Brevet FR2509450A1 — publié le 19830114

Dispositif d'accouplement d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve à l'outil de travail d'une machine de perçage La présente invention concerne un dispositif d'accouplement d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve à l'outil de travail d'une machine de perçage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon lequel la fermeture et l'ouverture du trou de coulee comportent respectivement une opération de mise en place et une opération d'extraction de la tige de perçage qui est abandonnée dans la masse du trou de coulee entre deux coulées successives. Ce procédé, relativement récent pour ouvrir le trou de coulée moyennant une tige de perçage qui est abandonnée dans le trou de coulée entre deux coulées successives, suscite un intérêt croissant aux dépens des procédés classiques consistant à forer des trous de coulée au moyen d'une mèche de forage. Pour plus détails concernant ce procédé et ses avantages, ainsi que pour les équipements nécessaires, on pourra se référer au brevet luxembourgeois No 82 943. Pour extraire la tige de perçage du trou de coulée, il est nécessaire d'amener la perceuse en position opérative et d'accoupler l'outil de travail coulissant le long de l'affût de la perceuse avec l'extrémité sortante de la tige de perçage. Une fois cet accouplement réalisé, l'extraction peut être effectuée en faisant reculer l'-outil de travail et en actionnant l'outil de percussion pour libérer la tige de la masse durcie du trou de coulée. I1 existe différents systèmes pour realiser l'accouplement entre la tige de perçage et l'outil de travail. Toutefois, la plupart de ces systèmes impliquent une intervention manuelle de l'opérateur. Or, une telle intervention manuelle ne peut se faire qu'aux dépens de la sécurité du personnel, étant donné qu'elle constitue un risque d'accidents compte tenu de l'endroit ou elle se déroule. Le but de la présente invention est l'élimination de cet inconvénient en prévoyant un dispositif d'accouplement automatique ne nécessitant pas d'intervention manuelle et par conséquent, écartant tout risque d'accidents. Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un dispositif d'accouplement du genre défini dans le préambule et caractérisé par une paire de manchons d'accouplement dont le premier est pourvu d'un alésage axial destiné à recevoir, par pénétration, l'extrémité de la tige de perçage, ainsi que des moyens élastiques destinés à retenir l'extrémité de la tige de perçage dans ledit alésage, mais conçus de façon à pouvoir céder devant une force prEdeterminée, et dont le second est pourvu d'un alésage axial destiné à recevoir, par pénétration et rotation, l'extrémité de la tige de perçage, et pourvu à cet effet, d'au moins une rainure hélicoldale, tandis que l'une des extrémités de la tige de perçage comporte un filet hélicoïdal correspondant à ladite rainure, les deux manchons étant conçus pour être rendus temporairement solidaires d'une pièce de raccord, elle-même solidaire de l'organe de percussion de l'outil de travail. Lesdits moyens élastiques sont constitués par une goupille en forme de "U" en acier à ressort engage transversalement à travers le premier manchon et passant, lorsque la tige de per çage est complêtement enfoncée dans ledit manchon, tangentiellement, de chaque côté, à travers une gorge circulaire prévue, à cet effet, sur ladite tige de perçage. Pour faciliter l'introduction manuelle de la tige de perçage dans ledit premier manchon, la gorge circulaire est précédée d'une section tronconique contribuant à l'écartement des deux branches de la goupille. Pour permettre un accouplement et un désaccouplement faciles, sans risque de blocage, à l'aide du second manchon, la pente de la rainure hélicoidale et celle du filet sont, de préférence, compris entre 400 et 600. L'extrémité de la tige de perçage a, de préférence, une forme convergente, alors que le bord de chacun des alésages des deux manchons est, de préférence, divergent, ceci pour permettre une rectification plus facile d'un désalignement éventuel entre la tige de perçage et l'axe des manchons d'accouplement. D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux figures annexées, dans lesquelles La figure 1 montre schématiquement une vue latérale d'une machine de perçage en position pour enfoncer la tige de perçage a travers la masse du trou de coulée, La figure 2 montre une vue analogue au moment précédant l'accouplement avec la tige de perçage en vue de l'extraction de çlle-ci, La figure 3 montre les deux extrémités de la tige de perçage, La figure 4 montre une coupe longitudinale du premier manchon d'accouplement, La figure 5 montre une coupe longitudinale du second manchon d'accouplement, La figure 6 montre une coupe longitudinale d'une pièce de raccord servant à solidariser les deux manchons avec l'organe de percussion, La figure 7 montre l'accouplement entre la tige de perçage et le premier manchon d'accouplement, La figure 8 montre l'accouplement entre la tige de perçage et le second manchon d'accouplement et La figure 9 montre une section suivant le plan de couple IX-IX sur la figure 7. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne la base de la paroi d'un haut fourneau. La référence 12 représente le trou de coulée obstrué par une masse de bouchage 14, telle que de l'argile durci, à travers laquelle est introduite, avant le durcissement complet, une tige de perçage 16. Après que cette tige de perçage ait été introduite à travers la masse 14, elle est abandonnée dans cette position, illustrée sur la figure 2, jusqu'à la prochaine opération d'ouverture du trou de coulée, opération consistant à retirer cette tige de perçage 16 pour libérer l'ouverture du trou de coulée 12. Pour l'extraction et la mise en place de la tige de perçage 16, on se sert d'un outil de travail équipé d'un organe de percussion pouvant frapper dans les deux sens. Sur les figures, on a représenté par la référence 18 l'affut d'une machine de perçage du trou de coulée avec un outil de travail 22 coulissant le long de cet affût 18 et équipé d'un tel organe de percussion. La référence 20 désigne une pièce de raccord des tinée à solidariser chacun des deux manchons d'accouplement avec l'outil de travail 22. La figure 4 montre un premier manchon d'accouplement 24 destiné à la mise en place de la tige de perçage 16. La figure 2 montre un second manchon d'accouplement 26 destiné à la préhension et à l'extraction de la tige de perçage 16. Les figures suivantes montrent les détails de ce mécanisme d'accouplement qui ne nécessite aucune intervention manuelle. La conception de ce mécanisme d'accouplement repose sur le désir de se servir des machines convenant également pour les forages conventionnels au moyen d'une mèche de forage, notamment la possibilité de l'outil de travail de ces machines de fonctionner en percussion et en rotation. Comme le montre la figure 3, la tige de perçage 16 est pourvue d'une tête pointue 28 qui facilite la pénétration à travers la masse de bouchage du trou de coulée. L'ex trémité opposée comporte un bord 30 légèrement convergent pour faciliter la pénétration dans les deux manchons 24 et 26 et pour pouvoir rectifier un désalignement éventuel entre l'axe de ces manchons et la tige 16. Cette tige 16 comporte, conformément à l'une des particularités de l'invention, un filet hélicoïdal 32. Le pas de ce filet 32 est à gauche pour pouvoir profiter du. fait que les foreuses classiques sont toutes conçues pour tourner à gauche en forant. Les deux extrémités du filet, notamment celle destinée à pénétrer dans les manchons d'accouplement 24 et 26 sont, de préférence, arrondies pour faciliter cette pénétration. Selon une autre particularité, la tige de perçage 16 est pourvue d'une gorge circulaire 34, à section arrondie, dont la fonction sera décrite plus en détail en référence aux figures suivantes. Le premier manchon d'accouplement 24 représenté par la figure 4 comporte un alésage axial 36 dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre maximal de la tige de perçage 16 au niveau du filet hélicoïdal 32. Cet alésage 36 comporte un bord 38 légèrement divergent pour faciliter l'accouplement avec la tige de perçage 16 et compenser un désalignement éventuel entre celle-ci et l'axe du manchon 24. Le fond 40 de l'alésage 36 est, en outre, légèrement rétréci, afin d'assurer la stabilité de la tige 16 lorsqu'elle est engagée dans ce manchon 24. Le second manchon d'accouplement 26 montré sur la figure 5 est également pourvu d'un alésage axial 42. Cet alésage 42 comporte, dans sa partie cylindrique, une rainure hélicoïdale 44 correspondant au filet 32 de la tige de per çage 16 et destinée à coopérer avec ce filet. Cet alésage 42 est en outre pourvu d'un bord divergent 46 ayant les mêmes fonctions que le bord 38 du manchon 24. Au lieu de prévoir une seule rainure hélicoïdale 44, il est possible d'en prévoir deux ou plusieurs, à condition que le filet 32 de la tige de perçage 16 soit également à pas double ou multiple correspondant. I1 est essentiel que les pentes de la rainure hélicoïdale 44 et du filet 32 soient raides, c'est-à-dire supérieures à 300 et, de préférence entre 400 et 600, afin d'aviser un autoblocage lors du désaccouplement après la mise en place de la tige. I1 est en principe suffisant que la rainure 44 et le filet 32 ne fassent qu'un seul tour complet de 3600. Lorsque la rainure 44 est double et que le filet 32 est à double pas, il est même suffisant de ne prévoir qu'un demitour. Toutefois, ceci n'est pas une condition et la longueur du filet 32 et de la rainure 44 peut être supérieure si les besoins l'exigent. La figure 6 montre la pièce de raccord 20 assurant la fixation de chacun des manchons 24, 26 sur l'organe de percussion de l'outil de travail 22 (figures 1 et 2). La fixation entre les manchons 24, 26 et la pièce 20 peut être assurée par des moyens appropriés connus en soi, tels que dans l'exemple illustre de la figure 6, au moyen d'une clavette 48 coopérant avec une tige 50 prévue sur chacun des manchons 24 et 26 et assurant la fixation de celle-ci dans un alésage de la pièce 20. Cette pièce de raccord 20 est, a son tour, fixé sur l'organe de percussion par des moyens détachables connus en soi, tels que par exemple, une fixation à baïonnette. La figure 7 montre comment la tige de perçage 16 est maintenue dans le premier manchon d'accouplement 24 en vue d'être mise en place selon la figure 1. La tige 16 est enfoncée dans le manchon 24 par glissement et le filet hélicoïdal 32 n'assume aucun rôle lors de cette opération. Pour éviter que la tige 16 ne glisse hors du manchon 24 lors de l'opération de mise en place illustrée par la figure 1, il est prévu dans le manchon 24 une goupille 52 (voir également figure 9) en forme de "U" en acier à ressort dont les deux branches passent tangentiellement de chaque c5té de la tige 16, par la gorge circulaire 34 prévue, spécialement à cet effet sur cette tige 16. L'écartement normal entre les deux branches de cette goupille 52 est inférieur au diamètre de la tige 16.Toutefois, l'élasticité de cette goupille 52 permet d'écarter les deux branches lorsque la tige 16 est enfoncée dans le manchon 24, de même que lorsque ce dernier est retiré de la tige 16 après que celle-ci ait été mise en place. Pour faciliter l'écartement des deux branches de la goupille 52, il est prévu une section tronconique 54 sur la tige 16 immédiatement avant la gorge circulaire 34. I1 est à noter que la goupille 52 ne représente qu'un exemple pour assurer le maintien de la tige 16 dans le manchon 24 et qu'il est possible de prévoir d'autres moyens connus en soi, assurant les mêmes fonctions, telles que par exemple, des segments extensibles, bille avec ressort, etc. La figure 8 montre l'extrémité de la tige de per çage 16 engagée dans le second manchon d'accouplement 26, en vue de l'opération d'extraction de la tige de perçage 16 du trou de coulée 12. L'engagement de la tige 16 dans le manchon 26 est réalisé par une rotation de la tige 16 ou du manchon 26 qui, dans l'exemple représenté, comporte un seul tour. I1 est à noterquepour l'accouplement selon la figure 8, la gorge circulaire 34 n'assume aucun rible. En vue de la mise en place de la tige de perçage 16 selon la figure 1, cette tige 16 est introduite manuellement dans le manchon 24 conformément à la figure 7. Cette opération peut être effectuée manuellement sans risque d'accident, étant donné qu'elle peut se dérouler lorsque la machine occupe sa position de retrait à l'écart de la rigole de coulée. Lors de l'engagement de la tige 16 dans le manchon 24, la section tronconique 54 facilite l'écartement des deux branches de la goupille 52, tandis que l'engagement de la tige est terminé lorsque la goupille 52 se referme sur la gorge circulaire 34. A ce moment, la tige 16 est en appui sur le fond de l'alésage 36, ce qui permet à l'outil de travail 22 d'enfoncer la tige de perçage 16 par poussée dans la masse 14 du trou de coulée 12.Lorsque la tige de per çage 16 est complètement enfoncée dans le trou de coulée, la force de résistance à l'extraction est supérieure à la force de retenue exercée par la goupille 52, de sorte qu'un recul de l'outil de travail 22 permet le dégagement du manchon 24 de la tige 16 contre l'action de cette goupille 52. En vue de l'extraction de la tige de perçage 16 du trou de coulée 12, le manchon 24 est remplacé par le manchon 26. Cette opération peut également s'effectuer dans la position de retrait de la machine de perçage, c'està-dire à l'écart de la rigole de coulée, et sans risque pour l'opérateur. Après ça, l'affût 18 sera amené en position operative et le manchon 26 sera engagé sur la tige de per çage 16 conformément à la figure 8 en actionnant l'outil de travail 22 pour faire tourner le manchon 26 à gauche. A partir de cette position, la tige de perçage 16 peut être extraite du trou de coulée 12 actionnant l'outil de percussion vers l'arrière et en faisant reculer l'outil de travail 22 le long de l'raffut 12 tout en évitant de faire tourner le manchon 26 à droite ou en maintenant l'action de rotation à gauche entamée en vue de l'accouplement. Après l'extraction de la tige de perçage 16, la machine peut être ramenée vers la position de retrait pour dégager la tige 16 du manchon 26 par voie manuelle. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'accouplement d'une tige de per çage du trou de coulée d'un four à cuve à l'outil de travail d'une machine de perçage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon lequel la-fermeture et l'ouverture du trou de coulée comportent respectivement une opération de mise en place et une opération d'extraction de la tige de perçage qui est abandonnée dans la masse du trou de coulée entre deux cou lées successives, caractérisé par une paire de manchons d'accouplement (24)(26) dont le premier (24) est pourvu d'un alésage axial (36) destiné à recevoir, par pénétration, l'extrémité de la tige de perçage (16), ainsi que des moyens élastiques destinés à retenir I'extrémité de la tige de per çage (16) dans ledit alésage (36), mais conçus de façon à pouvoir céder devant une force prédéterminée, et dont le second (26) est pourvu d'un alésage axial (42) destiné à recevoir, par pénétration et rotation, l'extrémité de la tige de perçage (16), et pourvu, à cet effet-, d'au moins une rainure hélicoïdale (44), tandis que l'une des extrémités de la tige de perçage (16) comporte un filet hélicoïdal (32) correspondant à ladite rainure (44), les deux manchons (24) (26) étant conçus pour être rendus temporairement solidaires d'une pièce de raccord (20), elle-même solidaire de l'organe de percussion de l'outil de travail (22). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques du premier manchon (24) sont constitués par une goupille(52) en forme de "U", en acier à ressort engagée transversalement à travers ce premier manchon (24) et passant, lorsque la tige de perçage (16) est complètement enfoncée dans ledit manchon (24) tangentiellement, de chaque cté, à travers. une gorge circulaire (34) prévue à cet effet, sur ladite tige de perçage (16). 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige de perçage (16) comporte une section tronconique (54) se trouvant à l'avant de la gorge (34) et contribuant à l'écartement des deux branches de la goupille (52). 4. - Dispositif selon la revendication 1, carac térisé en ce que la pente de la rainure hélicoïdale du second manchon (26) et celle du filet (32) de la tige de perçage (16) sont au moins fagales ou supérieures à 300. 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que ltextrémité de la tige Q8 devant pénétrer dans les manchons (24) (26), a une forme convergente. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bords (38) (46) des alésages (36) (42) des deux manchons (24) (26) ont une forme divergente. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alésage (36) du premier manchon (24) présente un rétrécissement (40) destiné à coopérer avec l'extrémité avant de la tige (16)