Brevet FR2678377A1 — publié le 19921231

La présente invention concerne un dispositif de carottage destiné à prélever des échantillons dans un haut-fourneau sidérurgique ou analogue. Les dispositifs de carottage de ce type actuellement utilisés comprennent un châssis fixe sur lequel est montée une unité de travail pouvant se mouvoir en translation sur le châssis, ladite unité de travail comportant un tube cylindrique mobile en rotation sur lui-même et équipé d'une couronne de découpe à l'une de ses extrémités et pouvant pénêtrer dans la matière à carotter en effectuant un mouvement combiné de translation sur le châssis et de rotation sur lui-même. Cette opération de carottage est destinée à effectuer un prélèvement de matière dans un haut-fourneau à l'arrêt, en vue d'effectuer des analyses et des vérifications de la composition de la matière se trouvant dans le haut-fourneau. Ce dispositif de carottage connu présente l'inconvénient résidant dans le fait que l'échantillon prélevé subit des rotations sur lui-même ainsi que des frottements contre l'extrémité ouverte du tube, ce qui modifie sa structure et sa composition. I1 en résulte que les analyses faites sur l'échantillon ainsi recueilli ne sont pas très représentatives de l'état réel de la matière se trouvant dans le haut-fourneau. La présente invention propose donc de réaliser un dispositif de carottage qui permette d'obtenir un échantillon pratiquement intact c'est-à-dire qui n'ait subi qu'un minimum de perturbations durant son prélèvement. Suivant l'invention, le dispositif de carottage comporte un deuxième tube cylindrique fixe en rotation et monté en translation axiale dans le premier tube rotatif, ladite couronne de découpe coiffe l'extrémité du tube intérieur et le diamètre intérieur de la couronne de découpe est plus petit que le diamètre intérieur du deuxième tube. Du fait que le tube intérieur qui reçoit la carotte ne tourne pas sur lui-même, on peut recueillir une carotte qui n'a pas subi de perturbation par rotation, et dont la structure correspond donc à celle de la matière où elle a été prélevée. D'autre part, la coiffe imprime avantageusement une striction de la carotte juste avant qu'elle ne pénètre dans le tube intérieur, de sorte que le diamètre de la carotte est légèrement inférieur au diamètre intérieur du deuxième tube. Ceci permet d'éviter dans une large mesure les frottements de la carotte sur la paroi interne du tube, frottements qui, dans les dispositifs de carottage connus, entraînent une profonde modification de l'échantillon prélevé. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couronne de découpe constitue un support centreur pour l'extrémité libre du tube intérieur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - La couronne de découpe est montée de manière amovible sur l'extrémité libre du premier tube rotation, au moyen par exemple de chevilles radiales amovibles. Cette disposition facilite l'opération d'extraction du tube intérieur lorsque l'opération de carottage est terminée. - Le deuxième tube intérieur est constitué de deux demi coquilles assemblées. Grâce à cette disposition, la carotte peut être dégagée de manière aisée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en référence au dessin annexé. La figure unique est une vue mi-coupe axiale, mi élévation longitudinale d'un mode de réalisation du dispositif de carottage selon l'invention. On voit au dessin annexé un dispositif de carottage dans un. haut-fourneau sidérurgique ou analogue (non représenté), qui comprend un châssis fixe X sur lequel est monté une unité de travail Y pouvant se mouvoir en translation sur le châssis X. Ce dernier comprend une glissière 1 reposant sur des montants 10 et comportant à son extrémité contigüe au haut-fourneau, un support 2. L'unité de travail Y peut se mouvoir en translation sur le châssis X et comporte un tube cylindrique 3 mobile en rotation sur luimême et équipé d'une couronne 8 munie de dents de découpe 9 à son extrémité adjacente au haut-fourneau. La couronne 8 est fixée sur le tube 3 au moyen de chevilles radiales 11 amovibles. Le tube 3 prend appui sur le support 2 sur lequel il peut coulisser tout en tournant autour de son axe. Le fond du tube extérieur 3, opposé à son extrémité portant la couronne de- découpe 8, 9, est fixé à un axe 4 d'entraînement en rotation monté dans un palier 5 et couplé à des moyens motorisés, constitués par exemple comme représenté par un moteur 6 et un système 7 à pignons et chaîne.Le palier 5 prend appui sur un support 15 constituant un chariot déplaçable en translation en même temps que l'ensemble de l'unité de travail Y, sur la glissière 1 et le support terminal 2, grâce à des moyens connus en soi et non représentés. L'unité de travail Y comprend un deuxième tube cylindrique 12 fixe en rotation et monté mobile en translation dans le premier tube rotatif 3. La couronne de découpe 8, 9 coiffe l'extrémité du tube intérieur 12, le diamètre intérieur d de la couronne 8 étant légèrement plus petit que le diamètre intérieur du deuxième tube 12. La couronne de découpe 8, 9 constitue donc un support assurant le centrage du tube intérieur 12 sur l'axe du tube rotatif 3, par maintien de son extrémité libre. L'axe 4 d'entraînement du tube extérieur 3 est creux et traversé par une tige axiale 13 dont une extrémité est fixée au fond 16 du tube intérieur 12. L'extrémité de la tige 13 attenante au fond pénètre à cet effet dans un logement ménagé dans le fond 16, lui-même supporté par un palier 17 solidaire du tube extérieur 3. L'extrémité de la tige 13 est fixée au fond par exemple par une clavette, comme représenté. La tige axiale 13 permet de déplacer en translation le tube 12 à l'intérieur du tube extérieur 3. L'extrémité de la tige 13 opposée au fond 16 est montée à coulissement dans une pièce 14 solidaire du chariot constitué par le support 15 du mécanisme d'entraînement 6, 7 en rotation du tube extérieur 3. La couronne de découpe 8 coiffe les extrémités libres des deux tubes coaxiaux 3 et 12, et présente donc un logement annulaire sur sa face opposée aux dents de découpe 9, logement dans lequel peuvent venir s'engager les extrémités des tubes coaxiaux 3, 12. La paroi intérieure de ce logement annulaire constitue ainsi un support pour le tube intérieur 12. Le fonctionnement du dispositif de carottage qui vient d'être décrit est le suivant. A l'état de repos le dispositif est dans la situation représentée au dessin, prêt à prélever un échantillon dans la charge C du haut-fourneau par une ouverture non représentée. Lorsqu'on veut exécuter un carottage, on commande le déplacement en translation sur la glissière 1 et sur le support 2 de l'ensemble de l'unité de travail Y, c'est-à-dire du chariot 15, du mécanisme d'entraînement 6, 7 et des tubes 3, 12 vers la droite du dessin, de manière que les dents de découpe 9 pénètrent dans la charge C. En même temps le mécanisme 6, 7 d'entraînement en rotation du tube extérieur 3 est mis en route, tandis que le tube .intérieur 12 reste bloqué en rotation mais accompagne le déplacement en translation du tube extérieur 3. La couronne de découpe 8 tourne avec ce dernier et ses dents 9 découpent une carotte qui est comprimée dans la partie arrière de la couronne 8, de telle manière que sa section soit légèrement inférieure à la section du tube intérieur 12.Au fur et à mesure que les tubes 3 et 12 pénètrent à l'intérieur de la charge C, l'échantillon E pénètre à l'intérieur du tube 12, qu'il finit par remplir lorsque l'ensemble de l'unité de travail Y est parvenu au terme de sa course en translation. Lorsque le prélèvement de l'échantillon E est terminé, l'unité de travail Y est déplacée en translation en sens inverse, de manière à la dégager du haut-fourneau. On procède alors au démontage de la couronne 8 en enlevant les chevilles amovibles 11. On déplace ensuite le tube intérieur 12 en translation vers la droite sur le dessin, à l'intérieur du tube extérieur 3 en poussant la tige 13. Lorsque le tube intérieur 12 est totalement dégagé du tube extérieur 3, ce tube 12, qui est constitué de deux demi coquilles, est ouvert en deux afin de permettre la récupération de l'échantillon E. L'invention permet donc d'obtenir une carotte E qui n'est pas entraînée en rotation durant son pré lève- ment et conserve par conséquent la structure exacte de la matière C dans laquelle elle a été prélevée. En outre, les frottements subis par l'échantillon E sont réduits au minimum au niveau de la couronne 8, de sorte que cette carotte E subit très peu de perturbations et de modifications. Du fait que la couronne 8 coiffe l'extrémité des deux tubes 3, 12, il n'est pas possible que des éléments de matière viennent pénétrer dans l'espace compris entre les deux tubes. L'invention est susceptible de recevoir diverses variantes d'exécution. REVENDICATIONS 1. Dispositif de carottage dans un haut-fourneau sidérurgique ou analogue, comprenant un châssis fixe (X) sur lequel es.t montée une unité de travail (Y) pouvant se mouvoir en translation sur le châssis, ladite unité de travail comportant un tube cylindrique (3) mobile en rotation sur lui-même et équipé d'une couronne de découpe (8, 9) à l'une de ses extrémités et pouvant pénétrer dans la matière à carotter en effectuant un mouvement combiné de translation sur le châssis et de rotation sur lui-même, caractérisé en ce que l'unité de travail comporte un deuxième tube cylindrique (12), fixe en rotation, et monté en translation axiale à l'intérieur du premier tube rotatif (3), en ce que ladite couronne de découpe (8, 9) coiffe l'extrémité dudit tube intérieur (12) et en ce que le diamètre intérieur de la couronne de découpe (8, 9) est plus petit que le diamètre intérieur dudit tube intérieur (12). 2. Dispositif de carottage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne de découpe (8, 9) constitue un organe de support et de centrage pour le tube intérieur (12) par maintien de son extrémité libre. 3. Dispositif de carottage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne de découpe (8 > 9) est montée de manière amovible sur le premier tube rotatif (3). 4. Dispositif de carottage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couronne de découpe (8, 9) est montée sur l'extrémité libre du premier tube (3) au moyen de chevilles radiales amovibles (11). 5. Dispositif de carottage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube intérieur (12) est constitué de deux demi coquilles assemblées. 6. Dispositif de carottage selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le fond du premier tube extérieur rotatif (3) porte un axe d'entraînement en rotation (4) monté dans un palier (5) et couplé à des moyens motorisés (6, 7). 7. Dispositif de carottage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe (4) d'entraînement du premier tube extérieur rotatif (3) est creux et en ce que l'extrémité arrière du tube intérieur (12) est solidaire d'une tige axiale (13) d'actionnement en translation qui traverse ledit axe creux.