Brevet FR2509449A1 — 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 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 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 a 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 réaliser 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 fairequ'aux dépens de la sécurité du personnel, étant donné qu'elle constitue un risque d'accidents compte tenu de l'endroit où 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 un manchon d'accouplement conçu pour être rendu solidaire de l'outil de travail et comprenant un alésage axial pour recevoir, par rotation et/ou pénétration l'extrémité de la tige de perçage et pourvu de deux moyens indépendants pour retenir la tige dans ledit manchon, le premier de ces moyens étant constitué par un emboltement à balonnette et destiné à servir uniquement pour l'extraction de la tige de perçage de la masse durcie du trou de coulée, tandis que le second est constitué par des moyens élastiques destinés à retenir la tige dans l'alésage, mais conçus de façon à pouvoir céder devant une force prédéterminée et destinée uniquement à servir lors de la mise en place de la tige dans le trou de coulée. Lorsque l'on se sert des seconds moyens de retenue, la tige de perçage n'est pas engagée à fond dans l'alésage et, pour éviter que les moyens élastiques ne subissent toute la force de poussée lors de la mise en place de la tige, il est prévu une cale amovible destinée à être coincée entre le fond de l'alésage et la tête de la tige de perçage. Lesdits moyens élastiques sont constitués par une goupille en forme de "U': en acier à ressort, engagée transversalement à travers le manchon et passant, lorsque la tige de perçage est en appui sur la cale amovible, tangentiellement, de chaque côte à travers une gorge circulaire prévue, à cet effet, sur la tige de perçage. L'extrémité-de la tige de perçage a, de préférence, une forme convergente, alors que le bord de l'alésage est, de préférence, divergent, ceci pour permettre une rectification plus facile d'un désalignement éventuel entre la tige de perçage et l'axe du manchon d'accouplement. La forme convergente de la tige de perçage facilite, en outre, l'engagement de la tige dans le manchon en contribuant à l'ecar- tement des deux branches de la goupillé. 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 schematiquement une vue latérale d'une machine de perçage en position pour enfoncer la tige de perçage à 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 son extraction, La figure 3 montre les deux extrémités de la tige de perçage, La figure 4 montre une section suivant le plan de coupe IV-IV sur la figure 3, La figure 5 montre une coupe longitudinale à travers le manchon d'accouplement, La figure 6 montre une vue frontale du manchon d'accouplement suivant la direction VI sur la figure 5, La figure 7 montre une section à travers le manchon d'accouplement suivant le plan de coupe Vil-Vil, La figure 8 montre une section à travers le manchon d'accouplement suivant le plan de coupe VIII-VIII, La figure 9 montre la tige de perçage engagée dans le manchon et retenue par la goupille La figure 10 montre une vue analogue à la figure 9 avec un autre mode d'exécution de la cale amovible et La figure 11 montre la tige de perçage engagée dans le manchon et retenue dans celui-ci par l'emboitement à baïonnette. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne la base de la paroi d'un haut fourneau. La référence 12 représente le troude 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 16 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 la vue 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 un manchon d'accouplement permettant à l'outil de travail 22 de saisir la tige de per çage (figure 1) et de l'en libérer, ceci rutomatiquement, sans intervention manuelle. Les figures suivantes montrent les détails de ce mécanisme d'accouplement. La conception de ce mécanisme d'accouplement repose sur le fait que la machine de perçage, ainsi que son outil de travail, sont du type classique, c'est-à-dire que l'organe de travail 22 est conçu pour pouvoir tourner dans un sens. On se servira de cette possibilité de rotation pour assurer l'accouplement et la retenue de la tige au moyen d'un emboi- tement à baïonnette. 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'extrémité opposée destinée à être engagée dans le manchon 20 comporte un bord 29 légèrement convergent pour faciliter la pénétration dans le manchon 20 et pour rectifier un désalignement éventuel entre l'axe de ce manchon 20 et la tige 16. La tige de perçage 16 comporte en outre une ou plusieurs dans l'exemple représenté deux saillies 30 formant les parties actives de l'emboltement à baïonnette dans le manchon 20. La figure 5 montre le manchon d'accouplement 20 assurant le raccordement de la tige de perçage 16 à l'outil de travail 22. A cet effet, le manchon 20 est conçu pour être fixé sur l'outil de travail etpeut comporter, comme dans l'exemple représenté, une ouverture axiale 32 destinée à être engagée sur l'organe de percussion et être fixé sur celui-ci par des moyens connus, comme par exemple, au moyen d'une fixation à baïonnette. Pour recevoir l'extrémité de la tige de perçage 16, le manchon 20 comporte essentiellement un alésage axial 34, cylindrique sur la plus grande partie de sa longueur, avec une sortie 36 légèrement divergente pour faciliter la réception de la tige de perçage 16. La partie avant de cet alésage 34 est façonnée pour former un emboitement à baïonnette par coopération avec les saillies 30 de la tige de perçage 16. A cet effet, l'alésage 34 est pourvu de deux gorges longitudinales opposées 38 correspondant -- aux deux saillies 30 (voir figure 6). Au niveau du plan de coupe choisi pour représenter la figure 7, ces gorges 38 s'élargissent pour former des chambres 40 plus larges permettant une rotation relative entre le manchon 20 et la tige 16.Une telle rotation, soit de la tige 16, soit du manchon 20, entraine le blocage axial de la tige 16 dans le manchon 20. Un second moyen de retenue de la tige 16 dans le manchon 20 est constitué par une goupille 42 (voir fig.8) en f or- me de "U" en acier à ressort, dont les deux branches passent tangents lementde chaque côtéde la tige 16 par une gorge circulaire 44 prévue spécialement à cet effet sur cette tige 16. L'écartement normal entre les deux branches de cette goupille 42 est inférieur au diamètre de la tige 16. Toutefois, l'élasticité de cette goupille 42 permet d'écarter les deux branches lorsque la tige 16 est enfoncée dans le manchon 20, de même que lorsque ce dernier est retiré de la tige 16 après que celle-ci ait été mise en place dans le trou de coulée. I1 est à noter que le bord convergent 29 de la tige 16 contribue à l'écartement des deux branches de la goupille 42 et facilite, de ce fait, l'introduction manuelle de la tige de perçage 16 dans le manchon 20. I1 est à souligner que la goupille 42 ne représente qu'un exemple pour assurer la retenue de la tige 16 dans le manchon 20 et qu'il est possible de prévoir d'autres moyens connus en soi, assurant les mêmes fonctions, telles que par exemple, des segments extensibles. En vue de la mise en place de la tige de perçage 16 dans le trou de coulée 12, la tige 16 est introduite manuellement dans le manchon 20. Cette opération peut être effectuée manuellement sans risque d'accident, étant donné qu'elle peut se dérouler lorsque la machine de perçage occupe sa position de retrait à l'écart de la rigole de coulée. Lors de l'engagement de la tige 16 dans le manchon 20, le bord convergent 29 de la tige 16 facilite l'écartement des deux branches de la goupille 42, tandis que cet engagement se termine par l'encliquetage de la goupille 42 dans la gorge circulaire 44 de la tige 16. Cette position est représentée sur la figure 9. Le rôle de cette goupille 42 est donc de retenir la tige 16 et d'éviter qu'elle ne tombe hors du manchon 20 lorsque la tige de perçage 16 est amenée devant le trou de coulée 12, comme représenté sur la figure 1. Les positions axiales de la gorge 44 et de la goupille 42 sont telles que lorsque la goupille 42 coopère avec la gorge 44, l'emboîtement à balonnette ne soit pas fermé. En effet, comme le montre la figure 9, dans la position concernée, les saillies 30 se trouvetn toujours au niveau des gorges 38 et une rotation entraînant l'emboîtement dans les chambres 40 est impossible. Cette mesure évite qu'un embot- tement non voulu du système à baïonnette se produise avant ou lors de la mise en place de la tige de perçage 16 et empêche le dégagement du manchon 20 de l'extrémité de la tige 16. L'enfoncement de la tige de perçage 16 dans la masse 14 du trou de coulée 12 est effectué par l'action de l'outil de travail 22 en faisant avancer celui-ci le long de l'affût 18. Or pour que le système à baïonnette ne puisse s' emboîter dans cette position, comme expliqué ci-dessus, la longueur de l'alésage 34 du manchon 20 est telle que la tête de la tige 16 ne soit pas en appui au fond de cet alésage 34 lorsque la goupille 42 est fermée autour de la gorge 44. Pour pouvoir néanmoins transmettre la poussée du manchon 20 sur la tige 16 sans faire subir cette poussée à la goupille 42, on introduit une cale amovible entre la tête de la tige 16 et le fond de l'alésage 34 du manchon 20.Dans l'exemple de la figure 9, cette cale est représentée simplement par une bille 46 qu'on introduit dans le manchon 20 avant l'engagement de la tige 16, soit axialement à travers l'alésage 34 soit à travers une ou verturelatérale dans la paroi du manchon 20 au niveau de l'endroit où la bille 46 devra se trouver. La cale amovible peut également être constituée par une broche 48, conformément au mode de réalisation illustré par la figure 10. Cette broche 48 est introduite transversalement à travers le manchon 20 et peut être retenu en place au moyen d'une agrafe 50. I1 est à noter que cette cale amovible peut être constituée par d'autres moyens que ceux illustrés dans les deux modes de réalisation des figures 9 et 10. Lorsque la tige de perçage 16 est complètement enfoncée dans la masse 14 du trou de coulée 12, la force de résistance à l'extraction est supérieure à la force de retenue exercée par la goupille 42, de sorte qu'un recul de l'outil de travail 22 permet le dégagement du manchon 20 et de la tige 16 contre l'action de cette goupille 42. Après le dégagement du manchon 20, on peut enlever manuellement la bille 46 ou la broche 48. En vue de l'extraction de la tige de perçage 16 du trou de coulée 12, l'affût 18 sera amené en position opérative et l'outil de travail 22 sera complètement avancé jusqu'à ce que le manchon 20 soit engagé totalement sur l'extrémité de la tige de perçage 16 jusque dans la position illustrée sur la figure 11. Pour atteindre cette position, la gorge circulaire 44 passe au-delà de la goupille 42, tandis que les saillies 30 pénètrent jusqu'au niveau des chambres 40. Dès lors l'outil de travail 22 pourra être actionné pour faire tourner le manchon 20 à gauche et réaliser l'emboîtement à baïonnette au niveau des saillies 30 et des chambres 40. Après cela, il suffit de procéder à l'extraction en faisant reculer l'outil de travail 22 et en actionnant éventuellement l'organe de percussion. 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 eli 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 un manchon d'accouplement (20) conçu pour être rendu solidaire de l'outil de travail (22) et comprenant un alésage axial (34) pour recevoir, par rotation et/ou pénétration, l'extrémité de la tige de perçage (16) et pourvu de deux moyens indépendants pour retenir la tige (16) dans ledit manchon (20), le premier de ces moyens étant constitué par un emboîtement à baïonnette et destiné à servir uniquement pour l'extraction de la tige de perçage (16) de la masse durcie (14) du troude coulée (12), tandis que le second est constitué par des moyens élastiques destinés à retenir la tige (16) dans l'alésage (34) et à servir uniquement lors de la mise en place de la tige (16) dans le troude coulée (12) mais conçu de façon à pouvoir céder devant une force prédéterminée. 2. - Dispositif selon la revendication 1, carac térisé par une cale amovible destinée à être coincée entre le fond de l'alésage (34) et la tête de la tige de perçage (16) lors de la mise en place de la tige (16) dans le trou de coulée (12). 3. - Dispositif selon la revendication 2, carac térisé en ce que ladite cale amovible est constituée par une bille (46). 4. - Dispositif selon la revendication 2, carac térisé en ce que ladite cale amovible est constituée par une broche (48) engagée transversalement à travers la paroi du manchon (20) et retenue par une agrafe (50). 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par une goupille (42) en forme de "U", en acier à ressort, engagée transversalement travers le manchon (20) et passant, lorsque la tige de perçage est en appui sur la cale amovible, tangentiellement de chaque côté à travers une gorge circulaire (44) prévue à cet effet sur la tige de perçage (16). 6. - Dispositif selon la revendication 1, carac terisé en ce que l'emboitement à baïonnette est formé par plusieurs saillies (30) prévues sur l'extrémité de la tige (16) par des gorges longitudinales correspondantes (38) dans l'alésage (34) et par deschambresélargies correspondantes (40) permettant une rotation relative entre la tige (16) et le manchon (20). 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité (29) de la tige (16) devant pénétrer dans le manchon (20) a une forme convergente. 8. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bord avant