Brevet FR2837411A1 — publié le 20030926

(1gOt les bureaux (210) le Masque arM8m (2001 283741 1 La présente invention concerne un dispositif électrique et/ou pneumatique pour crcer ou faciliter l'écoulement lors de l'ouverture du système de fermeture d'une capacité contenant du métal à l'état liquide. Le système de fermeture est traditionnellement protégé du métal liquide par un mélange de différents sa bles réfractaires. Cette masse de protection s'écoule la plupart du lemps par gravité lors de l'ouverture du sys tème de fermeture. Les incidents: Parfois la masse réfractaire s'agglomère pour former des grains d'une granulométrie différente ou fritte au contact du métal liquide pour former une croûte dure et copacte. L'écoulement gravimétrique de cette masse devient alors difficile, voire impossible. L'écoulement du métal ne peut avoir lieu. Le remède: Lors de ces incidents, on procède à la mise à l'air libre de l' orifice mobile du système de fermeture et on tente de forer manuellement le trou d'écoulement à l' aide d'un outil mécanique ou thermique. Le dispositif selon l' invention permet de remé dier aux conséquences des incidents. Il comporte selon une première caractéristique, un ensemble de rotation, propulsion et percussion qui est placé sous e canal d'écoulement de la partie mobile in férieure du système de fermeture. Il comporte, selon une seconde caractéristique, un apport d'énergie externe lui permettant de fonctionner sous aLmosphère confinse afin de ne pas dégrader les ca ractéristiques physico-chimiques du métal liquide. La cractéristique principale est la création de mouvements combinés de rotation avec propulsion et per cussion afin de provoquer une ouverture suffisante pour permettre lécoulement du métal. Selon les modes particuliers de réalisation: - le dispositif peut être réalisé avec différen tes natures de matériaux afin de ne pas polluer le métal liquide ou o'obtenir des caractéristiques particulières - la tête de forage peut être réalisé de diffé rentes longueurs et dimensions afin de s' adapter aux di mensions nominales et à l'usure du système de fermeture ou des revêtements de la capacité - le dispositif peut être utilisé avec ou sans le tube de protection de jet. - le dispositif peut utiliser différents types d'énergies (électriques ou fluides gazeux) adaptés au système de fereture et aux conditions du procédé 283741 1 -2 1 - la tête de forage peut utiliser ou comporter de s mat éri aux qui part i cipent lors de l eur propul s ion à des réactions chimiques et/ou physiques afin de parfaire le fonctionnement du dispositif - le dispositif est mis en place après la consta tation du noi écoulement du métal l'énergie nécessaire au fonctionnement du dis positif peut être amence par différents cheminements di rects ou indirects au travers du tube de protection de jet ou par le joint supérieur de la busette inférieure. - le dispositif peut utiliser un ou plusieurs mo teurs électriques ou pneumatiques en fonction de perfor mances à atteindre. 283741 1 -3 Les dessins annexés illustrent le dispositif dans différentes configurations. La --^igure 1 représente le dispositif nu compor tant un seul, moteur électrique. La figure 2 représente le dispositif nu compor tant plusieurs moteurs électriques. La figure 3 représente un dispositif prêt à fonc tionner en position dans une protection de jet. Le fond de la capacité contenant le métal liquide comprend généralement un orifice dit trou de coulée (30) se prolongeant vers la face inférieure par une busette interne (31). Ces deux éléments sont remplis d'un mélange de sables réfractaires les protégeant du métal en fusion. Sous la face inférieure se trouvent un tiroir fixe (32) et url tiroir coulissant ou rotatif (33) permet tant l'écouleent du métal. Une busette externe (34) est liée mécaniquement aux tiroirs. Un tube réfractaire (38) conduit le métal liquide et le protèc;e de l'oxydation de l'air ambiant. Le dispositif (37) se place sous la busette ex terne. Il est soit fixé par des griffes ou des vérins pneumatiques dans le tube réfractaire, soit utilisé à l'air libre. L'arbre de perforation (34) se développe par l' action de l'énergie extérieure entraînant la perfora tion du sable contenu dans la partie supérieur du système de coulée. Le dispositif comprend un corps (11) contenant tous les éléments internes. Un moteur électrique (12) alimenté extérieurement met en rotatior, un arbre creux (13). Cet rbre entraine un dispositif de couplage di rect entre un pignon moteur fixe (14) et un pignon mené floLtant (12,). Le couplage en rotation est assuré par un ressort calibré (16). Le pignon floLtant transmet le couple de rotation à la tige de perforation (17) par un système de pions ou de clavette et de rainure longitudinale. La t,ige de perforation se développe grâce à sa rotation dans un filetage fixe (18) en tête du disposi tif. Si le couple résistant du à la perforation dé passe le couple transmis par l'ensemble de couplage, il se crée un détrayage et un embrayage instantané produi sant un effet de percussion sur la tige de perforation. 283741 1 Le dispositif peut comporter un moteur unique ou un montage de micromoteurs (22) entraînant un pignon in termédiaire (22) d' adaptation. Selon des variantes non illustrées, le dispositif peut utiliser un ou plusieurs moteurs utilisant l'énergie pnenmatique de tous types de gaz. Selon des variantes non illustrées, le dispositif peut combiner différentes dimensions pour s' adapter aux conditions tl-Jermiques, dimensionnelles, mécaniques du procédé, notamment les diamètres des orifices et des tu bes réfractaires. Selor des variantes non illustrées, la tête de l'arbre de perforation peut emporter un ou plusieurs in serts facilitant par réaction thermique la mise en mouve ment du métal liquide. Selor des variantes non illustrées, le dispositif peut utili,er simultanément l'énergie électrique et l'énergie pnenmatique afin de parfaire le fonctionnement. - :' i 283741 1 - s REVEND I CAT I ONS 1) Disiositif pour faciliter ou créer l'écoule ment de métal iquide lors de l'ouverture d'un système de fermeture protégé par un réfractaire dans des capacités à écoulement gravitaire, sous pression ou sous vide. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il utilise un apport d'énergie extérieure électrique pour forer l' obstruction. 23 Dispositif selon la revendication 1 caractéri sée en ce, qu'il se loge dans les éléments inférieurs d'écoulements réfractaires pouvant être immergés dans le métal liquide 3) Disositif selon la revendication 1 caractéri soe en ce que l'énergie électrique peut être amenée sous et/ou au travers de l'élément réfractaire 4) Disositif selon la revendication caractéri sée en ce qu'il s'utilise dans les conditions nominales du procédé sans induire de pollution du métal. ) Dispositif selon la revendication 1 caractéri sé en ce que la perforation est induite par une tige fi letée combinant de manière simultanse et continue des mouvements de propulsion, de rotation et de percussion. 6) Disositif selon la revendication 5 caractéri soe en ce la t:ge filetée traverse le corps du système en son centre 7) Dispositif selon la revendication 5 caractéri sé en ce quela tige filetée comporte à son extrémité une embout de forage pouvant concourir à la mise en fusion de l'obstructienet/ou au nettoyage de l' orifice créé 8) Dispositif selon la revendication 5 caractéri sé en ce qu.- e système de couplage d'entraînement méca nique en rotation entre le dispositif et la tige de fo rage induit un phénomène de percussion lors du dépasse ment du couple nominal. 9) Lispositif selon la revendication 5 caractéri sée en ce que la tige de forage est entraînée par la ro tation d'un clavette longitudinale positionnée sur le pignon mené flottant ) Dispositif selon la revendication 5 caracté risée en ce que le pignon mené flottant est couplé au pi gnon moteur pa" un ressort faisant office de limiteur de couple 11) pspositif selon la revendication 5 caracté risée en ce que le pignon moteur peut être actionné par un ou plusieurs moteurs électriques 12) Dispositif selon la revendication 6 caracté risée en ceque la profondeur de forage n'est limitée que