BR112020003237A2

BR112020003237A2 - dispositivo de extração para uma parte de algaraviz e seu método

Info

Publication number: BR112020003237A2
Application number: BR112020003237-9A
Authority: BR
Inventors: Claude Thinnes
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-08-18
Also published as: PL3669008T3; WO2019034447A1; KR102158489B1; BR112020003237B1; EP3669008B1; JP6839784B2; AU2018317658B2; US20200385826A1; TW201912795A; LU100373B1; EA202090475A1; TWI775914B; JP2020528110A; UA125191C2; ES2878134T3; CN110997948A; KR20200022515A; AU2018317658A1; EA037829B1; EP3669008A1

Abstract

Trata-se de um dispositivo de extração para extrair uma parte de algaraviz, em particular, um algaraviz ou um resfriador de algaraviz, a partir de um forno de cuba, sendo que o dispositivo compreende um quadro de sustentação com elementos de posicionamento configurados para posicionar o dispositivo contra uma parede de forno. O dispositivo também compreende um carro sustentado pelo quadro de sustentação. O carro é móvel em uma direção radial à parede de forno. O dispositivo compreende ainda um tirante de extração que tem uma primeira extremidade fixada ao carro e uma segunda extremidade para conectar à parte de algaraviz, em que a primeira extremidade do tirante de extração compreende um batente. O dispositivo também compreende um sistema de percussão que atua no batente do tirante de extração em uma direção oposta da parede de forno. O dispositivo compreende um mecanismo de pré-tensionamento no quadro de sustentação. O mecanismo de pré-tensionamento é configurado para aplicar uma carga ao carro, em uma direção oposta da parede de forno.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “DISPOSITIVO DE EXTRAÇÃO PARA UMA PARTE DE ALGARAVIZ E SEU MÉTODO”

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A invenção refere-se, em geral, a dispositivos de remoção para componentes de um sistema de injeção de gás ou partes de algaraviz em um alto- forno. A invenção se refere, em particular, a um dispositivo de extração para extrair um algaraviz ou um resfriador de algaraviz de uma parede de alto-forno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O trabalho de manutenção executado durante o desligamento de um alto- forno geralmente compreende a troca de partes de algaraviz. Um algaraviz compreende um bocal através do qual os gases são soprados no forno. Os altos- fornos modernos comumente compreendem mais de 20 desses algaravizes em toda a parede de forno. Os algaravizes são normalmente inseridos em um resfriador de algaraviz que compreende um circuito para um fluido de resfriamento. O algaraviz e resfriador de algaraviz são pressionados firmemente contra uma abertura da parede de forno.

[003] Devido às condições muito adversas no peito de algaraviz, o algaraviz e, frequentemente, o resfriador de algaraviz podem ser muito danificados e podem precisar de substituição. As partes de algaraviz são frequentemente queimadas ou deformadas, o que impede o funcionamento normal do forno. Seus danos também podem provocar vazamentos de gás ou água fora do forno, com altos riscos para a saúde e a segurança dos trabalhadores ao redor do forno.

[004] A vida útil de um algaraviz varia de vários dias a vários meses, o que exige operação de manutenção recorrente em intervalos de tempo relativamente curtos. Além disso, as partes de algaraviz são peças de metal com peso de cerca de 100 a

1.000 kg, o que torna sua substituição manual uma tarefa complicada. O desenvolvimento de soluções para uma substituição mais rápida e segura das partes de algaraviz em um alto-forno é, portanto, importante no desenvolvimento dos altos- fornos em si.

[005] Foram desenvolvidas soluções para mecanizar e simplificar a remoção de uma parte de algaraviz. A maioria dos mesmos envolve um mecanismo de tração ou um martelo. Entre as soluções conhecidas na técnica, o documento número DE 1583205 revela um aparelho que compreende um martelo de percussão instalado em um carrinho com uma altura ajustável. O carrinho é fixado na parede de forno com cavilhas. O martelo é dotado de meios de preensão para engatar com a ponta do algaraviz. O martelo pode ser um martelo elétrico com vibração regular.

[006] Outra solução é revelada no documento número EP 0443126, em que um aparelho para montar e desmontar um algaraviz de um alto-forno compreende um pistão hidráulico conectado a uma haste. A haste é dotada de um elemento de manuseio conectado ao algaraviz. O pistão está configurado para mover a haste em duas direções tanto para inserir o algaraviz no forno quanto remover o algaraviz do forno.

[007] Além disso, o documento número WO 2012177964 também revela um aparelho para remover um algaraviz de um alto-forno. O aparelho está adaptado para ser transportado por uma lança de um pequeno veículo escavador. O aparelho compreende um martelo ativado pelo operador do veículo. O martelo também é equipado com meios de manuseio de componente para puxar o algaraviz.

[008] Finalmente, o documento número SU 1289886 A1 revela um dispositivo para substituir um bocal de algaraviz em um alto-forno. O dispositivo compreende um carro e uma combinação de braços móveis para remover um algaraviz antigo e instalar um novo. O dispositivo compreende um membro configurado para reter o algaraviz. Para fixar o membro no algaraviz, um técnico pode girar um volante específico. O membro compreende ainda um martelo vibratório acionado para remover o algaraviz.

[009] Todas as soluções do estado da técnica compartilham as mesmas desvantagens. As mesmas implicam sistemas de instalação pesados, com várias etapas necessárias para configurar e desabilitar as mesmas, diminuindo, assim, a operação de manutenção. Os mesmos também precisam ser operados por um operador que precisará permanecer próximo à máquina. O operador é consequentemente exposto a eventuais gases tóxicos liberados do forno.

[010] Além disso, ao extrair uma parte de algaraviz, o encaixe entre a parte de algaraviz e seu retentor geralmente fica bloqueado por material de dentro do forno ou apenas devido ao estado deteriorado das partes. A força de tração dos puxadores do estado da técnica geralmente não é suficiente para extrair o algaraviz ou o resfriador de seu assento cônico. Mesmo martelos de percussão com potência de percussão de até 500 J podem não resolver esse problema. Como resultado, muitas vezes as partes de algaraviz devem ser removidas manualmente em condições de risco para saúde e segurança.

OBJETO DA INVENÇÃO

[011] Portanto, é desejável fornecer uma solução aprimorada para remover partes de algaraviz de uma parede de alto-forno. Mais particularmente, é um objeto da invenção fornecer um dispositivo de extração aprimorado com maior força de extração e melhor usabilidade.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[012] A invenção supera as deficiências e desvantagens discutidas acima fornecendo-se um dispositivo de extração para extrair uma parte de algaraviz, em particular, um algaraviz ou um resfriador de algaraviz, a partir de um forno de cuba, sendo que o dispositivo compreende um quadro de sustentação com elementos de posicionamento configurados para posicionar o dispositivo contra uma parede de forno. A invenção é particularmente vantajosa quando usada para remover uma parte bloqueada da instalação de algaraviz. O dispositivo também compreende um carro sustentado pelo quadro de sustentação. O carro é móvel em uma direção radial à parede de forno. A parede de forno é comumente uma parede circular então o carro se move em uma direção perpendicular à parede. O dispositivo compreende ainda um tirante de extração que tem uma primeira extremidade fixada ao carro e uma segunda extremidade para conectar à parte de algaraviz, em que a primeira extremidade do tirante de extração compreende um batente. O dispositivo também compreende um sistema de percussão que atua no batente do tirante de extração em uma direção oposta da parede de forno, ou uma direção radial à parede de forno com uma orientação na direção oposta à parede. O sistema de percussão causa um golpe brusco no batente. O dispositivo compreende um mecanismo de pré-tensionamento no quadro de sustentação. O mecanismo de pré-tensionamento é configurado para aplicar uma carga ao carro, em uma direção oposta da parede de forno, em que a carga permanece substancialmente constante durante um processo de extração.

[013] O mecanismo de pré-tensionamento empurra o carro para a direção oposta à parede de forno. Conforme o tirante de extração é fixado ao carro, o tirante de extração é empurrado para a direção oposta à parede de forno em conjunto com o carro. A força aplicada ao tirante de extração pelo mecanismo de pré-tensionamento é ainda transmitida para a parte de algaraviz. Essa força pode, em alguns casos, ser suficiente para mover a parte de algaraviz fora da parede. Se, no entanto, a parte de algaraviz não puder ser removida da parede de forno, o mecanismo de pré- tensionamento mantém a força de pré-tensionamento substancialmente constante, enquanto o sistema de percussão é usado para fornecer mais força. O mecanismo de pré-tensionamento e o sistema de percussão são ambos mecanismos automáticos que não exigem a presença próxima de um operador.

[014] Conforme será descrito em detalhes abaixo, para remover a parte de algaraviz, o dispositivo é primeiro instalado na parte frontal da entrada por qualquer meio adequado; a segunda extremidade do tirante de extensão é conectada à parte de algaraviz, e o mecanismo de pré-tensionamento é ativado para aplicar uma carga substancialmente constante ao carro. Se a carga de pré-tensionamento não for suficiente para puxar o algaraviz, o sistema de percussão é ativado para causar um golpe brusco no batente. O algaraviz é removido por uma combinação das forças aplicadas pelo golpe brusco e pela carga de pré-tensionamento.

[015] O dispositivo de extração tem dois mecanismos configurados para fornecer forças mecânicas para mover a parte de algaraviz fora da parede de forno: o mecanismo de pré-tensionamento e o sistema de percussão. A combinação das forças fornecidas por esses dois mecanismos fornece uma força de extração maior que dispositivos de extração da técnica anterior.

[016] Uma vantagem da invenção é que o dispositivo de extração não exige quaisquer componentes mecânicos complexos. Todos os elementos do dispositivo de extração podem ser conectados em conjunto através de conexões mecânicas comuns, como cavilhas ou parafusos. O dispositivo de extração é, portanto, muito fácil de manter e reparar. A invenção ajuda a reduzir o tempo de manutenção e diminuir o tempo do forno de cuba.

[017] Além disso, os elementos podem ser rapidamente substituídos para adaptar o dispositivo para uma parte diferente de algaraviz, ou para modificar os desempenhos do dispositivo de extração quando mais ou menos potência de extração for necessária. O dispositivo de extração confere flexibilidade ao processo de remoção de parte de algaraviz.

[018] O dispositivo de extração de acordo com a invenção pode ser movido por uma empilhadeira, mas é leve o suficiente para ser movido com uso de um empilhador manual de paletes.

[019] Vantajosamente, o sistema de percussão compreende: um batedor, configurado para estar em posição limítrofe contra o batente do tirante de extração; pelo menos uma mola conectada entre o batedor e o carro; um mecanismo de carregamento; e um mecanismo de liberação. A pelo menos uma mola é configurada para inclinar o batedor contra o batente. O mecanismo de carregamento é configurado para mover o batedor contra a inclinação da mola. O mecanismo de liberação é configurado para engatar e desengatar o batedor com/do mecanismo de carregamento. Durante a fase de carregamento, o mecanismo de liberação é engatado com o batedor desenvolvendo, assim, energia na mola. Após a ativação do mecanismo de liberação, o batedor é desengatado do mecanismo de carregamento e o acúmulo da energia na mola é liberado repentinamente, o que permite que o batedor se mova rapidamente em direção ao batente do tirante de extração. Quando o batedor bate no batente, uma força repentina é exercida sobre o tirante de extração, o que ajuda na extração da parte de algaraviz. O sistema de percussão atua por meio de golpes, proporcionando golpes bruscos e picos pontuais da força aplicada à parte de algaraviz para remover a mesma. Na sua função principal, é diferente de um sistema típico de martelo vibratório que depende de um efeito vibratório para mover uma parte de algaraviz.

[020] No entanto, o mecanismo de carregamento e liberação pode ser operado alternadamente para jogar o batedor contra o batente do tirante de extração. Essas operações podem ser repetidas quantas vezes forem necessárias até que a parte de algaraviz seja extraída da parede de forno. O mecanismo de liberação que usa a reação da mola fornece aceleração rápida e efeito de percussão eficiente.

[021] O batedor pode ser um cilindro disposto coaxialmente em torno do tirante de extração. Um tal batente pode, por exemplo, ter uma base circular ou quadrada. Outros modeladores também são, no entanto, possíveis. Preferencialmente, o batente também é um cilindro. Nessas modalidades, o batedor bate no batente, o que fornece uma distribuição equilibrada das forças que atuam na extremidade do tirante de extração. O tirante de extração é sempre empurrado na mesma direção reta, limitando assim vibrações não controladas e possíveis danos ao dispositivo de extração. Essas modalidades também são vantajosas para proporcionar melhor estabilidade da conexão entre o tirante e a parte de algaraviz.

[022] Vantajosamente, o mecanismo de carregamento compreende pelo menos um atuador de carregamento. O atuador de carregamento pode ser um atuador pneumático. Um atuador pneumático é mais barato, mais seguro e mais fácil de manter do que, por exemplo, um atuador hidráulico.

[023] Em modalidades preferidas, o mecanismo de liberação compreende um gancho adaptado para engatar ou desengatar o batedor. O gancho é uma solução simples e confiável para conectar e desconectar rapidamente o mecanismo de carregamento com/do batedor. Também é fácil de reparar.

[024] Preferencialmente, o gancho se engata com uma protuberância radial no batedor. Essa solução é novamente vantajosa por sua simplicidade mecânica, que proporciona manutenção rápida e fácil.

[025] O gancho é vantajosamente operado por um atuador de liberação. O atuador de liberação é, de preferência, um atuador pneumático. Um atuador pneumático é suficientemente confiável com as vantagens descritas acima.

[026] Em modalidades preferidas, o mecanismo de pré-tensionamento compreende pelo menos um atuador de pré-tensionamento, que pode ser um atuador pneumático. Conforme descrito acima, um atuador pneumático tem inúmeras vantagens. Além disso, é possível usar mais de um atuador para fornecer maiores forças mecânicas de pré-tensionamento.

[027] Vantajosamente, a potência de impacto do sistema de percussão no tirante de extração está entre 1.000 J e 1.500 J. A potência de impacto resulta de uma combinação das forças aplicadas ao mecanismo de pré-tensionamento e ao sistema de percussão. Essa potência de impacto é superior à potência obtida com os dispositivos de extração da técnica anterior e permite que o dispositivo de extração extraia uma parte de algaraviz de uma parede de forno, mesmo nos casos em que a parte de algaraviz esteja fortemente bloqueada dentro da parede.

[028] O dispositivo de extração pode ser controlado remotamente. Não há ação que exija a proximidade de um operador depois que o dispositivo de extração estiver instalado contra a parede de forno. Isso reduz os riscos de saúde e segurança para o operador durante a extração da parte de algaraviz.

[029] Nas modalidades, a segunda extremidade do tirante de extração compreende uma ferramenta de engate para engatar na parte de algaraviz. A ferramenta de engate pode ser uma ferramenta intercambiável, o que melhora a flexibilidade do dispositivo. A ferramenta de extração pode ser conectada a qualquer superfície da parte de algaraviz ou a uma parte complementar criada especificamente durante o projeto da parte de algaraviz.

[030] É outro objeto da invenção fornecer um método para extrair uma parte de algaraviz, em particular um algaraviz ou um resfriador de algaraviz de um forno de cuba. O método compreende as etapas de: - fornecer um dispositivo de extração conforme descrito acima;

- posicionar o dispositivo de extração contra a parede de forno; - conectar o tirante de extração à parte de algaraviz; - operar o mecanismo de pré-tensionamento para aplicar uma força de pré- tensionamento substancialmente constante à parte de algaraviz; - operar o sistema de percussão para remover a parte de algaraviz, causando-se um golpe brusco no batente, enquanto aplica a força de pré- tensionamento constante ao carro.

[031] O método mantém todas a vantagens do dispositivo de extração da invenção. A extração da parte de algaraviz é desempenhada rapidamente e não exige a assistência de um operador próximo ao dispositivo de extração.

[032] Em modalidades, o método é aplicado com uso de um dispositivo de extração que compreende um batedor; pelo menos uma mola; um mecanismo de carregamento; e um mecanismo de liberação conforme descrito acima. Nessas modalidades, a etapa de operação do sistema de percussão compreende as etapas de: - operar o mecanismo de carregamento em uma posição de engate, em que o mecanismo de liberação pode engatar o batedor com o mecanismo de carregamento; - operar o mecanismo de liberação em uma posição fechada, em que o batedor se engata com o mecanismo de carregamento; - operar o mecanismo de carregamento em uma posição de liberação, em que o batedor está na direção oposta ao batente; - operar o mecanismo de liberação em uma posição aberta, em que o batedor se desengata do mecanismo de carregamento.

[033] Se necessário, a etapa de operação do sistema de percussão pode ser repetida várias vezes até a parte de algaraviz ser desafixada da parede de forno e pode ser removida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[034] Detalhes e vantagens adicionais da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de modalidades que não limitam com referência ao desenho anexo, em que: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um dispositivo de extração, de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma vista lateral em corte transversal do dispositivo de extração da Figura 1 em uma primeira etapa operacional; A Figura 3 é uma vista de topo em corte transversal do dispositivo de extração da Figura 1 em uma primeira etapa operacional; A Figura 4 é uma vista de topo em corte transversal do dispositivo de extração da Figura 1 em uma segunda etapa operacional; A Figura 5 é uma vista de topo em corte transversal do dispositivo de extração da Figura 1 em uma terceira etapa operacional; e A Figura 6 é uma vista de topo em corte transversal do dispositivo de extração da Figura 1 em uma quarta etapa operacional.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[035] Um dispositivo de extração 10 de acordo com uma modalidade preferencial da invenção é mostrado nas Figuras 1 a 3. Em um alto-forno, vários algaravizes 12 estão, geralmente, localizados dentro da parede de forno 14 para fornecer gás quente no forno. Para remover o algaraviz 12, é necessário primeiro remover as porções de cano, não mostradas, que se conectam ao algaraviz 12. Essas operações não fazem parte do contexto da invenção. É considerado aqui que o algaraviz já está acessível e que outras porções de cano foram removidas preliminarmente.

[036] O próprio dispositivo de extração 10 será descrito por referência simultânea às Figuras 1 a 3. As figuras 3 a 6 são posteriormente usadas para mostrar as etapas operacionais do dispositivo de extração 10 em uso.

[037] Um algaraviz 12 está disposto em uma parede de forno 14, geralmente dentro de um resfriador de algaraviz 16. Tanto o algaraviz 12 quanto o resfriador de algaraviz 16 estão firmemente presos em um assento cônico que se estreita na direção do interior do forno.

[038] Em operação, o dispositivo de extração 10 é posicionado contra uma superfície externa 17 da parede de forno 14, de modo a acessar o algaraviz 12 a ser removido. Embora, por uma questão de concisão, a presente descrição seja limitada à remoção de um algaraviz 12, deve ser observado que o dispositivo de extração igualmente adaptado para remover também o resfriador de algaraviz 16 da parede de forno 14, geralmente em uma etapa separada.

[039] O dispositivo de extração 10 compreende um quadro de sustentação 18 com elementos de posicionamento 20 para entrar em contato com a superfície externa 17 da parede de forno 14.

[040] O dispositivo de extração 10 também compreende um carro 22 sustentado pelo quadro de sustentação 18. O carro 22 é móvel em uma direção radial à parede de forno 14. O carro pode compreender rodas, não mostradas, para rolar sobre o quadro de sustentação 18. Alternativamente, o carro 22 pode estar disposto de forma deslizante no quadro de sustentação 18.

[041] O dispositivo de extração 10 compreende um tirante de extração 24, que tem uma primeira extremidade 26 fixada ao carro 22 e uma segunda extremidade 28 configurada para se conectar ao algaraviz 12. A primeira extremidade 26 do tirante de extração 24 compreende um batente 30, enquanto a segunda extremidade 28 do tirante de extração 24 compreende uma ferramenta de engate 32 que segura o algaraviz 12 a ser removido.

[042] O dispositivo de extração 10 compreende ainda um sistema de percussão 34, que atua no batente 30 do tirante de extração 24 em uma direção oposta da parede de forno 14.

[043] Finalmente, o dispositivo de extração 10 compreende um mecanismo de pré-tensionamento 36 no quadro de sustentação 18. O mecanismo de pré- tensionamento 36 está configurado para aplicar uma carga mecânica ao carro 22, em uma direção oposta da parede de forno 14.

[044] A quadro de sustentação 18 pode ser um invólucro metálico que está adaptado para sustentar os outros elementos do dispositivo 10. A quadro de sustentação 18 compreende uma face frontal vertical 38 orientada na direção da parede de forno 14, a face frontal 38 que tem os elementos de posicionamento 20 conectados à mesma e uma face de topo 44 que transporta o carro 22.

[045] A face de topo 44 do quadro de sustentação 18 compreende um plano essencialmente horizontal no qual o carro 22 está disposto de maneira móvel. O carro 22 pode compreender rodas (não mostradas) que engatam com trilhos (não mostrados) dispostos na face de topo 44 do quadro de sustentação 18.

[046] Fixado na face frontal 38 do quadro de sustentação 18, o elemento de posicionamento 20 compreende três pés metálicos 54 adaptados para entrar em contato com a parede de forno 14. Nas modalidades mostradas, quando o dispositivo 10 está posicionado na parede de forno 14, dois dentre os pés metálicos 54 podem estar em um mesmo planto horizontal em cada lado do dispositivo 10 e o terceiro pode estar abaixo dos outros, criando uma configuração em T. O elemento de posicionamento 20 impede um movimento de rotação ou translação do dispositivo 10 em operação. Podem ser previstas outras configurações dos pés metálicos. De fato, os três pés metálicos podem estar dispostos de maneira equidistante. Podem ser fornecidos mais de três pés.

[047] O elemento de posicionamento 20 é, de preferência, removível fixado na face frontal 38, por exemplo, por parafusos ou meios semelhantes. O elemento de posicionamento 20 pode então ser substituído para se adaptar à configuração de outra parede de forno, o que torna o dispositivo personalizável.

[048] Na modalidade mostrada, o mecanismo de pré-tensionamento 36 compreende dois atuadores de pré-tensionamento 58. Os atuadores de pré- tensionamento 58 são dois pistões pneumáticos fixados entre o quadro de sustentação 18 e o carro 22, de modo que, quando os atuadores de pré- tensionamento 58 forem estendidos, o carro 22 seja empurrado para a direção oposta da parede de forno 14. Inversamente, uma retração dos atuadores de pré- tensionamento 58 puxa o carro 22 na direção da parede de forno 14.

[049] A conexão entre os atuadores de pré-tensionamento 58 e o quadro de sustentação 18, bem como a conexão entre os atuadores de pré-tensionamento 58 e o carro 22 pode ser formada por qualquer meio adequado.

[050] Em modalidades preferidas, os atuadores de pré-tensionamento 58 são dimensionados para aplicar uma carga mecânica de empurrão no carro entre 1,2 e 2,0 to.

[051] O carro 22 tem a primeira extremidade 26 do tirante de extração 24 conectada ao mesmo. Assim, quando os atuadores de pré-tensionamento 58 exercem uma força no carro 22 em uma direção oposta da parede de forno 14, a mesma força também é exercida no tirante de extração 24 conectada com sua segunda extremidade ao algaraviz 12. Consequentemente, a força exercida no carro 22 também é transferida, através do tirante de extração 24, para o algaraviz 12.

[052] O tirante de extração 24 pode ser conectado de forma removível ao carro 22, por exemplo, por meio de parafusos, permitindo assim que o tirante de extração 24 seja intercambiável. Alternativamente, o tirante de extração 24 pode compreender uma primeira porção de tirante 62 conectada ao carro 22 e uma segunda porção de tirante 63 conectada de maneira removível à primeira porção de tirante 62 através de uma porção de conector 64. Assim, a segunda porção de tirante 63 é permutável. A porção de conector 64 pode conectar a segunda porção de tirante 63 à primeira porção de tirante 62 por meio de, por exemplo, um parafuso ou baioneta. Tal porção de conector 64 permite que a segunda porção de tirante 63 seja trocada rapidamente. Isso pode ser importante se uma segunda porção de tirante 63 ou a ferramenta de engate 32 tiver sido danificada. Além disso, o mesmo pode ser substituído por uma segunda porção de tirante 63 que tem uma ferramenta de engate diferente, melhor adaptada para remover uma parte de algaraviz diferente, como por exemplo um resfriador de algaraviz 16.

[053] Conforme explicado acima, a segunda extremidade 28 do tirante de extração 24 compreende uma ferramenta de engate 32 com uma pluralidade de braços de engate 65. Os braços de engate 65 são projetados para serem inseridos em um receptor de braço complementar 67 do algaraviz 12. Dessa forma, um movimento do tirante de extração 24 em uma direção oposta da parede de forno 14 provoca um movimento do algaraviz 12 na mesma direção.

[054] O carro 22 ainda transporta o sistema de percussão 34 que compreende o batedor 70 configurado para estar em posição limítrofe no batente 30 do tirante de extração 24. O sistema de percussão 34 compreende um mecanismo de carregamento 82 configurado para mover o batedor 70 contra a inclinação, de preferência, pelo menos duas molas 80 na direção oposta do batente 30.

[055] Para esse efeito, o mecanismo de carregamento 82 compreende dois atuadores de carregamento 84. Os atuadores de carregamento 84 podem ser pistões pneumáticos; pistões hidráulicos ou qualquer outro atuador também podem ser utilizados.

[056] Os atuadores de carregamento 84 estão operacionalmente conectados entre o carro 22 e uma barra de carregamento comum 86.

[057] Em modalidades preferidas, os atuadores de carregamento 84 são dimensionados para exercer uma carga de empurrão na barra de carregamento 86 entre 2,0 e 3,5 to.

[058] O batedor 70 é, de preferência, formado por um cilindro de impacto coaxialmente disposto ao redor do tirante de extração 24. O batedor 70 está configurado para transladar ao longo do tirante de extração 24. O batedor 70 pode, por exemplo, pesar ao redor de 40 a 50 kg.

[059] Duas molas 80 são montadas entre o batedor 70 e o carro 22. As molas 80 são, de preferência, molas helicoidais para serviços pesados. As molas 80 são configuradas para inclinar o batedor 70 contra o batente 30.

[060] Em modalidades preferidas, as molas são dimensionadas para aplicar uma carga mecânica de empurrão no batedor entre 2,0 e 3,5 to.

[061] O sistema de percussão 34 compreende ainda um mecanismo de liberação 92 configurado para engatar e desengatar o batedor 70 com/do mecanismo de carregamento 82.

[062] O mecanismo de liberação 92 é montado na barra de carregamento 86 do mecanismo de carregamento 82 e compreende um gancho 94 e um atuador de liberação 96. O gancho 94 é adaptado para engatar ou desengatar com uma protuberância radial 100 no batedor 70. O gancho 94 se projeta em um lado da barra de carregamento 86 com um formato configurado para engatar com a protuberância 100, de modo a bloquear uma translação do batedor 70 ao longo do tirante de extração 24 em relação ao gancho 94. O gancho 94 também se projeta no outro lado da barra de carregamento 86, em que está conectado ao atuador de liberação 96.

[063] O atuador de liberação 96 pode ser um atuador pneumático e, mais particularmente, um pistão pneumático.

[064] O atuador de liberação 96 é conectado ao gancho 94, de modo que o movimento de translação do pistão 96 rotaciona o gancho 96 como uma alavanca, para engatar ou desengatar com/do batedor 70.

[065] Na descrição a seguir, o funcionamento do dispositivo de extração 10 será explicado em relação às Figuras 3 a 6.

[066] Para remover o algaraviz 12 do resfriador de algaraviz 16, o dispositivo de extração 10 é colocado primeiro na parte frontal do algaraviz 12. O dispositivo de extração 10 pode ter um peso total estimado de cerca de 1.300 kg e pode ser transportado em uma empilhadeira ou empilhador manual de paletes para ser facilmente manipulado nos arredores do forno. Uma vez que o dispositivo de extração 10 está na parte frontal do assento cônico, o tirante de extração 24 é inserido na parede de forno 14. Durante essa etapa, os pistões 58 do mecanismo de pré- tensionamento 36 estão em uma posição retraída.

[067] Os braços de engate 65 da ferramenta de engate 32 são conectados a um respectivo receptor de braço 67 do algaraviz 12. A etapa de conectar a ferramenta de engate ao algaraviz pode compreender mais manobras intermediárias, dependendo da configuração da ferramenta de engate 32.

[068] A Figura 3 mostra o dispositivo de extração 10 em uma primeira etapa operacional, em que os pistões 58 do mecanismo de pré-tensionamento 36 estão em posição estendida e os três pés 54 do elemento de posicionamento 20 estão contra a parede de forno 14 com o tirante de extração 24 engatada no algaraviz 12. O controle do dispositivo de extração 10 é conseguido operando-se os atuadores pneumáticos mencionados acima. O dispositivo de extração 10 pode compreender um controlador para ser operado remotamente e nenhum operador é necessário ao redor do dispositivo de extração 10, o que reduz os riscos para a saúde e segurança humana.

[069] Uma força de pré-tensionamento substancialmente constante é então aplicada pelos atuadores de pré-tensionamento 58 que empurram o carro 22 para direção oposta da parede de forno 14. A Figura 3 mostra as setas PL que representam as forças de pré-tensionamento aplicadas no carro 22, o algaraviz 12 e a reação dos pés metálicos 54 contra a parede de forno 14. É observado que os dois atuadores de pré-tensionamento 58 são operados simultaneamente, aplicando uma força total de 1,2 a 2,0 contra o algaraviz 12.

[070] Nas Figuras, todas as setas que representam forças são representadas apenas esquematicamente para melhorar a compreensão do funcionamento do dispositivo de extração 10.

[071] A força de pré-tensionamento resultante PL pode, em alguns casos, ser suficiente para remover o algaraviz 12 da parede de forno. Experiência demonstrada, no entanto, de que, devido ao estado do algaraviz e às condições adversas no interior do forno, o encaixe entre o algaraviz 12 e o resfriador de algaraviz 16 é frequentemente bloqueado e a força aplicada apenas pelo mecanismo de pré- tensionamento não é suficiente para extrair o algaraviz 12.

[072] Nas etapas a seguir, mostradas nas Figuras 4 a 6, o sistema de percussão 34 é operado. Durante as etapas sucessivas da extração, o mecanismo de pré- tensionamento continua a aplicar uma carga PL ao carro. No início dessa etapa, o mecanismo de carregamento 82 está em uma posição de engate.

[073] Primeiro, conforme mostrado na Figura 4, o mecanismo de carregamento 82 é operado. O sistema de percussão 34 é operado com o mecanismo de liberação 92 em uma posição fechada, em que o gancho 94 se engata na protuberância radial 100 do batedor 70.

[074] O mecanismo de carregamento 82 é controlado para estender os atuadores de carregamento 84 e, assim, empurrar a barra de carregamento 86 para a direção oposta do batente 30. As forças de carregamento são representadas pelas setas L. Conforme o mecanismo de liberação 92 está na posição fechada, o batedor 70 é empurrado para direção oposta do batente 30, contra a inclinação das molas 80. Aqui, novamente, os dois atuadores de carregamento 84 são operados simultaneamente.

[075] Uma vez que o mecanismo de carregamento 82 tenha atingido sua posição de liberação, o que pode, por exemplo, ser definido pela extensão máxima dos atuadores de carregamento 84 ou pela compressão máxima permitida das molas 80 por batente mecânico, a operação do mecanismo de carregamento 82 é interrompida.

[076] O mecanismo de liberação 92 é agora operado ativando-se o atuador de liberação 96 que move o gancho 94 para uma posição aberta, de modo a se desengatar da protuberância radial 100 do batedor 70. O gancho 94 se desengata da protuberância radial 100 e libera a conexão entre o mecanismo de liberação 92 e o batedor 70. As molas 80 podem voltar à sua posição de repouso, empurrando assim o batedor 70 em direção ao batente 30, conforme mostrado na Figura 5.

[077] Quando o batedor 70 bate no batente 30 em um golpe brusco, conforme mostrado na Figura 6, uma força de percussão P é transmitida do batente 30 para o tirante de extração 24 e através da ferramenta de engate 32, para o algaraviz 12. O golpe brusco cria um aumento repentino e instantâneo na força de tração aplicada ao algaraviz 12 pela combinação da força de pré-tensionamento e a força de percussão, representada por uma seta PL+P na Figura 6.

[078] A força de combinação resultante PL+P provoca um pequeno movimento do algaraviz 12 na direção do dispositivo de extração 10. Conforme a força de pré- tensionamento PL é aplicada continuamente pelos pistões de pré-tensionamento 58, se o algaraviz 12 for liberado do resfriador de algaraviz 16, os pistões de pré- tensionamento 58 podem continuar a mover o carro 22 para direção oposta da parede de forno 14, extraindo assim o algaraviz 12. No caso de o algaraviz 12 permanecer preso no resfriador 16, o sistema de percussão 34 pode ser operado novamente.

[079] Para operar o sistema de percussão 34 novamente, os atuadores de carregamento 84 do mecanismo de carregamento 82 são retraídos de volta para a posição de engate, aproximando o gancho 94 da protuberância radial 100 do batedor

70. O atuador de liberação 96 rotaciona o gancho 94 na direção oposta como acima para a posição fechada. O gancho 94 se engata assim com a protuberância radial 100 do batedor 70. O dispositivo 10 está agora em uma configuração semelhante, conforme mostrado na Figura 3.

[080] As etapas de operação do sistema de percussão 34 podem ser repetidas quantas vezes forem necessárias até que o algaraviz 12 seja totalmente extraído do resfriador de algaraviz 16. A percussão recorrente também pode criar um efeito vibratório aplicado após cada liberação sucessiva do batedor 70.

[081] Por exemplo, a frequência da percussão pode ser de cerca de 8 batidas por minuto a uma pressão de pistão operacional de 4 bar (g) ou 12 batidas por minuto a 6 bar (g).

[082] Com uso da combinação do mecanismo de pré-tensionamento 58 e o sistema de percussão 34, o dispositivo de extração 10 alcança maiores forças de extração em um algaraviz ou resfriador de algaraviz do que as soluções atualmente conhecidas na técnica.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 10 dispositivo de extração 12 algaraviz 14 parede de forno 16 resfriador de algaraviz 17 superfície exterior 18 quadro de sustentação 20 elementos de posicionamento 22 carro 24 tirante de extração 26 primeira extremidade

28 segunda extremidade 30 batente 32 ferramenta de engate 34 sistema de percussão 36 mecanismo de pré-tensionamento 38 face frontal 44 face de topo 54 pés metálicos 58 atuador de pré-tensionamento 62 primeira porção de tirante 63 segunda porção de tirante 64 porção de conexão 65 braço de engate 67 receptor de braço 70 batedor 80 molas 82 mecanismo de carregamento 84 atuador de carregamento 86 barra de carregamento 92 mecanismo de liberação 94 gancho 96 atuador de liberação 100 protuberância radial PL força de pré-tensionamento L força de carregamento P força de percussão

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de extração para extrair uma parte de algaraviz, em particular um algaraviz ou um resfriador de algaraviz, de um forno de cuba, sendo que o dispositivo é caracterizado por compreender: - um quadro de sustentação com um elemento de posicionamento configurado para posicionar o dispositivo de extração contra uma parede de forno; - um carro sustentado pelo quadro de sustentação, sendo que o dito carro é móvel em uma direção radial à parede de forno; - um tirante de extração que tem uma primeira extremidade fixada ao carro e uma segunda extremidade para conectar à parte de algaraviz, em que a primeira extremidade do tirante de extração compreende um batente; e - um sistema de percussão que atua no batente do tirante de extração em uma direção oposta da parede de forno para causar um golpe brusco; - um mecanismo de pré-tensionamento no dito quadro de sustentação, sendo que o mecanismo de pré-tensionamento é configurado para aplicar uma carga substancialmente constante ao carro, em uma direção oposta da parede de forno.

2. Dispositivo de extração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema de percussão ser fixado ao carro.

3. Dispositivo de extração, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o sistema de percussão compreender: - um batedor, configurado para estar em posição limítrofe contra o batente do tirante de extração; - pelo menos uma mola conectada entre o batedor e o carro, sendo que a pelo menos uma mola é configurada para inclinar o batedor contra o batente; - um mecanismo de carregamento configurado para mover o batedor contra a inclinação da mola; e - um mecanismo de liberação configurado para engatar e desengatar o batedor com/do mecanismo de carregamento.

4. Dispositivo de extração, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o batedor ser um cilindro disposto coaxialmente ao redor do tirante de extração.

5. Dispositivo de extração, de acordo com as reivindicações 3 ou 4, caracterizado por o mecanismo de carregamento compreender pelo menos um atuador de carregamento, sendo que o dito atuador de carregamento é, de preferência, um atuador pneumático.

6. Dispositivo de extração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado por o mecanismo de liberação compreender um gancho adaptado para engatar ou desengatar o batedor.

7. Dispositivo de extração, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o gancho se engatar com uma protuberância radial no batedor.

8. Dispositivo de extração, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por o gancho ser operado por um atuador de liberação, sendo que o dito atuador de liberação é, de preferência, um atuador pneumático.

9. Dispositivo de extração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o mecanismo de pré-tensionamento compreender pelo menos um atuador de pré-tensionamento, sendo que o dito atuador de pré- tensionamento é, de preferência, um atuador pneumático.

10. Dispositivo de extração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a potência de impacto do sistema de percussão no tirante de extração estar entre 1.000 J e 1.500 J.

11. Dispositivo de extração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o dispositivo de extração compreender um controlador para controlar remotamente o dispositivo de extração.

12. Dispositivo de extração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por a segunda extremidade do tirante de extração compreender uma ferramenta de engate para engatar a parte de algaraviz.

13. Método para extrair uma parte de algaraviz, em particular, um algaraviz ou um resfriador de algaraviz, de um forno de cuba, sendo que o método é caracterizado por compreender as etapas de:

- fornecer um dispositivo de extração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12; - posicionar o dispositivo de extração contra a parede de forno; - conectar o tirante de extração à parte de algaraviz; - operar o mecanismo de pré-tensionamento para aplicar uma força de pré- tensionamento substancialmente constante à parte de algaraviz; - operar o sistema de percussão para remover a parte de algaraviz, causando-se um golpe brusco no batente, enquanto aplica a força de pré- tensionamento constante.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a etapa de operação do sistema de percussão compreender as etapas de: - operar o mecanismo de carregamento em uma posição de engate, em que o mecanismo de liberação pode engatar o batedor com o mecanismo de carregamento; - operar o mecanismo de liberação em uma posição fechada, em que o batedor se engata com o mecanismo de carregamento; - operar o mecanismo de carregamento em uma posição de liberação, em que o batedor está na direção oposta ao batente; - operar o mecanismo de liberação em uma posição aberta, em que o batedor se desengata do mecanismo de carregamento.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado por a etapa de operação do sistema de percussão ser repetida.