Brevet FR2481309A1 — publié le 19811030

i La présente invention se rapporte à un dispositif pour ouvrir, fermer et nettoyer les bouches de remplissage des fours à coke alimentés par des transporteurs de charbon et munis d'un obturateur cloche, ce dispositif pouvant être dé- placé au-dessus du plafond des fours à coke sur une ossature porteuse en porte-à-faux, entre des positions situées respec- tivement au-dessus des divers obturateurs cloches, dont la cloche est maintenue dans sa position supérieure de fermetu- re par un ressort et présente pour la manoeuvre, une tige d'obturateur de bouche de remplissage sur laquelle sont mon- tés deux râcleurs de nettoyage décalés à 1800 situés dans la région de la cloche et capables de se déplacer à proximi- té de la paroi de la bouche de remplissage. Le but de l'invention est de permettre d'effectuer, dans un dispositif du genre précité, les trois opérations, c8est- à-dire l'ouverture et la fermeture des obturateurs cloches et le nettoyage de la zone de la bouche de remplissage c8té chambre, avec une faible dépense de moyens techniques de construction et avec un actionnement simple. Suivant l'invention, ce problème est résolu par un dis- positif du type précité caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'actionnement comprenant lui-même: (a) un dis- positif d'entraînement de pression qui agit axialement sur la tige d'obturateur de la bouche de remplissage; (b) un dispositif d'entraînement en rotation qui agit radialement sur la tige d'obturateur de la bouche de remplissage; et (c) une tête de pression et de rotation qui peut coiffer la tige d'obturateur de remplissage. Ce dispositif permet de réaliser une combinaison de mou- vements telle que celle qui est nécessaire pour résoudre le problème posé, l'ouverture et la fermeture des obturateurs cloches étant obtenues par le déplacement axial (déplacement vertical) exécuté au moyen du dispositif d'entraînement de pression (entraînement linéaire) et le nettoyage simultané de la région côté chambre de la bouche étant obtenu par le dispositif d'entraînement en rotation. Le déplacement verti- cal de la tête de pression et de rotation a pour effet de poser cette tête sur la tige de l'obturateur de la bouche de remplissage et, ensuite, de repousser verticalement cette tige vers le bas, la cloche obturatrice prévue à l'extrémité inférieure s'ouvrant dans ce mouvement. Ce mouvement descen- dant qui détermine l'ouverture de la cloche obturatrice se produit en antagonisme par rapport à la force d'un ressort de fermeture sur lequel prend appui la tige de l'obturateur de la bouche de remplissage et qui ramène cette tige à sa position d'obturation lors du mouvement de retrait de la tête de pression et de rotation. Pendant le mouvement vertical, la tête de pression et de rotation peut décrire un mouvement de rotation et, dans ce mouvement, les râcleurs de nettoyage qui sont fixés à la tige de l'obturateur de la bouche de rem- plissage à la hauteur de cette bouche sont entraînés en rota- tion autour de leur axe, ce qui détermine l'opération de net- toyage. Les deux dispositifs d'entraînement, c'est-à-dire le dispositif d'entrainement de pression et le dispositif d'en- trainement en rotation, sont de préférence actionnés par des moyens hydrauliques ou pneumatiques et, éventuellement, éga- lement électriques. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on ob- tient un centrage automatique de la tête de pression et de rotation par le fait que cette tête présente un c8ne inté- rieur qui s'ajuste sur l'extrémité supérieure de la tige de l'obturateur de la bouche de remplissage, qui présente une forme conique correspondante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'en- traînement automatique de la tige de l'obturateur de la bou- che de remplissage pendant la rotation de la tète de pres- sion et de rotation lorsque cette tête a été appuyée sur la tige de l'obturateur de la bouche de remplissage est obtenue par le fait que cette tête présente des fentes radiales dans lesquelles s'ajustent des saillies radiales de la tige de 248 1309 l'obturateur de la bouche de remplissage. Suivant une autre caractéristique, un vérin constitue le dispositif d'entraînement de pression; sa manoeuvre est particulièrement simple, et il constitue de préférence un dispositif d'entratnement linéaire, c'est-àdire qui ne four- nit de travail que dans une seule direction. Suivant une autre caractéristique, la tige de piston du vérin est creuse et est guidée par une coulisse carrée ména- gée à l'intérieur de la tige de piston, ce guidage servant à transmettre le couple du dispositif d'entraînement en rota- tion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dis- positif d'actionnement est porté par une plate-forme mobile qui admet des déplacements horizontaux dans tous les sens, ce mode de montage permettant de compenser sans difficulté les défauts de précision-de la disposition des bouches de remplissage dans le plafond des fours à coke, défauts qui peuvent atteindre 20 mm et plus. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la pla- te-forme mobile est suspendue par des ressorts de traction qui tendent à annuler les écarts horizontaux de la plates forme mobile par rapport à sa position centrale, de sorte que, lorsqu'on sépare la t9te de pression et de rotation de la tige de l'obturateur de la bouche de remplissage, la pla- te-forme mobile est ramenée automatiquement à sa position de départ ou position centrale avant d'âtre amenée à la bouche de remplissage suivante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la mo- bilité horizontale dans tous les sens peut encore être obte- nue par une construction simple grece au fait que la plate- forme mobile porte des galets qui peuvent rouler horizonta- lement dans deux directions perpendiculaires entre elles. Suivant une forme de réalisation-représentée, le dépla- cement du dispositif suivant l'invention d'une bouche de remplissage à la suivante est obtenu par le fait que le dis- positif est monté sur un chariot mobile qui est suspendu à des rails appartenant à une ossature porteuse et qui courent au-dessus du plafond des fours parallèlement à ce plafond, cette ossature étant montée en porte-à-faux sur le plafond des fours à coke, ce qui rend le plafond des fours à coke indépendant des forces de travail et de réaction du disposi- tif suivant l'invention. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le cha- riot mobile est suspendu par des galets de roulement munis de joues des deux côtés, entre deux rails appartenant à l'os- sature qui courent parallèlement entre eux l'un au-dessus de l'autre. Ce moue de suspension particulier garantit que le dispositif se déplacera sans s'incliner et assure l'absorp- tion des forces de réaction au moment de l'ouverture de l'ob- turateur de la bouche de remplissage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de guidage latéral du chariot mobile peuvent compren- dre en supplément, au-dessous des galets de roulement, des galets de guidage latéraux supplémentaires qui empêchent le chariot mobile de s'écarter latéralement. Par ailleurs, suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'ossature porteuse qui supporte le chariot mobile présente une portée inférieure pour le ressort de fermeture de la cloche obturatrice qui est maintenue à distance du plafond des fours, le dispositif d'ouverture et de fermeture des bouches de remplissage travaillant ainsi sans exercer de contrainte sur le plafond des fours. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention-ap- paraîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue de côté et en partie en coupe du dispositif d'actionnement suivant l'invention avec ses moyens de suspension; - la Fig. 2 est une vue en coupe de l'obturateur cloche avec ses organes d'ouverture et de fermeture situés au-des- sous du dispositif de la Fig. 1 - la Fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne A-B de la Fig. 1; - la Fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne C-D de la Fig. 1; - la Fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne E-F de la Fig. 4. Le dispositif pour ouvrir, fermer et nettoyer les bouches de remplissage 22 de fours à coke (voir Fig.2) comprend un chariot mobile 1 constitué sous la forme d'un chassis cadre. Ce chariot 1 est suspendu au moyen d'une paire de galets 3, 3' (voir Fig. 1 et 3) à deux rails 2, 2t qui courent au-des- sus du plafond 23 des fours d'une batterie de fours à coke qui présentent les bouches de remplissage 22, ces deux rails faisant partie d'une ossature porteuse 20 qui s'étend en porte-à-faux au-dessus du plafond 23 de la batterie de fours. Les galets 3, 3t sont montés sur roulements et ont des joues doubles 14 de manière que le chariot mobile 1 soit gui- dé sur les deux c8tés, ainsi qu'en haut et en bas, sur les rails 2, 2', de manière à garantir de cette façon que le cha- riot se déplacera sans s'incliner et de manière à absorber les efforts de réaction développés lors de la manoeuvre du dispositif d'actionnement 4 qui est supporté par le chariot mobile 1. Le dispositif d'actionnement 4 comprend un vérin à com- mande hydraulique jouanc le rôle de dispositif d'entra nement linéaire vertical (entra nement de pression 5), qui est re- lié:, à son extrémité inférieure, à un dispositif d'entraîne- ment en rotation 6,également à commande hydraulique, et peut tourner de 360 autour de son axe vertical sous l'action de ce dispositif d'entrainement en rotation. Le vérin 5 possède une tige de piston creuse 30 munie d'une coulisse carrée 29 destinée à recevoir le couple du dispositif d'entraînement de rotation 6. Le dispositif d'entraenement linéaire à action verticale (entratnement de pression 5), constitué par le vé- rin.5, et le dispositif d'entraînement en rotation 6 travail- lent, par exemple, sous une pression de service de 100 bars, qui est engendrée par un groupe hydraulique 7 (Fig.3), le- quel est également installé sur le chariot mobile 1. Le cou- ple du dispositif d'entraînement en rotation 6 a pour pivot des roulements qui absorbent également les charges axiales. Le tourillon d'entra nement du dispositif d'entraînement en rotation 6 est constitué par un tourillon fileté. Le dispositif d'actionnement 4, qui comprend le disposi- tif d'entraînement linéaire 5 à mouvement vertical et à com- mande hydraulique et le dispositif d'entraînement en rota- tion 6 à mouvement horizontal et également à commande hydrau- lique, est monté sur une plate-forme mobile 8 qui peut se dé- placer horizontalement dans tous les sens. La possibilité de déplacement horizontal dans tous les sens est assurée par deux paires de galets 9 et 9' qui sont guidés dans-des direc- tions perpendiculaires entre elles sur des rails correspon- dants - formés par la plate-forme 8. La possibilité de dépla- cement horizontal dans tous les sens permet de centrer avec sécurité une tête de pression et de rotation 11 prévue à l'extrémité inférieure du dispositif d'actionnement 4 sur l'extrémité conique 19 d'une tige 10 d'obturateur de bouche de remplissage qui présente à son extrémité inférieure une cloche obturatrice 25 servant à obturer la bouche de remplis- sage 22 et des ràcleurs de nettoyage 26 qui correspondent au diamètre de la bouche de remplissage 22 (Fig. 2). Le centra- ge de la tête de pression et de rotation 11 sur la tige 10 de l'obturateur se produit directement grâce au fait que la tête 11 possède un cône creux 18 qui s'ajuste sur l'extré- mité supérieure 19 de la tige 10, laquelle possède une forme conique correspondante. Lorsqu'on met la tête 11 en appui sur la tige 10, cette tête s'enclenche par des fentes radia- les 15 sur des saillies radiales correspondantes 16 de la tige 10, de sorte que le mouvement de rotation de la tête 11 est également transmis à la tige 10. Pour ramener exactement la plate-forme 8 mobile horizontalement dans tous les sens a sa position de repos centrale, cette plate-forme est sus- pendue par quatre ressorts de traction 12 décalés de 90 qui sont fixés par ailleurs par des pattes 24 au châssis du cha- riot mobile 1. Le guidage latéral du chariot mobile 1 sur le bâti de l'ossature porteuse 20 est assuré par des galets de guidage 13 prévus dans la région inférieure. La tige 10 sert à ouvrir et fermer la bouche de remplissage en se dépla- çant en translation verticale et à nettoyer cette bouche en décrivant un mouvement de rotation. Elle prend appui par un épaulement 32 sur un ressort de fermeture 21- de sorte que, lors du mouvement ascendant de la tàte 11 D elle est repous- sée vers le haut par la force du ressort et que, de cette fa- çon, la cloche obturatrice 25 située à son extrémité infé- rieure est pressée en position de fermeture contre le bord inférieur 33 de la bouche de remplissage 220 L'extrémité in- férieure du ressort de fermeture 21 seappuie sur une portée 27 qui est fixée au bâti 20 et maintenue à distance du pla- fond 23 du four au-dessus de la bouche de remplissage 22 par des nervures verticales 28. Les dessins (Fig. 1 et 2) illus- trent également la disposition dans l'espace du chariot mo- bile 1, par rapport à la goulotte 17 d'alinentation du four. Pour la manoeuvre du dispositif suivant l'invention, le chariot mobile 1 est tout d'abord amené en position au-dessus d'une bouche de remplissage 22 par des moyens hydrauliques, pneumatiques ou électriques. Ensuite, le vérin (dispositif d'entraînement de pression 5) est mis en action pour comman- der un premier segment de course, et la tête de pression et de rotation ll est abaissée par exemple de L6Omm. Dans ce mouvement, cette tête se pose sur la tige 10 de l'obturateur de la bouche de remplissage et, avec cette dernière, elle re- pousse en position d'ouverture la cloche obturatrice 25 fi- née à cette tige. Après le parcours du premier segment de la course, qui est arrêté par exemple par un interrupteur de fin de course, le dispositif d'entranement de rotation 6 est mis en action par l'intermédiaire d'un relais temporisé cor- respondant. Après un temps fixé par le relais temporisé, le segment restant de la course descendante, qui est par exemple de 140 mm, est parcouru simultanément avec la rotation de la tête Il. La vitesse de la course verticale peut être par exem- ple de 0,05 m/s. Lorsque la course totale descendante de 300 mm du vérin 5 a été parcourue, le dispositif d'entraîne- ment en rotation 6 reste encore en fonctionnement et les râ- cleurs de nettoyage 26 restent encore animés de leur mouve- ment de rotation. Pendant ce temps, la bouche de remplissage 22 reste ouverte sous l'effet de la poussée descendante exer- cée sur la tige 10 par la tête 11, pour permettre le proces- sus de remplissage par l'intermédiaire de la goulotte 17 d'alimentation du four. Après achèvement de l'opération de remplissage, on enclenche la course de remontée, par exemple en pressant un bouton de commande. Après parcours d'un pre- mier segment de course, par exemple d'une longueur de 140 mm, l'interrupteur de fin de course précité transmet au relais temporisé un ordre de mise en position neutre du dispositif d'entraînement en rotation 6 et, par conséquent, l'arrêt du mouvement de nettoyage du racleur de nettoyage 26. La partie restante, de 160 mm, de la course linéaire de retour, qui aboutit à la position de repos, est parcourue sans mouvement de rotation. Le vérin 5 peut être verrouillé dans sa position de repos par l'intermédiaire d'un interrupteur de fin de course et par des moyens hydrauliques, pneumatiques ou élec- triques. Le vérin hydraulique 5 prévu dans le cas considéré et le dispositif d'entraînement en rotation à commande hy- draulique peuvent être équipés de soupapes de limitation de la pression. Le dispositif d'entraînement en rotation com- prend en supplément une soupape de réglage du débit servant a assurer le réglage de la vitesse. Les soupapes peuvent ê- tre complétées, par exemple, par une commande de secours ma- nuelle ou par un dispositif d'inversion à ressort. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dispositif pour ouvrir, fermer et nettoyer les bou- ches de remplissage de fours à coke alimentés par un trans- porteur de charbon et munis d'un obturateur cloche, ce dis- positif pouvant être déplacé au-dessus du plafond des fours à coke sur une ossature porteuse en porte-à-faux, entre des positions situées respectivement au-dessus des divers obtu- rateurs cloches, dont la cloche est maintenue dans sa posi- tion supérieure de fermeture par un ressort et présente, pour la manoeuvre, une tige d'obturateur de bouche de remplissage sur laquelle sont montés deux râcleurs de nettoyage décalés de 1800, situés dans la région de la cloche et capables de se déplacer à proximité de la paroi de la bouche de remplis- sage, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'actionnement (4) comprenant lui-même: (a) un dispositif d'entralnement de pression (5) qui agit axiale- ment sur la tige (10) d'obturateur de la bouche de remplissa- ge; (b) un dispositif d'entratnement en rotation (6) qui a- git radialement sur la tige (10) d'obturateur de la bouche de remplissage; et (c) une tête de pression et de rotation (11) qui peut coiffer la tige (10) d'obturateur de remplis- sage. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de pression et de rotation (11) présente un c8ne intérieur (18) conjugué de l'extrémité supérieure (19) de la tige (10) d'obturateur de la bouche de remplissa- ge. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tête de pression et de rotation (11) présente des fentes radiales (15) destinées à recevoir, pour la transmission de la force, des saillies radiales (16) de la tige (10) d'obturateur de la bouche de remplissage. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement de pression (5) est un vérin. - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'une cavité (31) est prévue à l'intérieur de la tige du piston du vérin et comporte une coulisse carrée (29) servant à guider la tige de piston (30). 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (4) est monté sur une plate-forme mobile (8) qui permet de décri- re des mouvements horizontaux dans tous les sens. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que la plate-forme mobile (8) est suspendue par aes ressorts de traction (12) qui tendent à annuler les écarts horizontaux de la plate-forme mobile par rapport à sa position centrale. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la plate-forme mobile (8) présente des galets (9, 9') qui peuvent se déplacer horizontalement dans des directions perpendiculaires entre elles. 9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est monté sur un cha- riot mobile (1) qui est suspendu à des rails (2) de l'ossa- ture porteuse (20) qui s'étendent au-dessus du plafond (23) des fours et parallèlement à ce plafond. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que le chariot mobile (1) est suspendu au moyen de galets de roulement (3) munis de joues de guidage (14) des deux cotés entre deux rails (2, 2') de l'ossature porteuse (20) qui s'étendent l'un au-dessus de l'autre et parallèlement entre eux. 11 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le chariot mobile (1) présente des galets de gui- dage latéraux (13) situés au-dessous des galets de roulement (3). 248 1309 il 12 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 11, caractérisé en ce que l'ossature porteuse (20) présente une portée inférieure (27) maintenue à distance du plafond (23) des fours et sur laquelle porte le ressort (21) de fermeture de la cloche obturatrice (25).