BR112012027019B1

BR112012027019B1 - Equipamento de distribuição de material a granel em um reator metalúrgico

Info

Publication number: BR112012027019B1
Application number: BR112012027019-2A
Authority: BR
Inventors: Thillen Guy; Lonardi Emile; Stumper Jean-Joseph; Lang Harald; Mutschler Klaus
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2018-04-17
Also published as: TW201142041A; US9133529B2; BR112012027019A2; US20130039723A1; CN102859005B; KR20130070581A; LU91683B1; CN102859005A; EP2561106B1; RU2012149552A; RU2542954C2; TWI510634B; EP2561106A1; WO2011131548A1

Abstract

equipamento de distribuição de material a granel em um reator metalúrgico. a invenção se refere a um equipamento de distribuição (100) para distribuir material a granel com um bico distribiudor (102) em uma suspensão cardan (110) que tem um primeiro e segundo membros de gimbal (112, 114) articulados em torno de dois eixos de suspensão perpendiculares (a,b). o sistema de acionamento tem um primeiro e segundo mecanismos de transmissão (122, 124) para controlar o movimento articulado do bico distribuidor (102) em torno dos eixos de suspensão. de acordo com a invenção, o sistema e acionamento tem também uma junta cardan (130), com uma primeira parte (132) articulada em torno do terceiro eixo (c) e uma segunda parte (134) articulada em torno do quarto eixo (d), e um motor giratório (142) para acionar o eixo do motor giratório (140) que é conectado à junta cardan (130) por meio de um braço de conexão articulado (144). a posição giratória e a posição axial do eixo determinam a posição da segunda parte (134) em torno do terceiro e quarto eixos (c,d), respectivamente. os mecanismos de transmissão (122, 24) trasmitem torque para o terceiro e quarto eixos (c,d) da junta cardan (130) para a suspensão cardan (110), para articular o bico distribuidor (102) em torno de 1 primeiro e segundo eixos (a,b), respectivamente.

Description

(54) Título: EQUIPAMENTO DE DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL A GRANEL EM UM REATOR METALÚRGICO (51) Int.CI.: F27D 3/10; C21B 7/20; F27B 1/20 (30) Prioridade Unionista: 22/04/2010 LU 91 683 (73) Titular(es): PAUL WURTH S.A.

(72) Inventor(es): GUY THILLEN; EMILE LONARDI; JEAN-JOSEPH STUMPER; HARALD LANG; KLAUS MUTSCHLER

RELATÓRIO DESCRITIVO

Pedido de patente de invenção para “EQUIPAMENTO DE DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAL A GRANEL EM UM REATOR METALÚRGICO”

Campo Técnico

A presente invenção se refere de um modo geral ao carga de material em um reator metalúrgico, isto é, um reator agregado por derretedor-gaseificador ou alto-fomo. Mais especificamente, a invenção se refere a um equipamento de distribuição de material de carga no reator metalúrgico.

Fundamentos da Invenção

O equipamento de distribuição é o componente principal de qualquer instalação de carga na parte superior em razão da distribuição de carga adequada ser crucial na operação do reator.

Na indústria de ferro, o sistema de carga comercialmente conhecido pela marca Bell Less Top® tem seu uso difundido nos altosfomos de carga. Este sistema inclui geralmente um equipamento de distribuição com uma calha de distribuição que é rotativa em tomo do eixo vertical do forno e articulada em tomo do eixo horizontal para distribuir material a granel no nível superior da carga, conforme desejado. O equipamento tem um mecanismo de rotação e articulação da calha de distribuição de acordo com o perfil de carga desejado. Sistemas deste tipo são apresentados, por exemplo, no pedido de patente internacional WO 95/21272 e nas patentes norte-americanas US 5.022.806, US 4.941.792, US

3.814.403 e US 3.693.812. Ao girar a calha em tomo do eixo vertical do forno e variar a inclinação da calha, a carga a granel pode ser direcionada virtualmente para qualquer ponto da superfície de carregamento. Além de muitas outras vantagens, este tipo de equipamento de distribuição permite

2/18 uma ampla variedade de perfis de carga devido a sua versatilidade na distribuição da carga na superfície de carregamento. Naturalmente, isto exige um equipamento altamente desenvolvido, em particular no que se refere ao mecanismo de rotação e articulação da calha de distribuição.

Uma alternativa menos difundida atualmente é o equipamento de distribuição denominado do tipo gimbal ou tipo cardan. Este tipo de equipamento apresenta um bico de distribuição tubular que é suspenso de modo cardânico, para ser articulado em tomo de dois eixos geralmente perpendiculares dos quais um é geralmente horizontal. Visto que os equipamentos do tipo cardan não apresentam suporte para bico giratório que executa giros completos (>360°), eles facilitam teoricamente a construção do equipamento de controle e, caso se deseje o resfriamento da calha, do equipamento de resfriamento correspondente.

Um exemplo anterior do equipamento de distribuição do tipo cardan é apresentado na patente norte-americana US 4.243.351. O bico é suspenso em uma forquilha de elevação, que é sustentada rotativamente em sua primeira extremidade para conferir articulação em tomo do primeiro eixo horizontal. O bico é articuladamente suspenso na segunda extremidade nivelada da forquilha de elevação para conferir articulação ao bico em tomo do segundo eixo perpendicular até o primeiro eixo. Um primeiro atuador é conectado na primeira extremidade da forquilha de elevação para ser articulado em tomo do primeiro eixo. A forquilha de elevação também comporta um mecanismo de transmissão para transmitir ação do segundo atuador da primeira extremidade da forquilha de elevação para a suspensão articulada do bico em sua segunda extremidade. E proposta uma variedade de modelos similares na literatura de patente, isto é, em US 3.972.426; US 4.306.827; US 4.525.120; IT 1103916; IT 1126248 e DE 2 649 248. São descritos em maiores detalhes exemplos de disposições do controle de articulação do bico de distribuição em US 4.306.827 e US 4.889.004 e US

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4.889.008. Nestes equipamentos, o suporte do bico é geralmente um membro em forma de forquilha, como descrito acima, que comporta o bico e um mecanismo de distribuição conectado ao segundo atuador para ser articulado em tomo do segundo eixo. O suporte do tipo forquilha, por ser criado para cargas e torques significativos, apresenta comparativamente tamanho grande e peso forte, aumentado o momento de inércia do primeiro eixo, isto é, o eixo de suspensão principal.

São apresentados modelos com momento de inércia reduzido no eixo de suspensão principal no pedido de patente japonês JP 58 207303 e na Patente Européia EP 1 833 999. Nestes equipamentos, uma construção cardan convencional com dois membros de gimbal em forma de anel sustenta o bico. Um esquema de acionamento com dois mecanismos de transmissão similares conecta a suspensão cardan, em particular o membro de gimbal que tem dois graus articulados de liberdade, nos respectivos atuadores. Comparados aos modelos do tipo forquilha supracitados, os membros de gimbal são compactos e menos pesados, visto que não comportam a carga do mecanismo de transmissão. Uma desvantagem dos modelos, de acordo com JP 58 207303 e EP 1 833 999 reside nos atuadores utilizados em seu esquema de acionamento. Em oposição às configurações de comando, de acordo com US 4.306.827 e US 4.889.004 e US 4.889.008, elas utilizam atuadores lineares, isto é, cilindros hidráulicos de acionamento em cada um dos dois graus de liberdade. Como observado a seguir, este modelo implica que cada atuador é permanentemente oscilado para atingir padrões normais de carga que requerem movimento circular ou espiral da saída do bico. Como resultado, o equipamento, de acordo com JP 58 207303 e EP 1 833 999, está inerentemente sujeito a algum tipo de falha no atuador e à manutenção consecutiva.

Problema Técnico

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Em vista do supracitado, a presente invenção tem como objetivo apresentar um equipamento de distribuição que tem uma suspensão de bico do tipo cardan com movimento de inércia comparativamente baixo e um esquema de acionamento mais seguro.

Descrição Geral da Invenção

A invenção se refere a qualquer equipamento de distribuição de material a granel em um reator metalúrgico, em particular em alto-fomo, que compreende um bico de distribuição sustentado por uma suspensão cardan.

A suspensão cardan tem normalmente um primeiro membro de gimbal articulado em tomo do primeiro eixo e um segundo membro de gimbal articulado em tomo do segundo eixo, o segundo eixo é preferivelmente perpendicular ao primeiro eixo. O segundo membro de gimbal é articuladamente sustentado pelo primeiro membro de gimbal.

Além disso, o equipamento apresenta um esquema de acionamento com dois mecanismos de transmissão, isto é, mecanismos de ligação, para controlar o movimento articulado do bico de distribuição em tomo do primeiro e segundo eixos cardan.

Para atingir o primeiro objetivo supracitado, o esquema de acionamento inclui uma junta cardan suplementar ou auxiliar com uma primeira peça articulada em tomo do terceiro eixo e uma segunda peça articulada em tomo do quatro eixo, o quarto eixo é também preferivelmente perpendicular ao terceiro eixo. A segunda parte é sustentada articuladamente pela primeira parte. Para atingir o objetivo supracitado, o esquema de acionamento também apresenta um motor giratório acoplado ou equipado com um eixo no motor giratório que é disposto de forma axialmente deslizante de qualquer modo adequado. O eixo de acionamento é conectado à segunda parte da junta cardan por meio de um braço de

5/18 conexão articulado para que a posição rotacional e a posição axial do eixo de acionamento determinem a posição articulada da segunda parte em tomo do terceiro e quarto eixos, respectivamente. Os dois mecanismos de transmissão conectam a junta cardan suplementar na suspensão do bico cardânica, para que o torque (momento) em tomo do terceiro e quarto eixos, respectivamente, seja transmitido da junta auxiliar para a suspensão para articular o bico de distribuição em tomo do primeiro e segundo eixos cardan, respectivamente, como necessário. Mais especificamente, o primeiro mecanismo de transmissão conecta uma das primeiras partes no primeiro membro de gimbal ou a segunda parte no segundo membro de gimbal. Por outro lado, o segundo mecanismo de transmissão conecta a segunda parte no segundo membro de gimbal.

Ao apresentar uma junta cardan suplementar que - quando considerada desconectada dos mecanismos de transmissão - é independente da suspensão cardan do bico, a configuração proposta permite um sistema de acionamento com motor giratório como motor/atuador principal para acionar a suspensão do tipo cardan, isto é, a operação do bico durante o carregamento normal do anel concêntrico. A junta cardan auxiliar apresenta dois graus de liberdade adicionais independentes daqueles da suspensão de bico cardônica e - em virtude dos mecanismos de transmissão - pode estar localizada em qualquer local adequado, isto é, lateralmente distanciada do eixo do reator. Naturalmente, o terceiro e quarto eixos da junta cardan auxiliar são distanciados do primeiro e segundo eixos, respectivamente, mesmo que sejam respectivamente paralelos. Consequentemente, os componentes do esquema de acionamento, especíalmente os atuadores, podem estar adequadamente localizados de forma parcial dentro do enclausuramento do reator ou, preferivelmente, fora do enclausuramento do reator para reduzir a exposição à atmosfera do reator.

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Como observado a seguir, o uso de um motor giratório como atuador permite os padrões de carregamento normais espirais ou em forma de anel sem a necessidade de um movimento constantemente recíproco dos atuadores lineares. Naturalmente, devido à disponibilidade normalmente elevada dos motores giratórios, isto é, devido a sua segurança inerente, a construção proposta está menos sujeita à falha do atuador e é mais segura do que a dos equipamentos do estado da técnica propostos em JP 58 207303 ou EP 1 833 999.

Outras modalidades preferidas são definidas nas reivindicações dependentes 2-16.

Breve Descrição dos Desenhos

As modalidades preferidas da invenção são descritas a seguir, por meio de ilustração não limitada, com referência aos desenhos em anexo abaixo:

As FIGs. IA e 1B são vistas laterais da primeira modalidade do equipamento de carga que tem um bico de distribuição sustentado por meio de uma suspensão cardan, FIG. IA e FIG. 1B, sendo vistas ao longo dos dois eixos perpendiculares de suspensão cardan, respectivamente.

A FIG. 2 é uma vista perspectiva do equipamento de carga configurado, de acordo com a FIG. 1, e instalado na parte superior do reator metalúrgico.

As FIGs. 3A e 3B são vistas laterais da segunda modalidade do equipamento de carga (FIG. 3A e FIG. 3B, sendo vistas ao longo dos dois eixos perpendiculares de suspensão cardan, respectivamente).

As FIGs. 4A e 4B são vistas laterais da terceira modalidade do equipamento de carga (FIG. 4A e FIG. 4B, sendo vistas ao longo dos dois eixos perpendiculares de suspensão cardan, respectivamente).

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A FIG. 5 é uma vista perspectiva ilustrando esquematicamente a quarta modalidade do equipamento de carga.

Em todos estes desenhos, os sinais de referência idênticos ou sinais de referência com dígitos incrementados por centenas identificam partes idênticas ou similares.

Descrição detalhada das Modalidades Preferidas com relação aos Desenhos

As FIGS. IA e 1B ilustram a primeira modalidade do equipamento de distribuição, geralmente identificado pelo número de referência 100. O equipamento 100 inclui um bico de distribuição 102 de forma tubular, isto é, com um corpo de calha tendo um envelope frustocônico. O bico de distribuição 201 é sustentado por meio de uma suspensão cardan 110 que inclui um primeiro membro de gimbal externo 112 e um segundo membro de gimbal interno 114. Na modalidade ilustrada, os dois membros de gimbal 112, 114 são anais de gimbal anulares. Em virtude da suspensão cardan 110, a saída do bico 102 pode ser orientada conforme desejado em qualquer direção para direcionar o material de carga a granel para qualquer ponto desejado na superfície de carregamento dentro do reator.

Como melhor visto na FIG. 2, o membro de gimbal externo

112 tem articulações diagonalmente opostas por meio das quais ele é sustentado articuladamente em uma estrutura de suporte anular 116 que é fixada dentro da parte superior 118 do reator metalúrgico (não mostrado integralmente), isto é, na garganta do alto-fomo. Naturalmente, o primeiro membro de gimbal 112 é articulado em tomo do primeiro eixo geralmente horizontal A. O segundo membro de gimbal 114 de diâmetro menor é sustentado em articulações diagonalmente opostas que conectam o segundo membro de gimbal 114 no primeiro membro de gimbal 112, para que o

8/18 segundo membro de gimbal 114 seja articulado em tomo do segundo eixo B que repousa no plano perpendicular ao eixo A. O bico de distribuição 102 é montado de forma removível na suspensão de gimbal 110, isto é, com sua extremidade superior dentro do segundo membro de gimbal interno 114. Como observado a seguir, a disposição invertida, com o membro de suporte interno sustentado na estrutura do reator, isto é, no bico alimentador (não mostrado) e com o membro de gimbal exterior sustentado pelo bico e sustentado de forma articulada no membro de gimbal interno também está no âmbito da invenção. A suspensão de gimbal 110 é geralmente disposta para que, na posição vertical, o bico de distribuição 102 seja coaxial ao eixo principal do reator.

Para acionar o bico 102, isto é, para que sua saída descreva um trajeto circular ou espiral, o equipamento de distribuição 100 compreende um esquema de acionamento. Como melhor visto nas FIGs. IA e 1B, o esquema de acionamento tem um primeiro mecanismo de transmissão 122 e um segundo mecanismo de distribuição 124, ambos conectados em seu lado de saída na suspensão cardan 110 para transmitir torque aos membros de gimbal 112, 114, respectivamente. Os mecanismos de transmissão 122, 124 servem para articular o bico 102 em tomo do eixo A e/ou eixo B, como necessário. Para este fim, o lado de entrada dos mecanismos de transmissão 122, 124 é conectado na junta cardan auxiliar 130 que compreende a primeira parte exterior 132 que é sustentada em articulações diagonalmente opostas para ser articulada em tomo de um terceiro eixo geralmente horizontal C (ver FIG. 1B) e uma segunda parte interno 134 que é sustentada pela primeira parte 132 em articulações diagonalmente opostas para ser articulada em tomo do quarto eixo D (ver FIG. IA) que é perpendicular ao eixo C. Naturalmente, como o bico 102, a segunda parte 134 é sustentada de em forma de gimba ou cardônica. Enquanto as FIGs. IA e 1B ilustram uma modalidade em que os eixos (A, C) e os eixos (B, D)

9/18 são, respectivamente, paralelos, outras configurações são possíveis (ver FIGs. 4A e 4B) com a condição de que o ângulo entre os eixos A e B seja idêntico ao ângulo entre os eixos C e D. Como também observado a seguir, o último ângulo não necessita ser de 90°. Entretanto, como ilustrado, os respectivos eixos cardan (A, B) e (C, D) se entrecruzam preferivelmente de forma perpendicular.

Embora a primeira parte ilustrada 132 da junta cardan 130 é feita de um simples anel de gimbal anular, a segunda parte 134 apresenta uma parte em forma de anel, que é conectada por articulações na primeira parte 132, e uma parte em forma de C ou em forma de arco fixada perpendicularmente em sua parte em forma de anel.

Como visto adiante na FIG. IA e 1B, o esquema de acionamento inclui um eixo de motor giratório 140 que é acionado em rotação em tomo do eixo longitudinal R. FIG. 2 ilustra um motor giratório elétrico 142 (não mostrado na FIG. IA e 2A) que inclui e aciona o eixo do motor giratório 140. Altemativamente, o eixo do motor pode ser montado independentemente e acionado por um motor com um eixo de motor separado, isto é, por um redutor de engrenagem.

Como melhor visto na FIG. 1B, o eixo de motor giratório 140 é conectado na segunda parte 134 da junta cardan 130 por meio de um braço de conexão articulado 144 (FIG. IA). O braço de conexão 144 inclui um primeiro membro 146 e um segundo membro 148. O primeiro membro 144 tem uma extremidade superior articulada na extremidade inferior do eixo de motor giratório 140 por meio de uma primeira junta giratória 150 com um eixo perpendicular ao eixo R (e o ao plano da FIG. 1B). O segundo membro 146 é articulado na extremidade inferior do primeiro membro 144 por meio de uma segunda junta giratória 152 com um eixo paralelo ao da primeira junta giratória 150. Como observado a seguir, o segundo membro 148 também é articulado na segunda parte 134 da junta cardan 130 por

10/18 meio de uma terceira junta giratória 154 cujo eixo é perpendicular ao eixo D e coincide com o eixo central X da porção em forma de anel da segunda parte 134. A terceira junta giratória 154 pode ser formada, isto é, por uma articulação disposta na porção em forma de C da segunda peça 134. Como observado a seguir, o segundo membro 146 do braço de conexão 140 é configurado para que o eixo da segunda junta giratória 152 seja lateralmente distanciado, isto é, excêntrico em relação ao eixo X. Naturalmente, embora os eixos da primeira e terceira juntas giratórias 150, 154 possam coincidir, o eixo de todas as três juntas giratórias 150, 152, 154 no braço de conexão 144 não pode ser alinhado, independentemente da posição axial do eixo de acionamento giratório 140. Desta forma, o braço de conexão 140 é configurado para impedir o bloqueio mecânico (quando o eixo X é posicionado verticalmente).

Para variar o ângulo do eixo central X da segunda parte 134 no sentido vertical, o eixo de motor giratório 140 desliza axialmente ao longo do eixo R. Para este fim, como melhor visto na FIG. 2, o esquema de acionamento compreende um par de atuadores hidráulicos 160 que sustenta com deslizamento um flange de montagem 162 em relação ao alojamento 164 dentro do qual a junta cardan 130 está disposta. Os atuadores hidráulicos 160 são sustentados em uma placa de suporte 166 do alojamento 164. O eixo de motor giratório 140 junto com o motor 142 é sustentado pelo flange de montagem deslizante 162, para que a posição axial do eixo de motor giratório 140 e, consequentemente, o grau de extensão do braço de conexão articulado 144 seja controlado por meio de atuadores hidráulicos 160. Naturalmente, quando o eixo de motor 140 é levantado ou rebaixado, a segunda parte 134 é inclinada para que o ângulo entre o seu eixo X e o vertical tome-se menor ou maior, respectivamente. Para evitar perda de gás em caso de reator pressurizado, o eixo de motor

11/18 giratório 140 passa pelo selo ou gaxeta adequado à prova de gás (não mostrado) na abertura da placa de suporte 166.

Em continuação ao supracitado, a orientação articulada da segunda parte 134 da junta cardan 130 em tomo dos eixos C e D é determinada pela posição axial e rotacional do eixo do motor 140. O eixo X pode ser orientado, conforme desejado, utilizando o motor giratório 142 e os atuadores hidráulicos 160. A rotação do eixo do motor 140 move a segunda parte 134, para que seu eixo principal X descreva um cone cujo ângulo depende da posição axial do eixo do motor 140.

Os mecanismos de transmissão 122, 124 conectam a suspensão cardan 110 na junta cardan 130, para que os ângulos articulados α, β do segundo membro de gimbal 114, junto com o bico 102, em tomo dos eixos A, B sejam respectivamente determinados pelos ângulos articulados γ, δ da segunda parte 134 em tomo do eixo C, D, respectivamente (ver FIG. 2).

Em outras palavras, os mecanismos de transmissão 122, 124 transmitem torque exercido pelo motor 142 e os atuadores 160 na junta de gimbal 130 pelo eixo giratório 140 da junta de gimbal 130 na suspensão de gimbal 110 articulam o bico 102, conforme desejado.

Na modalidade preferida das FIGs. ΙΑ, 1B e FIG. 2, cada mecanismo de transmissão 122, 124 é um mecanismo de ligação que compreende uma haste de conexão de saída respectiva 172, 174 tendo uma extremidade inferior articulada com a suspensão cardan 110 por meio de uma junta universal. Como ilustrado, as hastes de conexão de saída 172, 174 são preferivelmente articuladas com o segundo membro de gimbal 114, isto é, simetricamente, em 45° nos dois lados do eixo B. Cada mecanismo de transmissão tem também uma respectiva alavanca articulada 176, 178 montada nas articulações do bloco de apoio 180. Como visto nas FIGs. IA e 1B, as alavancas 176, 178 têm um braço de alavanca curto e um braço de alavanca longo. Cada haste de conexão de saída 172, 174 é articulada em

12/18 sua extremidade superior com uma junta universal no braço de alavanca longo da alavanca respectiva 176, 178. Cada mecanismo de transmissão 122, 124 também tem uma haste de entrada respectiva 182, 184 que conecta o braço de alavanca curto na junta cardan 130. Como ilustrado, as hastes de entrada 182, 184 são preferivelmente articuladas na segunda parte 134, isto é, simetricamente, em 45°C nos dois lados do eixo D. As hastes de entrada 182, 184 são também conectadas em cada lado por meio de juntas universais. Como visto adiante nas FIGs. IA e 1B, as alavancas 176, 178 têm uma construção conjugada e oca e estão dispostas para que seus eixos de articulação sejam perpendiculares e cruzados na extremidade superior do bloco de apoio 180. Apesar da forma divergente, as alavancas 176, 178 têm elevação idêntica, mais especificamente uma relação de alavancagem < 1 (“desvantagem mecânica”) na direção de saída. O braço longo no lado de saída permite a redução do tamanho da junta cardan 130 que “imita”, em forma de réplica, a suspensão cardan 110, para que as ligações de transmissão 122, 124 formem um tipo de pantógrafo entre elas. Mais especificamente, os mecanismos de transmissão 122, 124 são configurados com uma relação de transmissão idêntica e para que garantam uma transmissão homotética da junta cardan 130 para a suspensão cardan 110.

O ponto supracitado em que os eixos de articulação das alavancas 176, 178 se cruzam representa o centro homotético (também denominado centro de similaridade) da transformação de movimento da junta cardan auxiliar 130 para a suspensão cardan corrente 110. Ocorre que o ângulo α é mantido igual ao ângulo γ e também que o ângulo β é mantido igual ao ângulo δ. Na primeira modalidade, a orientação do eixo central Y do bico 102 é mantida paralela ao eixo principal X da segunda parte 134 da junta cardan 130, como melhor visto na FIG. 1B.

As FIGs. 3A e 3B ilustram um equipamento de distribuição alternativo 200 em que a maioria dos componentes são idênticos àqueles

13/18 das FIGs. IA e 1B. A diferença principal reside na configuração alternativa dos mecanismos de transmissão 222, 224 que conectam a suspensão cardan 210 na junta cardan suplementar 230. Os mecanismos de ligação 222, 224 possuem configuração simétrica e idêntica. Como observado a seguir, eles têm braços de alavanca idênticos 276, 278 que são dispostos lado a lado em oposição à disposição nas FIGs. IA e 1B. Os eixos de articulação dos braços de alavanca 276, 278 são também cruzados, porém não perpendiculares. Embora a configuração das FIGs. 3A e 3B seja possivelmente menos compacta, ela é mais econômica em sua construção e manutenção. Outras características de estrutura e função são idênticas àquelas das FIGs. IA e 1B (e identificadas pelos números de referência correspondentes com dígitos de duas centenas).

As FIGs. 4A e 4B ilustram a terceira modalidade do equipamento de distribuição 300 de acordo com a invenção. No equipamento de distribuição 300, em oposição às modalidades anteriores, o eixo de motor giratório 340 tem um eixo horizontal R. Assim, a junta cardan 330 que reproduz a suspensão cardan 310 é geralmente girada em 90°. Em outras palavras, o eixo articulado D da segunda parte 334 forma um ângulo reto em relação ao eixo articulado correspondente B do segundo membro de gimbal 314. Assim, quando a calha 302 é orientada verticalmente, o eixo articulado D toma-se vertical (em oposição ao horizontal nas FIGs. IA e 1B) e o eixo principal X da segunda parte 334 é toma-se horizontal (em oposição ao vertical nas FIGs. IA e 1B) a serem alinhados com o eixo R do eixo de motor giratório 340. Consequentemente, os mecanismos de transmissão 322, 324 do equipamento 300 passam a ter outra configuração. Embora eles sejam simétricos, suas alavancas articuladas 376, 378 são em forma de cotovelo, mais especificamente, eles são dispostos com seu braço de alavanca curto sendo dobrado em um ângulo geralmente reto em relação ao seu braço de alavanca longo. Outras

14/18 características de estrutura e função correspondem àquelas descritas acima. A configuração das FIGs. 4A e 4B permite a disposição do motor giratório 342 e dos atuadores lineares 360 lateralmente na parte superior do reator, permitindo economia de espaço no nível da entrada superior do reator (isto é, na abertura da garganta do alto-fomo).

A FIG. 5 ilustra esquematicamente uma quarta modalidade alternativa do equipamento de distribuição 400 com um bico cardan suspenso e uma junta cardan auxiliar acionada pelo eixo de motor rotativo axialmente deslizante 440. No equipamento 400, os mecanismos de transmissão 422, 424 que ligam a junta cardan 430 na suspensão cardan 410 do bico (não mostrado na FIG. 5) têm ainda outra configuração diferente comparada às modalidades anteriores.

O primeiro mecanismo de transmissão 422 conecta o membro de gimbal externo 412 na primeira parte externa 432 da junta cardan 430.

Para este fim, ele apresenta um eixo articulado 492 com um braço de manivela de saída 493 fixado no ângulo reto do eixo articulado 492. Uma haste de conexão de saída 472 com juntas universais conecta o braço de manivela de saída 493 no primeiro membro de gimbal 412. De modo similar, o eixo articulado 492 tem um braço de manivela de entrada 483 articulado na primeira parte 432 da junta cardan 430 por meio de uma haste de conexão de entrada 482. Para aumentar o braço da alavanca em tomo dos eixos A e C, os pontos de conexão das hastes de entrada e saída 472, 482 no primeiro membro de gimbal 412 e na primeira parte 432 estão localizados nos eixos articulados B e D, respectivamente. O eixo articulado

492 é preferivelmente disposto com seu eixo paralelo ao eixo articulado A do primeiro membro de gimbal 412.

O segundo membro de transmissão 424 da FIG. 5, por outro lado, conecta o membro de gimbal interno 414 na segunda parte interna 434 da junta cardan 430. Ele também tem um eixo articulado 494 com um

15/18 braço de manivela de saída 495 perpendicular ao eixo articulado 494. O braço de manivela de saída 495 também é ligado ao segundo membro de gimbal 414 por uma haste de conexão de saída 474. Um braço de manivela de entrada 485 no eixo articulado 494 é conectado a uma ligação de conexão de entrada 484 de configuração diferente. A ligação de conexão de entrada 484 compreende uma primeira ligação articulada na segunda parte 434 e uma segunda ligação articulada no braço de manivela de entrada 485. Uma junta giratória 487 interconecta as duas ligações, permitindo a articulação irrestrita da segunda parte 434 em tomo do eixo C. O grau de rotação necessário pode ser alternativamente incorporado na junta universal do braço de manivela de entrada 485. Os pontos de conexão da haste de saída 474 e da ligação de entrada 484 do primeiro membro de gimbal 412 e da primeira parte 432 estão localizados nos eixos articulados A e C, respectivamente. O eixo articulado 494 é preferivelmente disposto com seu eixo paralelo ao eixo articulado B do segundo membro de gimbal 414. Os braços de manivela 483, 493; 485, 495 de cada eixo articulado 492, 494 podem ter comprimentos idênticos ou diferentes para obterem uma relação de transmissão desejada (vantagem / desvantagem mecânica). O equipamento 400 da FIG. 5 permite localizar a junta cardan auxiliar 430 e parte dos mecanismos de transmissão 422, 424 fora do enclausuramento do reator (ver FIG. 2). Como observado a seguir, isto é prontamente efetuado com a apresentação de um espaço enclausurado ou alojamento que tem aberturas adequadas nas paredes laterais pelas quais cada eixo articulado 492, 494 penetra, utilizando um selo adequado na abertura.

Outros componentes do equipamento 400 (não mostrados) correspondem àqueles descritos acima em relação à primeira, segunda e terceira modalidade. Como observado a seguir, a modalidade, de acordo com a FIG. 5, é particularmente adequada para a execução de uma melhor

16/18 retromontagem do equipamento, de acordo com JP 58 297303 e EP 1 833 999.

Concluindo, deve ser observado que qualquer uma das modalidades anteriormente discutidas permite a distribuição de material em perfis de carregamento em forma de anel em virtude do motor giratório que aciona o eixo do motor sem a necessidade de operação dos atuadores lineares durante a circulação da saída do bico. Os atuadores lineares são necessários somente para variar o raio do perfil de carregamento. Altemativamente, pode ser carregado um padrão espiral com uma única estocada do atuador(s) linear. Consequentemente, em oposição aos equipamentos do estado da técnica de JP 58 207303 e EP 1 833 999, observa-se não ser necessário qualquer movimento recíproco contínuo dos atuadores lineares para a obtenção de perfis de carregamento normais.

Legenda:
FIG. ΙΑ, 1B, FIG. 2
A, B	eixos de suspensão cardan
C, D	eixos de junta cardan
R	eixo de rotação
100	equipamento de distribuição
102	bico de distribuição
110	suspensão cardan
112	primeiro membro de gimbal
114	segundo membro de gimbal
116	estrutura de suporte
118	parte superior
122	primeiro mecanismo de transmissão
124	segundo mecanismo de transmissão
130	junta cardan
132	primeira parte
134	segunda parte
140	eixo de motor giratório
142	motor giratório
144	braço de conexão articulado
146	primeiro membro
148	segundo membro

17/18

150 primeira j unta giratória

152 segunda junta giratória

154 terceira junta giratória

160 atuadores lineares

162 flange de montagem

164 alojamento

166 placa de suporte

172, 174 haste de conexão de saída

176,178 alavanca articulada

180 bloco de apoio

182,184 haste de conexão de entrada

X eixo da segunda parte 134

Y eixo do bico 102 α, β ângulos que definem a orientação de Y γ, δ ângulos que definem a orientação de X

FIG. 3A, 3B

200 equipamento de distribuição

202 bico de distribuição

210 suspensão cardan

212 primeiro membro de gimbal

214 segundo membro de gimbal

222 primeiro mecanismo de transmissão

224 segundo mecanismo de transmissão

230 junta cardan

240 eixo de motor giratório

242 motor giratório

244 braço de conexão articulado

260 atuadores lineares

262 flange de montagem

266 placa de suporte

272,274 haste de conexão de saída

276, 278 alavanca articulada

280 bloco de apoio

282, 284 haste de conexão de entrada

FIG. 4A, 4B
A, B	eixos de suspensão cardan
C, D	eixos de junta cardan
R	eixo de rotação
300	equipamento de distribuição
302	bico de distribuição

18/18

310 312 314 322 324 330 332 334 340 342 344 360 366 372, 374 376, 378 382, 384 X Υ FIG. 5 Α,Β C, D R 400 410 412 414 422 424 430 432 434 440 444 472, 474 482 484 483, 485 487 492, 494 493, 495

suspensão cardan primeiro membro de gimbal segundo membro de gimbal primeiro mecanismo de transmissão segundo mecanismo de transmissão junta cardan primeira parte segunda parte eixo de motor giratório motor giratório braço de conexão articulado atuadores lineares placa de suporte haste de conexão de saída alavanca articulada haste de conexão de entrada eixo da segunda parte 334 eixo do bico 302 eixos de suspensão cardan eixos de junta cardan eixo de rotação equipamento de distribuição suspensão cardan primeiro membro de gimbal segundo membro de gimbal primeiro mecanismo de transmissão segundo mecanismo de transmissão junta cardan primeira parte segunda parte eixo de motor giratório braço de conexão articulado haste de conexão de saída haste de conexão de entrada ligação de conexão de entrada braço de manivela de entrada junta giratória eixo articulado braço de manivela de saída

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Equipamento (100) de distribuição de material a granel em um reator metalúrgico, caracterizado por compreender um bico distribuidor (102) sustentado por uma suspensão cardan (110) com o

5 primeiro membro de gimbal (112) que é articulado em tomo do primeiro eixo (A) e o segundo membro de gimbal (114) que é articulado em tomo do segundo eixo (B) e sustentado pelo primeiro membro de gimbal; um sistema de acionamento com o primeiro mecanismo de transmissão (122), em particular um mecanismo de ligação, conectado à suspensão cardan

10 (110) e o segundo mecanismo de transmissão (124), em particular um mecanismo de ligação, conectado à suspensão cardan para controlar o movimento articulado do bico distribuidor (102) em tomo do primeiro eixo (A) e em tomo do segundo eixo (B); caracterizado pelo sistema de acionamento compreender também uma junta cardan (130) com a primeira

15 parte (132) que é articulada em tomo do terceiro eixo (C) e a segunda parte (134) que é articulada em tomo do quarto eixo (D) e sustentada pela primeira parte; e um motor giratório (142) para acionar o eixo do motor giratório (140) que é axialmente deslizante e conectado à segunda parte (134) da junta cardan (130) por meio de um braço de conexão articulado

20 (144) para que a posição rotacional e a posição axial do eixo de acionamento (140) determinem a posição articulada da segunda parte (134) em tomo do terceiro e quarto eixos (C, D) respectivamente; o primeiro mecanismo de transmissão (122) conecta a primeira parte (132) ao primeiro membro de gimbal (112) ou a segunda parte (134) ao segundo membro de

25 gimbal (114) e o segundo mecanismo de transmissão (124) conecta a segunda parte (134) ao segundo membro de gimbal (144) para que o torque ao terceiro e quarto eixos (C, D), respectivamente, seja transmitido da junta cardan (130) para a suspensão cardan (110) para articular o bico
2/5 distribuidor (102) em tomo do primeiro e segundo eixos (A, B), respectivamente.

2. Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro mecanismo de distribuição (122) e pelo segundo mecanismo de distribuição (124) terem relação de transmissão idêntica e serem configurados para transmissão homotética da junta cardan (130) para a suspensão cardan (110), para que os ângulos articulados (γ , δ) da segunda parte (134) em tomo do terceiro e quarto eixos (C, D) sejam respectivamente iguais aos ângulos articulados (α, β) do segundo membro de gimbal (114) em tomo do primeiro e segundo eixos (A, B).
3. Equipamento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo sistema de acionamento compreender também pelo menos um atuador linear (160) para variar a posição axial do eixo de acionamento (140) ao longo do seu eixo de rotação (R).
4. Equipamento de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por cada mecanismo de transmissão ser um mecanismo de ligação (122, 124) que compreende uma haste de saída (172, 174) articulada com um dos membros de gimbal (112, 114), preferivelmente com o segundo membro de gimbal (114).
5. Equipamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada mecanismo de ligação (422, 424) compreender um eixo articulado (492, 494) com um braço de manivela de saída (493, 495), a haste de saída (472, 474) tendo uma primeira extremidade articulada com um dos membros de gimbal (412, 414) e uma segunda extremidade articulada com o braço de manivela de saída (493, 495), cada eixo articulado (492, 494) sendo acionado pela junta cardan.
6. Equipamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada mecanismo de ligação (122, 124) compreender uma alavanca articulada (176, 178), a haste de saída (172, 174) tendo uma

3/5 primeira extremidade articulada com um dos membros de gimbal (114) e uma segunda extremidade articulada com a alavanca articulada (176, 178).
7. Equipamento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por cada mecanismo de ligação (122, 124) compreender

5 também uma haste de entrada (182, 184) tendo uma primeira extremidade articulada com a alavanca articulada (176, 178) e uma segunda extremidade articulada com a segunda parte (134) da junta cardan (130) para acionar a alavanca articulada (176, 178).
8. Equipamento de acordo com a reivindicação 7,

10 caracterizado pelas alavancas articuladas (176, 178) terem alavancagem e interseção idênticas, preferível e perpendicularmente eixos de interseção e articulação.
9. Equipamento de acordo com a reivindicação 6, 7 ou 8, caracterizado por cada alavanca articulada (176, 178) ter um braço de

15 alavanca curto e um braço de alavanca longo, cada haste de saída (172, 174) sendo conectada ao braço de alavanca longo.
10. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo primeiro membro de gimbal (112) ser sustentado sobre articulações fixadas no reator metalúrgico, para definir

20 o primeiro eixo (A), o segundo membro de gimbal (114) é sustentado dentro do primeiro membro de gimbal (112) sobre articulações definindo o segundo eixo (B) perpendicular ao primeiro eixo (A) e o bico distribuidor (102) é montado de forma removível no segundo membro de gimbal (114).
11. Equipamento de acordo com qualquer uma das

25 reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo primeiro membro de gimbal (112) ser sustentado sobre articulações fixadas no tubo alimentador, para definir o primeiro eixo, o segundo membro de gimbal é sustentado fora do primeiro membro de gimbal sobre articulações definindo o segundo eixo

4/5 perpendicular ao primeiro eixo e o bico distribuidor é montado de forma removível no segundo membro de gimbal.
12. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo braço de conexão articulado

5 (144) compreender um primeiro membro (146) conectado por meio de uma primeira junta giratória (150) ao eixo do motor giratório (140) e um segundo membro (148) conectado por meio de uma segunda junta giratória (152) ao primeiro membro, a primeira e segunda juntas giratórias (150, 152) tendo eixos paralelos e perpendiculares ao eixo de rotação (R) do eixo

10 de acionamento (154), o segundo membro (148) sendo conectado à segunda parte (134) da junta cardan (130) por meio de uma terceira junta giratória (154) disposta com seu eixo perpendicular ao quarto eixo (D).
13. Equipamento de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo segundo membro (148) ser configurado para que o eixo

15 da segunda junta giratória (152) seja distanciado do eixo (X) da terceira junta giratória (154).
14. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo alojamento (164) enclausurando a junta cardan (130) e os mecanismos de transmissão (122, 124), o

20 alojamento tendo uma abertura equipada com um selo pelo qual o eixo do motor giratório (140) passa de forma selada.
15. Equipamento de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo alojamento ter uma placa de suporte (166), a abertura pela qual o eixo do motor giratório (140) passa sendo guarnecida na placa

25 de suporte (166), o sistema de acionamento compreendendo pelo menos um cilindro hidráulico (160) sustentando o motor giratório (142) com o eixo do motor giratório (140) de forma deslizante em relação à placa de suporte.
16. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo equipamento compreender um

5/5 alojamento, cada mecanismo de transmissão (422, 424) compreendendo um membro, em particular um eixo articulado (492, 494), que passa de forma selada por uma abertura respectiva no alojamento, para que a junta cardan (130) esteja localizada fora do alojamento e os mecanismos de transmissão

5 (422, 424) estejam pelo menos parcialmente localizados fora do alojamento.

1/5

2/5