la figure 3 et qui montre le mécanisme d'introduction de la cartouche ; la figure 5 est une vue en coupe verticale de la boucheuse en position fermée qui enferme une cartouche conte-30 nant de l'argile la figure 6 est une vue de dessous de la boucheuse, prise en regardant dans le sens 6-6 de la figure 3 j la figure 7 est une coupe horizontale suivant la ligne 7-7 de la figure 6 *, 35 la figure 8 est une vue en perspective d'une car- Couche contenant de l'argile selon l'invention. Dans l'exemple de réalisation représenté, une boucheuse désignée dans son ensemble par la référence 10 est représentée sur la figure 1 suspendue par un tourillon 14 à un support 12, de manière à pouvoir basculer autour d'un axe hori40 71 37330 2111736 1 zontal. Le support 12 est suspendu à un chariot 16 de manière à pouvoir tourner dans un plan sensiblement horizontal, autour d'un axe 18 sensiblement vertical (figure 3). Le chariot 16 est muni, à son extrémité supérieure, de galets 20 qui roulent 5 sur des rails 22 suspendus à des poutres 23 de la charpente au moyen de poutrelles 24. La boucheuse 10 peut ainsi se déplacer le-long des rails 22 entre une position active ou de fonc-tionnement, représentée en traits continus sur la figure 1, et une position éloignée ou effacée, située au droit d'un poste 10 de chargement, comme représenté en tirets sur la figure 1 . La boucheuse 10 est destinée à débiter une matière argileuse dans le trou de coulée 25 d'un four métallurgique 26 pour arrêter l'écoulement du métal fondu qui s'écoule de ce trou dans une rigole 28 destinée à recevoir le métal fondu et 15 à la conduire à un poste collecteur éloigné. Il va de soi qu'il est possible de prévoir plusieurs rigoles 28 qui conduisent respectivement à divers postes collecteurs. La boucheuse 10 comprend un tube ou cylindre 30 formé de deux demi-cylindres complémentaires, le demi-cylindre 20 supérieui 32 et le demi-cylindre inférieur 34, présentant en section la forme d'une goulotte semi-circulaire (figure 4) et qui, lorsqu'ils sont mis face à face et en appui l'un sur l'autre, c'est-à-dire en position de fermeture comme représenté sur la figure 5, renferment et délimitent un alésage cylindri-25 que destiné à recevoir la matière débitée. Cette construction fendue du cylindre 30 constitue une importante caractéristique de l'invention, qui permet de charger rapidement et efficacement des cartouches contenant de l'argile dans le cylindre 30 et d'en éjecter facilement les cartouches usées, comme on le dé-30 crit plus bas. Le demi-cylindre 32 porte, le long de l'un de ses bords longitudinaux, deux pattes 36 espacées longitudinalement et dont chacune est disposée entre deux pattes 38 et 40 qui font saillie sur l'autre demi-cylindre 34, toutes ces pattes 35 étant percées de trous alignés et destinés à recevoir des broches 42. De cette façon, le demi-cylindre 32 est articulé et peut prendre une position d'ouverture et une position de fermeture. L'autre bord longitudinal du demi-cylindre 32 porte des pattes 44 espacées longitudinalement, destinées à se pla-40 cer entre des paires de pattes 46 et 48 qui font saillie sur 71 37330 2111736 ' le demi-cylindre 34. Ces pattes sont percées de trous destinés â recevoir des boulons 50 (figures 5 et 6) qui sont vissés dans des trous taraudés des pattes 46 pour assembler les demi-cylindres 3 2 et 34 par des liaisons démontables. Les bords des 5 demi-cylindres 32 et 34 qui s'appuient l'un sur l'autre présentent des chanfreins complémentaires représentés en 51a 51' sur les figures 4 et 5 pour assurer l'étanchéité du joint. Un anneau 52 est prévu sur la surface supérieure du demi-cylindre 32 pour faciliter l'ouverture et la fermeture de ce demi-cylindre. 10 Une buse conique 54 est fixée par des moyens ap propriés quelconques à l'extrémité avant du tube ou cylindre 30. L'alésage de la buse 54 présente un épaulement 56 pour une raison qui ressortira par la suite. L'extrémité arrière du cylindre 30 se termine par une bride annulaire 58 fixée à l'ex-15 trémitë avant d'une enveloppe 60 par des éléments de fixation appropriés 62. Le cylindre 30 est équipé d'un piston 64 relié à une tige de piston 66 qui se prolonge vers l'arrière à l'intérieur de l'enveloppe 60 et qui est reliée à un mécanisme d'en-20 traînement (non représenté) logé dans l'enveloppe 60. Les moyens destinés à animer la tige de piston 66 d'un mouvement alternatif peuvent être classiques et ils ne font pas partie de la présente invention. On peut sé reporter aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 1 852 560, 1 852 562, 1 881 479| pour 25 trouver des descriptions de divers mécanismes d'entraînement que l'on peut mettre en oeuvre dans la présente invention pour imprimer un mouvement axial alternatif au piston 64 tout en l'empêchant de tourner par rapport au cylindre 30. Un moteur 68, (figure 1) relié à une source d'énergie appropriée (non 30 représentée) est monté sur l'enveloppe 60 pour entraîner le mécanisme d'entraînement d'une façon appropriée qui imprime un mouvement alternatif au piston 64. Une caractéristique importante de la présente.invention consiste dans l'utilisation de matières argileuses lo-35 gées dans des cartouches, telles que la cartouche désignée dans son ensemble par la référence 70, et qu'on charge individuellement dans le cylindre 30 à un poste de chargement 72. La cartouche 70 comprend un corps ou récipient cylindrique creux 74 de diamètre extérieur légèrement plus petit que le diamètre 1,0 intérieur du cylindre 30, afin de faciliter le chargement de 71 37330 5 2111736 1 la cartouche dans le cylindre par gravité. Le corps 74 de la cartouche est fermé à son extrémité avant par un fond 76 qui présente une collerette périphérique arrondie, rabattue vers l'extérieur et qui est assemblée à joint étanche par roulage 5 à un bourrelet annulaire 78 qui constitue un prolongement du corps 74 de la cartouche et qui est prévu à l'extrémité avant de cë corps. L'autre extrémité du corps 74 est fermée par un bouchon en cuvette 80 formant piston qui comprend un fond circulaire 82 et une paroi latérale cylindrique 84. Le diamètre 10 extérieur de la paroi latérale 84 est d'une dimension telle qu'il s'ajuste exactement dans le corps 74, en formant un joint étanche avec ce corps, tandis que le diamètre intérieur'de la paroi latérale 84 est légèrement plus grand que le diamètre extérieur du piston 64 de manière à recevoir ce dernier. 15 Le corps 74 ainsi que son fond 76 sont de préfé rence faits d'une matière imperméable peu coûteuse à base de papier ou de carton, par exemple un carton aluminisé, enveloppé dans une matière plastique'de forte épaisseur, par exemple une feuille de cellulose régénérée qui a pour fonction de re-20 tenir l'humidité dans la masse de la matière argileuse. Le bouchon 80 est de préférence en métal léger et peu coûteux, par exemple en étain, de manière à former un piston relativement rigide. Des moyens sont prévus au poste de chargement 72 25 pour introduire individuellement les cartouches successives dans le cylindre 60. Dans la réalisation représentée sur la figure 4, ces moyens comprennent un magasin comportant des rails de guidage 86, inclinés et espacés latéralement, destinés à porter les cartouches 70 en empilement. Deux mécanismes 30 d'arrêt espacés, désignés dans leur ensemble par la référence 88, sont montés sur les rails 86 pour retenir les deux cartouches 70 extrêmes inférieures et libérer ces cartouches indépendamment, ainsi qu'on le décrit dans la suite. Les autres cartouches 70 emmagasinées prennent simplement appui sur les 35 cartouches immédiatement inférieures, et descendent par gravité le long des rails 86. Chaque rail 86 présente à son extrémité inférieure une lèvre 87 qui s'appuie sur le chanfrein 51 du demi-cylindre 34 lorsque la bouGheuse 10 est placée au poste de chargement 72. 40 Chaque mécanisme d'arrêt 88 comprend un butoir 90 71 37330 6 2111736 présentant une concavité curviligne 92 qui épouse sensiblement la forme de la périphérie de la cartouche 70, le butoir étant articulé sur le rail 86 par un axe 94. Un levier de commande 96 muni d'une rampe de came 98 prévue pour coopérer avec la 5 face intérieure du butoir 90 est fixée rigidement à un arbre rotatif 100 pour osciller entre sa position d'attaque du butoir et une position de dégagement du butoir. Un secteur denté 1023 monté sur l'arbre 100, est en prise avec un pignon d'entraînement 104 monté sur un arbre 106 qui tourne dans une fer-10 rure pendante 108 fixée au rail 86. Les arbres 106 sont entraînés en rotation par des moyens d'entraînement appropriés tels que des moteurs électriques (non représentés) qui sont eux-mêmes reliés à une console de commande 110 par des câbles 112. Chaque mécanisme d'arrêt est équipé de trois boutons de comman-15 de 114, 116 et 118 qui sont respectivement prévus pour dégager le butoir correspondant, le maintenir en position effacée et pour actionner ce butoir, c'est-à-dire le placer en position d'arrêt verrouillée. Comme on peut le voir sur la figure 2, la console 20 110 est reliée à la boucheuse 10 par un câble de commande 115, 1173 muni d'une jonction 119 et cette console comprend également des boutons de commande 120, 122, 124 et 126 pour la commande de moteurs 68, 128, 130 et 132, qui sont prévus respectivement pour commander le mouvement du piston 64, le réglage an-25 gulaire de la boucheuse 10 par rotation autour des tourillons 14, le mouvement de pivotement du support 12 par rapport au chariot 16 et le déplacement du chariot 16 sur les rails 22. Les moteurs 128, 130 et 132 sont représentés schématiquement sur la figure 1. Etant donné que les moteurs et leurs engrena-30 ges destinés à commander les mouvements ci-dessus peuvent être classiques et qu'ils ne font pas en soi partie de la présente invention, qu'il n'est pas nécessaire d'en donner une description plus détaillée. Le fonctionnement de la boucheuse selon l'invention 35 est le suivant : on introduit une cartouche 70 dans le cylindre 30 préalablement ouvert de la boucheuse 10 au poste de chargement 72 en pressant le bouton 114 pour faire tourner le levier de commande 96 de droite ou inférieur (figure 4) dans le sens dextrorsum, et permettre ainsi au butoir 90 de s'effacer 40 sous l'effet du poids de la cartouche 70 inférieure. Lorsque 71 37330 i 2111736 ' cette cartouche 70 est libérée, on actionne le levier 96 en pressant le bouton 118 pour ramener le butoir 90 à sa position initiale. On actionne ensuite le mécanisme d'arrêt de gauche 88 pour libérer la cartouche 70 qu'il retenait et la laisser 5 descendre sur le mécanisme d'arrêt inférieur, en position prête pour l'opération de chargement suivante, et ce mécanisme reçoit une autre cartouche 70 de la réserve. Un opérateur affecté au poste de chargement vérifie que la cartouche 70 est convenablement placée dans le demi-cylindre 34 et que son bour-10 relet 78 est bien appuyé contre l'épaulement de butée 56, puis il referme le demi-cylindre 32 autour de la cartouche et fixe ensuite les deux demi-cylindres 32 et 34 l'un sur l'autre au moyen des boulons 50. Pour faciliter l'expulsion de la matière argileuse à travers le fond 76, l'opérateur peut entailler 15 ce fond 76 de deux fentes en croix, comme représenté en 77 sur la figure 8, avant de libérer le butoir 90 extrême inférieur. Il peut également former les entailles 77 dans le fond 76 avant de charger les cartouches 70'sur les rails 86. Ensuite, il déplace le chariot 16 le long des rails 22 pour le conduire du 20 poste de chargement vers le trou de coulée 25 du four 26. Il manipule ensuite la boucheuse 10 par rotation autour de l'arbre 18 et des tourillons 14 de manière à engager la buse 54 dans le trou 25. Il presse ensuite le bouton 120 pour mettre en 25 action le moteur 68 et le mécanisme d'entraînement contenu dans l'enveloppe 60 afin d'imprimer son mouvement au piston 64. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 7, le piston 64 attaque le bouchon 80 et entraîne ce dernier en direction de la buse 5^ pour expulser la matière argileuse à travers la cartouche 70. 30 La pression exercée par la matière argileuse crève le fond 76 (voir figure 7) dont certaines parties sont appliquées contre la paroi intérieure de la buse 54. Le corps 74 de la cartouche 70 s'ajuste exactement dans le cylindre de la boucheuse et la paroi épaisse du cylindre 30 l'empêche de se rompre de sorte 35 qu'il reste intact. La matière argileuse qui sort de la buse 54 et pénètre dans le trou 25 entre en contact avec le métal chaud qui s'écoule du four et elle se durcit par cuisson pour former un bouchon solide dans la paroi du four, pour arrêter ainsi l'écoulement du métal fondu. Il va de soi que les rails ^0 22 peuvent également être disposés en un cercle qui entoure le 71 3733Û 8 2111736 four 26 de sorte que, en cas de besoin, on peut ainsi boucher successivement au moyen de la boucheuse 10 plusieurs trous de coulée percés dans le four 26. Après le bouchage, on ramène la boucheuse 10, en 5 la faisant rouler sur ses rails 22, à sa position de déchargement représentée en traits interrompus sur la figure 1 et à l'extrémité de gauche sur la figure 2. On enlève les boulons 50 et on relève le demi-cylindre 32 en position ouverte pour enlever la cartouche vide 70 et nettoyer la boucheuse 10. En 10 utilisant des cartouches pré-emballées, on maintient propre le cylindre 30 de la boucheuse 10 et il suffit de nettoyer la buse 5*J et d'enlever l'argile cuite résiduelle qui adhère éventuellement à la surface interne de cette buse. En outre, on peut avoir accès à l'alésage de la buse 5^ en ouvrant le 15 cylindre 30 du demi-cylindre articulé 32, ce qui facilite le nettoyage. Lorsque la boucheuse 10 est nettoyée, on la fait tourner autour de son arbre vertical 18 pour le ramener à la position de chargement représentée en traits continus sur la 20 figure 2, de sorte qu'on peut ainsi répéter l'opération de chargement. Il est facile de comprendre que les cartouches 70 sont encombrantes et difficiles à manipuler manuellement. A titre d'exemple illustratif, une cartouche typique possède une contenance d'environ 250 décimètres cube et la matière argi-25 leuse préférée pour cette application pèse environ 3j2 kg/dm^, de sorte que la cartouche chargée pèse environ 800 kg. Cette masse volumique et ce volume sont indiqués uniquement à titre illustratif et on peut éventuellement utiliser des cartouches de dimensions différentes et présentant des densités diffëren-30 tes, suivant l'application particulière envisagée. Naturellement, la dimension du cylindre 30 et du piston 64 varient en conséquence. Les cartouches 70 sont acheminées aux rails de guidage 86 par un mécanisme de chargement approprié quelconque. Il ressort de la description donnée ci-dessus 35 que les buts visés par l'invention sont entièrement atteints. En effet, l'invention a pour objet, une boucheuse perfectionnée, qui utilise des cartouches contenant de l'argile, destinée à boucher des orifices percés dans le paroi des fours d'une façon perfectionnée et plus efficace. Grâce à l'utilisation des 40 cartouches, le chargement et le nettoyage de la boucheuse peu 71 37330 9 2111736 vent être exécutés rapidement et efficacement. En outre, la matière argileuse peut être préparée à distance du point d'utilisation, pour présenter une consistance uniforme et meilleure, et la cartouche contient une quantité d'argile exactement me-5 surée. L'utilisation d'un bouchon du type piston dans la cartouche évite que la matière argileuse ne fuit au droit du piston pour pénétrer dans le cylindre, ce qui évite toute détérioration du mécanisme d'entraînement du piston. Il va de soi que des modifications peuvent être 10 apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. 71 37330 2111736 REVENDICATIONS 1. Boucheuse caractérisée en ce qu'elle comprend un cylindre, une buse de sortie reliée à une extrémité de ce cylindre, le cylindre étant divisé en deux parties qui forment 5 un alésage dans le cylindre lorsqu'elles sont appliquées l'une contre l'autre, des moyens qui portent à pivotement l'une des parties de manière qu'elle puisse osciller par rapport à l'autre partie pour prendre sa position d'ouverture ou sa position de fermeture, des moyens qui fixent temporairement les 10 deux parties l'une sur l'autre en position de fermeture, et un piston monté sur le cylindre de manière à pouvoir décrire un mouvement alternatif dans l'alésage du cylindre et par rapport à ce cylindre. 2. Boucheuse selon la revendication 1, caractéri- 15 sée en ce qu'elle comprend une cartouche de la matière à éjecter, cette cartouche étant disposée dans le cylindre et comprenant un récipient cylindrique aligné coaxialement avec le piston, ce récipient présentant à une extrémité un fond qui peut se crever. 20 3. Boucheuse selon la revendication 2, caractéri sée en ce que la cartouche comprend un bouchon mobile en forme de cuvette monté dans l'autre extrémité du récipient et que le piston pousse pour expulser la matière de la cartouche, à travers le premier fond, et à travers ladite buse. 25 4. Boucheuse selon la revendication 3, caractéri sée en ce que le bouchon comporte une paroi latérale qui est appliquée à joint étanche contre la paroi interne de la cartouche . 5- Boucheuse selon la revendication 2, caractéri- 30 sée en ce que le récipient est fait d'une matière imperméable à base de papier. 6. Boucheuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fond est entaillé de manière à se crever facilement sous l'effet de la pression qui est exercée sur la 35 matière contenue dans la cartouche et qui est transmise par l'intermédiaire de cette cartouche. 7. Boucheuse selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'alimentation permettant 40 d'introduire des cartouches contenant ladite matière dans le cylindre. 71 37330 " 2111736 8. Boucheuse selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'alimentation comprennent un magasin d'alimentation par gravité dans lequel les cartouches sont empilées, des moyens qui retiennent temporairement lesdites car- 5 touches dans ce magasin, et des moyens qui libèrent la cartouche extrême inférieure pour la laisser s'engager dans le cylindre lorsque ce dernier est ouvert. 9. Procédé pour charger dans une boucheuse une quantité déterminée de matière argileuse d'une qualité détermi- ^0 née, caractérisé en ce qu'on utilise une boucheuse comportant un cylindre ou tube de forme générale cylindrique, formé de parties mobiles l'une par rapport à l'autre qui peuvent -se déplacer entre une position d'ouverture et une position de fermeture, une buse de sortie adjacente à une extrémité de ce cy-15 lindre, et un piston d'entraînement adjacent à■1'extrémité opposée de ce cylindre ; on conditionne une quantité prédéterminée de matière argileuse de la qualité prédéterminée dans une cartouche d'une dimension appropriée pour remplir le cylindre de la boucheuse ; on ferme la cartouche de matière argileuse 20 à une première extrémité par un fond capable de se crever sous la pression et, à l'extrémité opposée, au moyen d'un bouchon qui peut coulisser à travers la cartouche en restant en contact étanche avec la paroi de cette cartouche j on introduit la cartouche dans le cylindre de la boucheuse lorsque ce cylindre est . 25 en position d'ouverture, et en plaçant le bouchon en position adjacente au piston et le fond capable de se crever dans une position adjacente à la buse ; et on referme le cylindre. 10. Cartouche de boucheuse, caractérisée en ce qu'elle comprend un récipient cylindrique rempli de matière 30 argileuse -z d'une dimension telle qu'elle remplisse le cylindre de la boucheuse, un premier fond'capable de se crever, de forme générale plate, qui ferme une première extrémité du récipient, et un fond constitué par un bouchon mobile et qui ferme l'extrémité opposée de ce récipient, le fond formant 35 bouchon étant en contact étanche avec le récipient lorsqu'il se déplace dans ce dernier.