BR112018077388B1

BR112018077388B1 - Dispositivo para medir uma forma de uma parte de parede de um forno de coque, instalação e método para medir uma forma de pelo menos parte de uma câmara de um forno de coque

Info

Publication number: BR112018077388B1
Application number: BR112018077388-3A
Authority: BR
Inventors: Jean Paul Gaillet; David Glijer; Damien Streiff
Original assignee: Centre De Pyrolyse Du Charbon De Marienau
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2023-02-14
Also published as: CN109642786A; US20190219389A1; RU2694762C1; US10571255B2; WO2018002683A1; ES2822175T3; EP3479057A1; CA3028126C; JP6893222B2; CN109642786B; CA3028126A1; MX2018016080A; EP3479057B1; WO2018002900A1; KR102086942B1; JP2019522089A; PL3479057T3; BR112018077388A2; KR20190027796A

Abstract

Um dispositivo para medir uma forma de uma parte de parede de um forno de coque, o dispositivo compreendendo: - uma caixa (20) com uma parte principal (38) definindo pelo menos uma abertura (44) e um sistema de fechamento (40) móvel em relação à parte principal (38) entre uma posição aberta e uma posição fechada; - uma tela de proteção interna (80) localizada no interior da caixa e definindo pelo menos uma janela de varredura (86A), em que a janela de varredura é mais estreita que a abertura ao longo de uma direção transversal (T) da caixa; - pelo menos um scanner a laser 3D (21A) localizado na caixa para varrer a dita parte de parede através da janela de varredura e através da abertura quando o sistema de fechamento está na posição aberta.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para medir uma forma de uma parte de parede de um forno de coque.

[002] A presente invenção também se refere a uma instalação que compreende um forno e um dispositivo, bem como a um método para medir uma forma de uma parte de parede de um forno de coque.

[003] A invenção também se refere a um método para varrer a parede esquerda e a parede direita como um todo do forno através de uma abertura do forno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[004] Os fornos de coque são usados para produzir coque a partir de carvão vegetal na indústria de ferro e aço. Eles são constituídos por câmaras de coque e câmaras de combustão, dispostas de forma alternativa, separadas por paredes de forno feitas de tijolos. Uma câmara de coqueificação tem uma forma de paralelepípedo, de modo geral, entre 3,5 e 8 metros de altura, entre 12 e 20 metros de profundidade ao longo de uma direção horizontal e entre 0,35 e 0,7 metros de largura. Eles compreendem, de modo geral, duas portas opostas, respectivamente, em ambas as extremidades ao longo da direção horizontal.

[005] O processo de coqueificação envolve a carbonização do carvão a altas temperaturas, acima de 1000 °C, em uma atmosfera deficiente em oxigênio, a fim de concentrar o carbono. O carvão é carregado de um buraco de carregamento de carvão em uma parte superior da câmara de coqueificação. Então, uma alta temperatura de 1000 °C ou mais é aplicada ao carvão dentro da câmara de coqueificação por aproximadamente 20 horas. O carvão é assim coqueificado (carbonizado), e é produzido o bolo de coque (daqui em diante referido como apenas “coque”). Quando o coque é produzido, as portas dispostas em ambas as extremidades da câmara de coque são abertas, o coque é empurrado por um impulsor de um lado lateral da câmara de coqueificação e o coque é retirado da câmara de coqueificação.

[006] Além das altas temperaturas, o processo de coqueificação também gera muita poeira, fuligem e vapor.

[007] Quando o carvão é transformado em coque, exerce uma alta pressão sobre os tijolos da parede do forno, que pode então ser deformada. Estas deformações das paredes do forno podem induzir problemas para empurrar o coque para fora da câmara e, em seguida, aumentar os danos das paredes do forno. Além disso, os tijolos são expostos a altas variações de temperatura entre a carga e descarga do forno e choques térmicos podem ocorrer, o que também causa danos às paredes.

[008] Todos esses danos eventualmente alteram a forma das paredes e afetam a produtividade da coqueificação, induzindo problemas durante o carregamento de carvão ou a extração de coque.

[009] As medições da forma da parede são realizadas após o descarregamento e antes do carregamento seguinte. A temperatura da parede está tipicamente na faixa de 900 °C a 1000 °C.

[010] Por esta razão, tem havido a necessidade de monitorizar as condições dos fornos de coque, em particular para verificar se a forma das paredes não é alterada.

[011] No passado, isso era feito por meio de inspeção visual, mas envolvia muitos riscos de segurança para os operadores e não era muito preciso.

[012] O documento JP 2014-218557 descreve a utilização de um laser 3D para avaliar a forma da parede da câmara. O laser é colocado em um primeiro local em frente a uma primeira porta da câmara de coque, de modo a varrer uma parte de parede esquerda da câmara. Em seguida, ele é movido para um segundo local, de modo a varrer uma parte de parede direita da câmara.

[013] Além disso, os scanners a laser 3D foram usados em outros campos técnicos para medir formas tridimensionais. No entanto, esses scanners foram considerados impróprios para uso dentro de uma coqueificação, porque eles não podem suportar o ambiente quente, empoeirado e úmido perto de fornos de coque.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[014] Um objetivo da invenção é proporcionar um dispositivo adaptado para medir uma forma de uma parte de parede de um forno de coque ocioso, e adaptado para utilização nas proximidades de um forno de coque em funcionamento.

[015] Para este fim, a invenção propõe um dispositivo para medir uma forma de uma parte de parede de um forno de coque, o dispositivo compreendendo: - uma caixa com uma parte principal que define pelo menos uma abertura e um sistema de fechamento móvel em relação à parte principal entre uma posição aberta e uma posição fechada, em que a caixa é à prova d'água e protegida contra poeira e saliências sólidas externas quando o sistema de fechamento está na posição fechada - uma tela de proteção interna localizada no interior da caixa e definindo pelo menos uma janela de varredura, em que a janela de varredura é mais estreita do que a abertura ao longo de uma direção transversal da caixa, e - pelo menos um scanner a laser 3D localizado na caixa para varrer a dita parte de parede através da janela de varredura e através da abertura quando o sistema de fechamento está na posição aberta, o scanner a laser sendo configurado para se mover em relação à caixa, a fim de varrer a parte da parede.

[016] Em outras formas de realização, o dispositivo compreende uma ou várias das seguintes características, tomadas isoladamente ou qualquer combinação técnica viável: - a tela de proteção interna compreende vários módulos distribuídos ao longo da direção transversal, sendo cada módulo adaptado para refletir pelo menos 70% das radiações térmicas provenientes do forno substancialmente de forma radial em relação à direção transversal através da abertura; - a tela de proteção interna compreende dois módulos extremos opostos ao longo da direção transversal, em que cada um dos módulos extremos está adaptado para refletir pelo menos 80% das radiações térmicas provenientes do forno substancialmente ao longo da direção transversal através da abertura; - o dispositivo compreende pelo menos uma mola a gás adaptada para segurar o sistema de fechamento na posição aberta, em que pelo menos um dos módulos extremos está adaptado para esconder pelo menos uma parte da mola a gás das radiações térmicas provenientes do forno; - o sistema de fechamento compreende uma tampa montada de forma rotativa na parte principal da caixa; - a tampa inclui um painel de proteção externo adaptado para refletir pelo menos 80% das radiações térmicas provenientes do forno quando o sistema de fechamento está na posição fechada; - a caixa tem uma face traseira que compreende aletas voltadas para fora a fim de favorecer uma troca térmica entre a caixa e a atmosfera ao redor; - o dispositivo compreende pelo menos um ventilador fixo à face traseira e adaptado para soprar ou extrair ar sobre ou a partir das aletas; - o dispositivo compreende uma fonte de ar comprimido e pelo menos um bocal conectado à dita fonte de ar comprimido e adaptado para soprar ar a partir da fonte de ar comprimido em direção ao scanner a laser 3D; - o dispositivo compreende um detector adequado para detectar quando o sistema de fechamento está na posição aberta, e uma unidade de controle para controlar o bocal de modo que o ar da fonte seja soprado para o scanner a laser 3D pelo menos quando o sistema de fechamento estiver a posição aberta; - o dispositivo compreende um segundo scanner a laser 3D, em que os referidos primeiro e segundo scanners a laser 3D estão espaçados um do outro ao longo da direção transversal e, por exemplo, paralelos um ao outro; - os scanners a laser 3D são montados em um mesmo feixe da caixa; e - a caixa é suportada por, ou fixada a, uma placa montada de forma rotativa sobre uma base.

[017] A invenção também lida com uma instalação que compreende um forno de coque e um dispositivo como descrito acima.

[018] A invenção também trata de um método para medir uma forma de pelo menos parte de uma câmara de um forno de coque, tendo a câmara uma parede esquerda e uma parede direita opostas ao longo da direção transversal do forno, o método compreendendo pelo menos as seguintes etapas: - proporcionar um dispositivo como descrito acima, - posicionar o dispositivo em frente de uma abertura do forno, e a uma distância em relação à dita abertura ao longo de uma direção longitudinal perpendicular à direção transversal, e de forma transversal entre a parede esquerda e a parede direita, e - varredura da parede esquerda e da parede direita usando o scanner a laser 3D, em que o scanner a laser (21A) se move em relação à caixa (20) durante a varredura sem mover o dispositivo em relação ao forno durante a varredura.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[019] Outras características e vantagens da invenção aparecerão ao ler a seguinte descrição, dada a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma vista esquemática de uma instalação de acordo com a invenção, As Figuras 2 e 3 são vistas esquemáticas, respectivamente laterais e superiores da instalação mostrada na Figura 1, A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um dispositivo mostrado nas Figuras 1 a 3; A Figura 5 é uma vista lateral da caixa do dispositivo mostrado nas Figuras 1 a 4, A Figura 6 é uma vista em perspectiva para uma face frontal da caixa mostrada na Figura 5; A Figura 7 é uma vista em perspectiva diferente da caixa mostrada nas Figuras 5 e 6, em que alguns módulos da tela de proteção interna foram removidos; A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um dos scanners a laser 3D do dispositivo mostrado nas Figuras 1 a 7, e As Figuras 9 a 11 são gráficos mostrando as medições realizadas em um forno de coque em escala industrial.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[020] Com referência às Figuras 1 e 2, é descrita uma instalação (1) de acordo com a invenção.

[021] A instalação (1) compreende um forno de coque (5) e um dispositivo (10) para medir uma forma de uma parte de parede (12) do forno.

[022] O forno (5) estende-se ao longo de uma direção longitudinal (L), por exemplo aproximadamente horizontal. O forno (5) define uma câmara de coqueificação (14) e tem pelo menos uma porta (16) voltada para o dispositivo (10) ao longo da direção longitudinal (L).

[023] A porta (16) define uma abertura do forno (5) e destina-se a ser aberta quando o dispositivo (10) está em funcionamento.

[024] Como também mostrado nas Figuras 2 e 3, a câmara de coqueificação (14) tem uma profundidade (L1) ao longo da direção longitudinal (L). A câmara de coqueificação (14) começa a uma altura (H1) ao longo de uma direção vertical (V) acima do solo (18) em que se encontra o dispositivo (10). A câmara de coqueificação (14) tem uma altura (H2) ao longo da direção vertical (V) e uma largura (W1) ao longo de uma direção transversal (T) que é perpendicular à direção longitudinal (L) e à direção vertical (V). A câmara (14) tem uma parede esquerda (12A) e uma parede direita (12B) ao longo da direção transversal (T).

[025] Por exemplo, L1 varia entre 12 e 20 metros.

[026] Por exemplo, H1 é de até 2 metros.

[027] Por exemplo, H2 varia entre 3,5 e 8 metros.

[028] Por exemplo, W1 varia entre 0,35 e 0,7 metros.

[029] A parede (12) é, por exemplo, substancialmente vertical e desenhada para ser planar.

[030] A parte de parede é, de forma vantajosa, uma superfície bidimensional.

[031] O dispositivo (10) está adaptado para medir uma forma de uma parte de parede (12), a fim de detectar, de forma vantajosa, se a forma é localmente côncava ou convexa em direção ao interior da câmara de coqueificação (14).

[032] O dispositivo (10) destina-se a ser posicionado fora do forno (5). Uma vez que o forno (5) pode ainda ter um elevado nível de calor residual, isto permite evitar membros de arrefecimento excessivamente complexos e dispendiosos no dispositivo (10).

[033] Como melhor visto nas Figuras 1 e 4, em uma primeira forma de realização, o dispositivo (10) compreende uma caixa (20), dois scanners a laser 3D (21A, 21B) localizados dentro da caixa, uma base (22) e um espaçador (24) localizado verticalmente entre a caixa e a base da caixa.

[034] A base (22) é, de forma vantajosa, adaptada para rolar no solo (18).

[035] A base (22) inclui um computador (29), uma unidade de controle (30) com uma ou várias telas de controle, uma fonte de ar comprimido (32) e uma fonte de energia (34). A base (22) está, de forma vantajosa, equipada com um ou vários ventiladores de arrefecimento (não mostrados) tendo filtros de poeira (não mostrados).

[036] A base (22) e o espaçador (24) são, de forma vantajosa, cobertos com um tapete de proteção (não mostrado), nomeadamente nos lados virados para o forno (5). Por exemplo, o tapete compreende um tecido de vidro aluminizado ou qualquer material isolante.

[037] A fonte de energia (34) permite, de forma vantajosa, que o dispositivo (10) seja autônomo em termos de fornecimento de energia. A fonte de energia (34) é, por exemplo, um inversor. A fonte de ar comprimido (32) é, por exemplo, um cilindro.

[038] O computador (29) é adequado para monitorizar os scanners a laser 3D (21A, 21B). De forma vantajosa, o computador (29) inclui um ou vários programas dedicados para analisar as medições realizadas pelos scanners a laser 3D (21A, 21B) e para produzir um relatório.

[039] Com referência à Figura 4, a caixa (20) tem uma face frontal (37) voltada para a abertura do forno (5). A caixa (20) também compreende uma parte principal (38) fixada à base (22) pelo espaçador (24) e um sistema de fechamento (40) móvel em relação à parte principal entre uma posição fechada (Figura 4), em que a caixa é fechada em torno dos scanners a laser 3D (21A, 21B), e uma posição aberta (Figuras 5 a 7), em que a parte principal (38) define pelo menos uma abertura (44) na face frontal (37). Em formas de realização particulares, a caixa (20) é suportada por, ou fixa a, uma placa (não mostrada) montada de forma rotativa na base (22), ou a caixa é montada de forma rotativa na base.

[040] Quando o sistema de fechamento (40) está na posição fechada, o interior da caixa (20) está protegido contra o pó e a partir de projeções de água de todas as direções.

[041] A abertura (44) na face frontal (37) estende-se ao longo da direção vertical (V) e ao longo da direção transversal (T). Por exemplo, a abertura (44) tem uma forma plana, de forma vantajosa, retangular. A abertura (44) é, de forma vantajosa, paralela à direção transversal (T) e por exemplo define um ângulo α com a direção vertical (V) variando entre 45° e 80° (Figura 5). Tal ângulo permite medir a parede (12) ao longo de toda a altura da câmara de coqueificação (14).

[042] O sistema de fechamento (40) compreende uma tampa (46) montada de forma rotativa na parte principal (38) em torno de um eixo (R) (Figura 5), e por exemplo uma ou duas molas de gás (48) estão adequadas para manter a tampa na posição aberta como mostrado na Figura 7.

[043] O sistema de fechamento (40), de forma vantajosa, inclui uma vedação (não mostrada) no fluoroelastômero instalado entre a tampa (46) e a parte principal (38). O fluorelastômero é uma borracha sintética à base de fluorocarbono capaz de suportar uma faixa de temperaturas de -20 °C a 200 °C.

[044] Como uma variante (não mostrada), a vedação inclui um revestimento adaptado para conduzir calor para a parte traseira do dispositivo (10), e para refletir as radiações térmicas Δ do forno (5).

[045] Por “adaptado para refletir as radiações térmicas do forno”, no presente pedido, entende-se que os scanners a laser 3D são protegidos das radiações térmicas emitidas pelo forno (5). O eixo (R) é, por exemplo, aproximadamente paralelo à direção transversal (T).

[046] A tampa (46) inclui, de forma vantajosa, uma aba superior (50) (Figura 4) adaptada para proteger o interior da caixa (20) do pó exterior.

[047] A tampa (46) inclui, de forma vantajosa, um painel de proteção externo (52) adaptado para refletir radiações térmicas provenientes do forno (5) quando o sistema de fechamento (40) se encontra na posição fechada.

[048] Em uma forma de realização, a tampa (46) está adaptada para ser movida manualmente de modo a mover o sistema de fechamento (40) da posição fechada para a posição aberta e vice-versa. Para esse fim, a tampa (46) compreende, de forma vantajosa, manípulos (54) e fixadores (56), por exemplo grampos de gancho. Em outra forma de realização, a tampa (46) é controlada automaticamente.

[049] O painel de proteção (52) é, por exemplo, feito de metal refletor, tal como aço inoxidável, aço inoxidável polido, alumínio ou alumínio polido e pode conter um material isolante tal como fibra cerâmica. O painel de proteção externo (52), de forma vantajosa, afastado do resto da tampa (46), como se pode ver melhor na Figura 5.

[050] A parte principal (38) da caixa (20) tem uma face traseira (58) (Figura 4) na parte de trás da caixa (20) em relação ao forno (5),de forma vantajosa tendo aletas (60) voltadas para fora a fim de favorecer uma troca térmica entre a caixa e a caixa atmosfera ao redor.

[051] Em uma forma de realização particular, dois ventiladores (62) estão fixos à face traseira (58) e adaptados para soprar ou extrair ar nas aletas (60) para aumentar o arrefecimento.

[052] A parte principal (38) tem também uma parede de fundo (64), por exemplo substancialmente plana, e, de forma vantajosa, formando uma interface de ligação para ligar mecanicamente a caixa (20) e o espaçador (24). A parte principal (38) tem uma parede superior (65).

[053] A parte principal (38) compreende um feixe (68) (Figura 8), por exemplo fixada na parede de fundo (64) em direção ao interior da caixa (20), formando uma plataforma (70) que se estende de forma transversal e, de forma vantajosa, desenhada para ser substancialmente paralela ao solo (18).

[054] A parte principal (38) compreende dois adaptadores de varredura (72) fixos à plataforma (70) e servindo respectivamente como bases para os scanners a laser 3D (21A, 21B).

[055] A parte principal (38) compreende um módulo de aquisição (74) (Figura 1) para adquirir temperaturas dentro da caixa (20).

[056] A parte principal (38), de forma vantajosa, inclui um detector de posição (76) (Figura 7) para detectar se o sistema de fechamento (40) está na posição aberta ou na posição fechada, e dois bocais (78) (Figura 8) conectados à fonte de ar comprimido (32) para soprar ar comprimido, respectivamente, para os scanners a laser 3D (21A, 21B).

[057] O dispositivo (10) inclui também uma tela de proteção interna (80) adaptado para refletir pelo menos 80% da energia das radiações térmicas Δ provenientes do forno (5) substancialmente de forma radial em relação à direção transversal (T) através da abertura (44) da face traseira (37).

[058] A tela de proteção interna (80), por exemplo, compreende vários módulos (82) distribuídos ao longo da direção transversal (T) e, opcionalmente, um módulo transversal (84) adaptado para proteger o feixe (68) das radiações térmicas Δ.

[059] O módulo transversal (84) está interposto entre o feixe (68) e o forno (5). O módulo transversal (84) estende-se de forma transversal através da abertura (44).

[060] Cada módulo (82) está adaptado para refletir pelo menos 70% da energia das radiações térmicas provenientes do forno (5).

[061] Os módulos (82) são, de forma vantajosa, fixos à parede inferior (64) e à parede superior (65) da parte principal (38), por exemplo, por alguns parafusos, respectivamente, de modo a poderem ser facilmente deslocados por um operador (não mostrado) ao longo da direção transversal (T), a fim de para definir duas janelas de varredura (86A, 86B), respectivamente, em frente dos scanners a laser 3D (21A, 21B), independentemente da posição do timo.

[062] Por exemplo, cada módulo (82) tem uma forma em “L” ao longo da direção transversal (T). Cada módulo (82) compreende dois painéis (88) que formam o “L”. Um dos painéis (88) é, por exemplo, aproximadamente perpendicular à direção longitudinal (L), e o outro é aproximadamente perpendicular à direção vertical (V). Os painéis (88) estão adaptados para refletir as radiações térmicas provenientes do forno (5) substancialmente de forma radial em relação à direção transversal (T) através da abertura (44).

[063] De forma vantajosa, entre os módulos (82), um módulo, por exemplo, central ao longo da direção transversal (T), adequado para proteger o detector de posições (76), e dois módulos extremos opostos ao longo da direção transversal (T) são adequados para proteger, pelo menos parcialmente, as molas de gás (48).

[064] De forma vantajosa, os módulos (82) e o módulo transversal (84) compreendem pelo menos 50% em peso de alumio polido.

[065] Por exemplo, os adaptadores (72) são móveis entre várias posições, por exemplo três, em relação à plataforma (70) ao longo da direção transversal (T).

[066] Várias arruelas (não mostradas), por exemplo, aquelas conhecidas como “arruelas de Delrin”, são interpostas entre o feixe (68) e a parede inferior (64) para limitar a condução térmica.

[067] O módulo de aquisição (74) (Figura 1) inclui vários sensores de temperatura (não mostrados) espalhados dentro da caixa (20). De um modo vantajoso, dois sensores de temperatura (não mostrados) estão localizados no feixe (68) na vizinhança dos scanners a laser 3D (21A, 21B). Por exemplo, dois sensores de temperatura (não mostrados) estão localizados na parede inferior (64) da parte principal (38).

[068] Os scanners a laser 3D (21A, 21B) são fixados aos adaptadores (72) (Figura 8) e montados paralelos uns aos outros. Os scanners a laser 3D (21A, 21B) são, por exemplo, scanners a laser Focus3D comercialmente disponíveis em Faro, ou similares. Os scanners a laser 3D (21A, 21B) estão adaptados para serem monitorados pelo computador (29).

[069] Os scanners a laser 3D (21A, 21B) são, de forma vantajosa, protegidos com fita adesiva refletora (não mostrada) presa às suas paredes. A fita adesiva é, de forma vantajosa, em tecido de vidro aluminizado, por exemplo, o referenciado 363 pela empresa 3M.

[070] Cada um dos scanners a laser 3D (21A, 21B) é, por exemplo, adaptado para emitir e receber luz através da janela de exploração.

[071] Cada um dos scanners a laser 3D (21A, 21B) está configurado para se movimentar em relação à caixa (20) para varrer a parte de parede (12).

[072] Os scanners a laser 3D (21A, 21B) estão localizados a uma distância (L2) da câmara de coqueificação (14) (Figura 1 a 3), por exemplo variando entre 1 e 4 metros.

[073] Os scanners a laser 3D (21A, 21B) são adaptados para varrer a câmara de coqueificação (14) em um plano vertical (P) (Figura 2) de um ângulo superior α1 para um ângulo menor α2 em relação à direção longitudinal (L) e em um plano horizontal (P') (Figura 3) de um ângulo esquerdo α3 para um ângulo reto α4 em relação à direção longitudinal (L).

[074] A caixa (20) e os scanners a laser 3D (21A, 21B) são configurados para varrer a maioria dos fornos de coque existentes. Para esse fim, a caixa (20) e os scanners a laser 3D (21A, 21B) são projetados para permitir: - um valor máximo do ângulo superior α1 de 78°, - um valor máximo do ângulo inferior α2 de pelo menos 38,5°, - um valor máximo do ângulo esquerdo α3 de pelo menos 13,5° e - um valor máximo do ângulo reto α4 de pelo menos 30°.

[075] Estes ângulos são otimizados de modo a reduzir o tempo de exploração e permitir a varredura de toda a parede esquerda (12A) e da parede direita (12B).

[076] Tal comprimento permite selecionar o espaçador (24) a partir de uma pluralidade (não mostrada) de espaçadores tendo vários comprimentos ao longo da direção vertical (V), de modo a colocar os scanners a laser 3D (21A, 21B) a uma altura adequada. Se H1 estivesse acima de 1 metro, por exemplo, aproximadamente 1,5 metro, um espaçador maior ou um espaçador adicional poderia ser usado entre a base (22) e a caixa (20).

[077] Como uma variante (não mostrada) do dispositivo (10), existe apenas um scanner a laser 3D na caixa (20), tal como o scanner a laser (21A). Nesta variante, existe apenas um adaptador de varredura (72) fixo à plataforma (70) e a um bocal (78). Os módulos (82) definem apenas uma janela de varredura (86A).

[078] Uma utilização da invenção será agora descrita.

[079] Compreende as seguintes etapas: - fornecendo o dispositivo (10), - rodar a face frontal (37) da caixa (20) para a abertura do forno (5), - colocar o sistema de fechamento (40) na posição aberta, e - varrer a dita parte de parede (12) com os scanners a laser 3D (21A, 21B) através da abertura (44) da face frontal (37).

[080] As posições dos scanners a laser 3D (21A, 21B) são selecionadas dependendo das dimensões do forno (5), particularmente a largura (W1) e a distância (L2).

[081] Os módulos (82, 84) da tela de proteção interna (80) estão fixos ao resto da caixa (20) dependendo da posição dos scanners a laser 3D (21A, 21B) em relação ao feixe (68) de modo a definir as janelas de varredura (86A, 86B) (Figura 6) dentro da abertura (44).

[082] A etapa de virar a face frontal (37) para o forno (5) inclui uma sub-etapa de levar o dispositivo (10) em frente do forno (5) à distância (L2), como mostrado nas Figuras 1 a 3 e uma sub-etapa de selecionar o espaçador adequado (24) dependendo da altura (H1).

[083] A placa rotativa opcional permite alinhar a caixa (20) em relação ao forno (5), para que a parte de parede (12) possa ser varrida. Por exemplo, a orientação da caixa (20) em relação à direção vertical (V) pode ser monitorada.

[084] Enquanto o sistema de fechamento (40) estiver na posição fechada, todos os elementos dentro da caixa (20) estão bem protegidos das radiações térmicas que chegam do forno (5), e do pó.

[085] O painel de proteção externo (52) permite deixar o dispositivo (10) em frente do forno (5) durante algum tempo, por exemplo 5 minutos, sem experimentar um aumento de temperatura no interior da caixa (20) que possa danificar, por exemplo, os scanners a laser 3D (21A, 21B). Também, algum calor é evacuado através da face traseira (58) da caixa (20), graças às aletas (60). De forma vantajosa, os ventiladores (62) são ligados de modo a impulsionar a troca de calor através da face traseira (58).

[086] Da mesma forma, os tapetes de proteção na base (22) e no espaçador (24) atrasam o aumento de temperatura destes elementos. Os ventiladores de arrefecimento da base (22) também contribuem para manter a temperatura no interior da base (22) a um nível aceitável, preferivelmente abaixo de 40 °C.

[087] Graças à fonte de energia (34) a bordo e à fonte de ar comprimido (32), o dispositivo (10) é autônomo.

[088] De modo a realizar a varredura da parte de parede (12), a tampa (46) é aberta manualmente. Isto coloca o sistema de fechamento (40) na posição aberta mostrada na Figura 5. Os manípulos (54) permitem minimizar a exposição do operador (não mostrado) à radiações térmicas durante a abertura ou fechamento da tampa (46).

[089] A tampa (46) é mantida pelas molas de gás (48) nas posições aberta ou fechada, ambas sendo estáveis.

[090] O detector de posição (76) (Figura 7) detecta que o sistema de fechamento saiu da posição fechada e faz com que os injetores (78) (Figura 8) soprem ar para os scanners a laser 3D (21A, 21B).

[091] Os scanners a laser 3D (21A, 21B) são monitorizados pelo computador (29) para varrer a parte de parede (12) através da abertura (44) na face frontal (37) e distribuir sinais representativos da forma da parte de parede de um modo conhecido por si próprio. Os sinais são então interpretados pelo computador (29) e convertidos em dados representativos da forma, por exemplo, um gráfico. Durante a exploração, o dispositivo (10) não é movido em relação ao forno (5) e os adaptadores (72) estão também em uma posição fixa.

[092] Em uma forma de realização particular, toda a parede esquerda (12A) e toda a parede direita (12B) são varridas pelos scanners a laser 3D sem mover o dispositivo (10) em relação ao forno (5) durante a varredura.

[093] De modo a minimizar o aumento de temperatura no dispositivo (10), a duração da varredura minimizada é, de um modo preferido, mantida inferior a 3 minutos.

[094] A temperatura no interior da caixa (20) é medida pelo módulo de aquisição (74) e enviada para o computador (29).

[095] A tela de proteção interna (80), definindo as janelas de varredura (86A, 86B), confina os feixes de laser emitidos pelos scanners a laser 3D (21A, 21B) em um ângulo sólido útil mostrado nas Figuras 2 e 3. Em particular, nenhum feixe de laser pode ser emitido lateralmente, ao longo da direção transversal (T).

[096] A tela de proteção interna (80) protege os scanners a laser 3D (21A, 21B) e as molas a gás das radiações térmicas Δ. A tela de proteção interna (80) limita o fluxo de calor que entra na caixa (20) quando o sistema de fechamento (40) está na posição aberta. A tela de proteção interna (80) também limita a entrada de ar externo em direção ao interior da caixa (20).

[097] A aba (50) evita que os maiores pedaços de poeira entrem na fenda entre a tampa (46) e a parte principal (38) da caixa (20).

[098] Os resultados da análise são interpretados logo após o forno (5) ter sido varrido, ou depois de todos os fornos de um conjunto predeterminado terem sido varridos. Entre as varreduras de dois fornos sucessivos, de modo geral há um tempo de espera de 8 a 12 minutos.

[099] Graças à base (22), mover o dispositivo (10) em frente de cada forno sucessivamente é fácil.

[0100] Graças às características acima mencionadas, o dispositivo (10) mede uma forma da parte de parede (12) do forno (5), e é particularmente adequado para utilização na presença de poeiras e radiações térmicas, bem como próximo de um forno a funcionar próximo do forno (5).

[0101] O dispositivo (10) está também adaptado para medir uma forma de uma parte de parede de qualquer forno estreito que tenha um grande comprimento, por exemplo, superior a 5 vezes a maior dimensão transversal do forno.

TESTES INDUSTRIAIS

[0102] Testes industriais do dispositivo (10) foram realizados confidencialmente em fornos de coque em Dunkirk, França. O dispositivo (10) foi posicionado a 2,5 m de cada entrada do forno. A fase de varredura levou cerca de 2,5 minutos para cada forno e deu resultados muito precisos. Alguns desses resultados, obtidos com um determinado forno, são mostrados nas Figuras 9 a 11.

[0103] As Figuras 9 a 11 mostram a largura medida (eixo Y das Figuras) do forno ao longo da direção transversal (T) versus o comprimento do forno (eixo X das Figuras) ao longo da direção longitudinal (L).

[0104] A curva (C1) é o perfil de largura esperado do forno.

[0105] As curvas (C2), (C3) e (C4) são os perfis de largura medidos respectivamente a 10%, 50% e 90% da altura da câmara de coqueificação (14) a partir do seu fundo.

[0106] As Figuras 9 a 11 permitiram avaliar como os perfis de largura medidos (C2) a (C4) diferem do perfil de largura esperado (C1).

[0107] Usando esses dados, foi possível relacionar os desvios medidos com os depósitos reais de carbono ou tijolos no forno, e explicar por que alguns dos fornos eram mais fáceis de carregar ou descarregar.

Claims

1. DISPOSITIVO (10) PARA MEDIR UMA FORMA DE UMA PARTE DE PAREDE (12) DE UM FORNO DE COQUE (5), caracterizado pelo dispositivo (10) compreender: - uma caixa (20) e pelo menos um scanner a laser 3D (21A) localizado na caixa (20), a caixa (20) tendo uma face frontal (37) destinada a ficar virada para uma abertura do forno (5), uma parte principal (38) e um sistema de fechamento (40) móvel em relação à parte principal (38) entre uma posição aberta, em que a parte principal (38) define pelo menos uma abertura (44) na face frontal (37), e uma posição fechada, a caixa (20) é à prova de água e protegida de poeiras e saliências sólidas externas quando o sistema de fechamento (40) está na posição fechada; - uma tela de proteção interna (80) localizada no interior da caixa (20) e definindo pelo menos uma janela de varredura (86A, 86B), em que a janela de varredura (86A, 86B) é mais estreita que a abertura (44) ao longo de uma direção transversal (T) da caixa (20); e - em que o pelo menos um scanner a laser 3D (21A) é adaptado para varrer a parte de parede (12) através da janela de varredura (86A, 86B) e através da abertura (44) quando o sistema de fechamento (40) está na posição aberta, o scanner a laser (21A) sendo configurado para mover-se em relação à caixa (20) para varrer a parte de parede (12).

2. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela tela de proteção interna (80) compreender vários módulos (82) distribuídos ao longo da direção transversal (T), sendo cada módulo (82) adaptado para refletir pelo menos 70 % das radiações térmicas (Δ) provenientes do forno (5) de forma radial em relação à direção transversal (T) através da abertura (44).

3. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela tela de proteção interna (80) compreender dois módulos extremos opostos ao longo da direção transversal (T), em que cada um dos módulos extremos está adaptado para refletir pelo menos 80% das radiações térmicas (Δ) provenientes do forno (5) ao longo da direção transversal (T) através da abertura (44).

4. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender ainda pelo menos uma mola a gás (48) adaptada para segurar o sistema de fechamento (40) na posição aberta, em que pelo menos um dos módulos extremos está adaptado para esconder pelo menos uma parte da mola a gás (48) das radiações térmicas (Δ) provenientes do forno (5).

5. DISPOSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo sistema de fechamento (40) compreender uma tampa (46) montada de forma rotativa na parte principal (38) da caixa (20).

6. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela tampa (46) incluir um painel de proteção externo (52) adaptado para refletir pelo menos 80% das radiações térmicas (Δ) provenientes do forno (5) quando o sistema de fechamento (40) está na posição fechada.

7. DISPOSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela caixa (20) ter uma face traseira (58) que compreende aletas (60) direcionadas para fora a fim de favorecer uma troca térmica entre a caixa (20) e a atmosfera ao redor.

8. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender ainda pelo menos um ventilador (62) fixado na face traseira (58) e adaptado para soprar ou extrair ar sobre ou a partir das aletas (60).

9. DISPOSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por compreender ainda uma fonte de ar comprimido (32) e pelo menos um bocal (78) conectado à fonte de ar comprimido (32) e adaptado para soprar ar a partir da fonte de ar comprimido (32) para o scanner a laser 3D (21A).

10. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda um detector (76) adequado para detectar quando o sistema de fechamento (40) está na posição aberta e uma unidade de controle (30) para controlar o bocal (78) de modo que o ar da fonte (32) é soprado em direção ao scanner a laser 3D (21A), pelo menos quando o sistema de fechamento (40) está na posição aberta.

11. DISPOSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender ainda um segundo scanner a laser 3D (21B), em que os primeiro e segundo scanners a laser 3D (21A, 21B) estão espaçados um do outro ao longo da direção transversal (T) e, por exemplo, paralelos entre si.

12. DISPOSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelos scanners a laser 3D (21A, 21B) serem montados em um mesmo feixe (68) da caixa (20).

13. DISPOSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela caixa (20) ser suportada por, ou fixada a, uma placa montada de forma rotativa sobre uma base (22).

14. INSTALAÇÃO (1) caracterizada por compreender um forno de coque (5) e um dispositivo (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. MÉTODO PARA MEDIR UMA FORMA DE PELO MENOS PARTE DE UMA CÂMARA (14) DE UM FORNO DE COQUE (5), tendo a câmara (14) uma parede esquerda (12A) e uma parede direita (12B) opostas ao longo da direção transversal (T) do forno (5), o método sendo caracterizado por compreender pelo menos as seguintes etapas: - proporcionar um dispositivo (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, - posicionar o dispositivo (10) na frente de uma abertura do forno (5), a uma distância (L2) em relação à abertura ao longo de uma direção longitudinal (L) perpendicular à direção transversal (T), e de forma transversal entre a parede esquerda (12A) e a parede direita (12B), e - varrer a parede esquerda (12A) e a parede direita (12B) usando o scanner a laser 3D (21A), em que o scanner a laser (21A) se move em relação à caixa (20) durante a varredura sem mover o dispositivo (10) em relação ao forno (5) durante a varredura.