BRPI0617147A2 - dispositivo de manuseio para elementos de calhas de saìda em um forno vertical, uso do dispositivo de manuseio e instalação de alto forno - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE MANUSEIO PARA ELEMENTOS DE CALHAS DE SAìDA EM UM FORNO VERTICAL, USO DO DISPOSITIVO DE MANUSEIO E INSTALAçAO DE ALTO FORNO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de manuseio (10) para elementos de calhas de saída em um forno vertical, em particular para tampas de calhas. O dispositivo compreende uma base de suporte (12) arranjada no chão de uma casa de fundição, lateralmente às calhas de saída e uma estrutura (14) que é suportada pela mencionada base de suporte (12) e conectada à mesma por meio de um mancal (38) definindo um primeiro eixo de rotação (A) , o qual é essencialmente vertical e em torno do qual a estrutura (14) pode rotar em relação à mencionada base de suporte (12) . O dispositivo aindacompreende um braço de elevação (16) tendo uma primeira porção extrema (18) e uma segunda porção extrema (20), a primeira porção extrema (18) sendo conectada à mencionada estrutura (14) por meio de pelo menos uma primeira articulação rotacional (22) definindo um segundo eixo de rotação (E) , o qual é essencialmente horizontal, em torno do qual o braço de elevação (16) pode pivotar para abaixar ou levantar sua segunda porçao extrema (20) . Um membro de manuseio (24) é conectado à segunda porção extrema (20) do braço de elevação (16) por meio de uma segunda articulação rotacional (54) definindo um terceiro eixo de rotação (C) , o qual está em um plano essencialmente perpendicular ao segundo eixo de rotação (E), em torno do qual o membro de manuseio (24) pode pivotar com respeito ao mencionado braço de elevação (16) Além disso, o dispositivo de manuseio (10) compreende uma garra do tipo garfo (26) conectada ao membro de manuseio (24) e arranjada de modo a permitir pegar, transferir e abaixar tais elementos. A presente invenção refere-se também ao uso deste dispositivo de manuseio (10) em uma instalação de alto forno, o dispositivo de manuseio (10) sendo instalado entre duas calhas principais próximas (76,78) estendendo-se radialmente a partir do mencionado alto forno (75) , para remover, estacionar, instalar e/ou trocar ambas as tampas de calha (70, 70') de ambas as calhas principais do alto forno (76, 78)

Description

"DISPOSITIVO DE MANUSEIO PARA ELEMENTOS DE CALHAS DE SAÍDA EM UM FORNO VERTICAL, USO DO DISPOSITIVO DE MANUSEIO E INSTALAÇÃO DE ALTO FORNO".

Antecedentes da invenção

A presente invenção refere-se a um dispositivo de manuseio para elementos de fechamento da saída do metal em um forno vertical, em particular para cobertura de calha das calhas principais de alto forno.

Visando reduzir as emissões prejudiciais e a radiação térmica na casa de fundição de um alto forno, cobre-se a saída do metal (também chamado de bica ou gamela) com pelo menos um elemento móvel de proteção. Tais tampas de calha consistem de uma caixa metálica alongada com uma proteção refratária interna. Suas dimensões podem alcançar vários metros de comprimento e alguns metros de largura. O seu peso pode exceder, significativamente, 10000 kg.

Para escoar e tamponar a abertura de saída, entretanto, é necessário remover a tampa da calha ascendente, ou seja,a tampa da calha que está localizada imediatamente a jusante da abertura de saída. A tampa da calha ascendente é colocada normalmente em uma posição de estacionamento e colocada de volta depois na frente da abertura de saída. Tais operações de manuseio não são facilitadas pelas dimensões usuais e pelo peso da tampa da calha. Portanto, até agora, vários dispositivos com finalidades especiais têm sido desenhados para realizar essa tarefa. A US 4,786,250 descreve um dispositivo de transferência para transportar uma tampa (cobertura) da calha móvel da abertura de saída visando fazer espaço para o posicionamento das ferramentas de escoamento e tapamento. O dispositivo compreende uma roldana adaptada para correr ao longo de uma série de trilhos, um mecanismo de suspensão e elevação e uma estrutura de viga mestra na 35 qual os trilhos são suportados. O mecanismo de suspensão e elevação para elevar ou abaixar a cobertura é montado na roldana que pode mover-se ao longo dos trilhos paratransportar a cobertura móvel.

A WOO1/79565 descreve um dispositivo para manobrar a cobertura de uma pia (calha) de fundição de alto forno. Ele compreende uma estrutura de suporte arranjada adjacente à calha com um braço principal de carga conectado a uma estrutura de suporte por uma articulação cilíndrica. Um braço secundário está conectado ao braço principal de carga e um elemento de suporte ao braço de suporte secundário, cada um por uma articulação cilíndrica, respectivamente. Com a articulação triple e paralela do dispositivo é possível mover a cobertura ascendente, por exemplo, em paralelo a ela mesma, para uma posição de estacionamento acima da cobertura a jusante.

DE 39 33 894 descreve um dispositivo para virar e elevar uma tampa de calha de um alto forno. 0 dispositivo compreende uma coluna vertical arranjada adjacente a uma abertura de saída e rotacional em torno de seu eixo longitudinal. Uma viga engastada é fixada à coluna vertical e provida no seu extremo livre com um dispositivo de elevação tendo um aparelho para pegar uma tampa de calha.

Os dispositivos conhecidos, mencionados anteriormente, têm o inconveniente comum de que são relativamente 25 limitados em sua flexibilidade para posicionar e orientar uma tampa de calha. Além disso, eles são desenhados para manipular a tampa somente de uma calha simples. Sendo que, no caso usual de um alto forno tendo uma pluralidade de calhas, um elemento de um dispositivo tal é requerido 30 em cada localização de calha.

JP 10-317026 descreve um dispositivo que é basicamente similar ao dispositivo descrito em DE 39 33 894, mas que é adequado para servir em duas localizações de calha diferentes. De acordo com isso, o número de dispositivosrequeridos em um alto forno tendo uma pluralidade decalhas pode ser reduzido, resultando na diminuição dos custos (consultar Figura 1 e Figura 4 de JP 10-317026).No entanto, o tipo de dispositivo conforme a JP10-317026 também é limitado em suas capacidades de posicionar e orientar a tampa de calha.

Na casa de fundição, o espaço disponível para 5 dispositivos auxiliares, freqüentemente, é muito limitado. Esta é outra razão para reduzir a quantidade de dispositivos de manuseio. Como o espaço limitado, aquelas posições de estacionamento que podem ser alcançadas pelos dispositivos da técnica anterior, freqüentemente não são acessadas facilmente. Além disso, dispositivos da técnica anterior possuem uma construção relativamente voluminosa e geralmente, requerem a fixação a construções fixas acima do chão da casa de fundição. Finalmente, freqüentemente existem obstáculos adjacentes à calha principal, por exemplo, outras ferramentas ou construções fixas, as quais precisam ser evitadas quando se movimenta a tampa de calha de sua posição de trabalho para sua posição de estacionamento. Sumário da invenção

Conseqüentemente, o objetivo da presente invenção é prover um dispositivo de manuseio de elementos para tampar a abertura de saída de metal, em particular tampas de calhas, o qual é capaz de manipular as tampas de mais de uma calha embora tenha uma construção compacta e que 25 prove uma grande flexibilidade para posicionar e orientar a tampa de calha. Descrição geral da invenção

Para atingir esse objetivo, a presente invenção propõe um dispositivo de manuseio de elementos para tampar a saídade metal em um forno vertical, em particular tampas de calha. Este dispositivo compreende uma base de suporte arranjada no chão da casa de fundição de um alto forno, do lado da abertura de saída de metal, e uma estrutura que é suportada pela base de suporte e conectada à mesma 35 por meio de um mancai que define um primeiro eixo de rotação, o qual é essencialmente vertical, em torno do qual a estrutura pode rotar em relação a base de suporte.O dispositivo compreende ainda um braço de elevação que tem uma primeira porção extrema e uma segunda porção extrema, a primeira porção extrema está conectada à estrutura por meio de pelo menos uma primeira articulação rotacional que define um segundo eixo de rotação, o qual é essencialmente horizontal, em torno do qual o braço de elevação pode pivotar para baixar ou elevar sua segunda porção extrema. Um membro de manuseio está conectado à segunda porção extrema do braço de elevação por meio de uma segunda articulação rotacional que define um terceiro eixo de rotação, o qual está em um plano essencialmente perpendicular ao segundo eixo de rotação, em torno do qual pode pivotar o membro de manuseio em relação ao braço de elevação. Além disso, o dispositivo de manuseio de acordo com a invenção compreende uma garra do tipo garfo conectada ao membro de manuseio e arranjada de forma a permitir pegar, transferir e colocar par baixo tais elementos.

Este dispositivo permite a acoplamento/desacoplamento de um elemento de saída sem intervenção manual adicional. Ele prove a elevação, o transporte de uma posição de trabalho para uma posição de garagem e vice-versa e o abaixamento de tais elementos sem instrumentos e intervenções adicionais. Adicionalmente, este dispositivo prove grande flexibilidade no posicionamento e na transferência de elementos de calha, em particular de tampas de calhas. Dentre outros, isto permite usar um dispositivo único para servir em duas calhas diferentes e próximas. Ademais, ele é relativamente versátil em relação a sua localização de instalação. O dispositivo pode ser automatizado de forma relativamente simples já que possui a estrutura de um braço robótico de propósito especial. Conseqüentemente, pode-se alcançar uma diminuição de esforços e um incremento de segurança. O dispositivo é auto-sustentado, montado no chão e, exceto para sua base de suporte, não requer qualquer ponto adicional de fixação na casa de fundição. Ele pode teruma altura média relativamente pequena, inclusive quando completamente elevado, de modo que pode ser instalado também debaixo de corredores de serviço relativamente baixos.

De acordo com uma primeira concretização, a estrutura compreende um membro de pivotamento, o membro de pivotamento estando conectado à estrutura por meio de uma terceira articulação rotacional que define um quarto eixo de rotação, o qual é paralelo ao segundo eixo de rotação. Aqui o braço de elevação é conectado ao membro de pivotamento de forma que o braço de elevação é capaz de executar movimentos para frente e para trás com respeito à estrutura.

De acordo com uma segunda concretização, o dispositivo de 15 manuseio compreende uma articulação de deslizamento retilíneo que conecta a garra do tipo garfo ao membro de manuseio de modo que a garra do tipo garfo é capaz de executar a translação para frente e para trás com respeito o braço de elevação. No lugar de movimentar o braço de elevação inteiro para frente e para trás, somente a garra do tipo garfo é movimentada nesta concretização.

De acordo com uma terceira concretização, o dispositivo de manuseio compreende um primeiro pino de elevação e umsegundo pino de elevação, o primeiro e o segundo pino podem ser fixados essencialmente perpendiculares a um primeiro e a um segundo dente da garra do tipo garfo, respectivamente. Com isso, o dispositivo de manuseio é capaz de pegar os elementos de calha, exclusivamente, através da rotação da estrutura em torno do primeiro eixode rotação e/ou da rotação do membro de manuseio em trono do terceiro eixo de rotação. Então, não se requer um movimento para frente/para trás da garra do tipo garfo, em condições onde esta concretização tem flexibilidade suficiente.

Preferivelmente, o dispositivo de manuseio compreende um primeiro cilindro hidráulico que pode pivotar, conectadoà estrutura e ao braço de elevação pra elevar e abaixar a segunda porção extrema do braço de elevação. Para grande amplitude de rotação da estrutura, o dispositivo de manuseio pode compreender um primeiro servo-motor fixado à estrutura e um primeiro aro de roda dentada internamente fixado à base de suporte e centrado no primeiro eixo de rotação, o primeiro servo-motor compreende uma engrenagem que engrena a primeira roda dentada para rotar a estrutura em relação à base de suporte. Neste caso, o dispositivo de manuseio, o primeiro servo-motor e a primeira roda dentada podem ser arranjados para rotação da estrutura numa amplitude de pelo menos 200°.

Em uma concepção vantajosa da segunda articulação rotacional, o dispositivo de manuseio tem um segundo servo-motor fixado no braço de elevação e um segundo aro de roda dentada fixado a o membro de manuseio e centrado no terceiro eixo de rotação, o segundo servo-motor compreende uma engrenagem que engata a segunda roda dentada para pivotar o membro de manuseio em relação ao braço de elevação. Nesta concepção, o dispositivo de manuseio, o segundo servo-motor e a segunda roda dentada podem ser arranjados para pivotar o membro de manuseio em uma amplitude em torno de aproximadamente 180°. Na primeira concretização, o dispositivo de manuseio compreende, preferivelmente, um segundo cilindro hidráulico que pode pivotar conectado à estrutura e ao membro pivotante para produzir o movimento para frente/trás do braço de elevação por meio do pivotamento do membro pivotante.

Na segunda concretização, o dispositivo de manuseio compreende, preferivelmente, um segundo cilindro hidráulico conectado á garra do tipo garfo e ao membro pivotante para a execução da translação para frente/trás da garra do tipo garfo.

O dispositivo de manuseio de acordo com a presente invenção é adaptado para o uso em uma instalação de altoforno com duas calhas principais próximas, estendendo-se radialmente a partir do alto forno, para a remoção, estacionamento, instalação e/ou troca de ambas as tampas de calhas de ambas as calhas. Aqui, o dispositivo de manuseio é instalado entre essas duas calhas.

Conseqüentemente, a presente invenção refere-se também ã instalação de alto forno compreendendo um dispositivo de manuseio de acordo com invenção e pelo menos dois elementos de abertura de saída de metal próximos estendendo-se radialmente a partir do alto forno. Aqui, a base de suporte do dispositivo de manuseio é arranjada no chão da casa de fundição da instalação de alto forno, essencialmente, na linha que divide ao meio o ângulo entre os dois eixos longitudinais das duas calhas de saída. Nesta instalação, a amplitude de operação do dispositivo de manuseio é preferivelmente maior que distância entre o primeiro eixo de rotação e o eixo central das calhas de saída. Além disso, a base de suporte é arranjada pref erivelmente no chão da casa de fundição a uma distância do recobrimento externo do altoforno que seja maior que a amplitude de operação do dispositivo de manuseio. Breve descrição das figuras

A presente invenção e suas vantagens tornar-se-ão mais aparentes a partir da descrição seguinte de concretizações não limitadoras tendo como referência os desenhos anexados, nos quais partes idênticas ou similares são identificadas por referências numéricas idênticas.

A Figura 1 é uma vista lateral de um dispositivo de manuseio em uma primeira concretização;

A Figura 2 é uma vista superior do dispositivo de manuseio da Figura 1;

A Figura 3 é uma vista longitudinal de secção transversal 35 de acordo com III-III na Figura 2, o dispositivo de manuseio estando em uma configuração pronta para transferir uma tampa de calha;A Figura 5 é uma vista superior do chão de uma casa de fundição em uma instalação de alto forno, mostrando um dispositivo de manuseio de acordo com a Figura 1, em várias posições;

A Figura 6 é uma vista lateral de um dispositivo de manuseio de acordo com uma segunda concretização; e A Figura 7 é uma vista lateral de um dispositivo de manuseio de acordo com uma terceira concretização. Descrição detalhada da invenção A Figura Iea Figura 2 mostram um dispositivo de manuseio, geralmente identificado pela referência numérica 10. 0 dispositivo de manuseio 10 compreende uma base de suporte 12 e uma estrutura 14. A base de suporte 12 é fixada no chão da casa de fundição através dos meios apropriados e prove uma sustentação estável para o dispositivo de manuseio 10. A estrutura 14 é conectada à base suporte 12 por meio de um mancai (detalhado abaixo) provendo um primeiro eixo de rotação A, o qual é essencialmente vertical. Conseqüentemente, a estrutura 14 20 está suportada pela base de suporte 12 e é rotatória em relação também em torno do eixo A. Deve-se apreciar que a base de suporte 12 e a estrutura 14 podem ser configuradas para permitir a rotação essencialmente em 360°. A amplitude de rotação pode ser limitada, porém, deacordo com requerimentos construtivos, por exemplo, para prevenir a colisão com estruturas fixas. 0 dispositivo de manuseio 10 compreende ainda um braço de elevação 16 o qual tem uma primeira porção extrema 18 e uma segunda porção extrema oposta 20. A primeira porção extrema 18 do braço de elevação 16 é conectada à estrutura 14 por meiode uma primeira articulação rotacional 22 provendo um segundo eixo de rotação Β, o qual é essencialmente horizontal. Esta primeira articulação rotacional 22, em si mesma, é de desenho convencional, conhecido pelos 35 habilitados na técnica. Assim, o braço de elevação 16 pode pivotar em torno do eixo B em um plano vertical para levantar ou abaixar sua segunda porção extrema 20conforme com as setas 23. 0 dispositivo de manuseio 10 compreende também um membro de manuseio 24, o qual é conectado â segunda porção extrema 2 0 do braço de elevação 16 por meio de uma segunda articulação rotacional (detalhada abaixo) provendo um terceiro eixo de rotação C, o qual está em um plano geométrico que ê perpendicular ao eixo B e que passa pelo eixo A. (De fato, o eixo C se inclina neste plano com o braço de elevação 16 pivotando em torno do eixo B.) Conseqüentemente, o membro de manuseio 24 pode pivotar em torno do eixo C em relação ao braço de elevação 16, conforme as setas 25. Ademais, o membro de manuseio 24 pode ser levantado ou abaixado de acordo com as setas 23 como descrito acima. Uma garra do tipo garfo 2 6 está fixada ao membro de manuseio 24 para pegar e segurar os elementos para tampar a saída de metal e mais especificamente, as tampas de calha.

Como observado na Figura 1 e na Figura 2, a estrutura 14 compreende um membro pivotante 28, o qual é conectado emsua porção extrema inferior à estrutura 14, por meio de uma terceira articulação rotacional 30. A terceira articulação rotacional 30 tem uma construção conhecida, similar à segunda articulação rotacional 22, e prove um quarto eixo de rotação D, o qual é paralelo o eixo B, ou 25 seja, essencialmente horizontal. 0 braço de elevação 16 está conectado à estrutura 14 na porção extrema superior do membro pivotante 28. Quando o membro pivotante 2 8 é pivotado em torno do eixo D, o braço de elevação 16 é movimentado para frente/trás com respeito à estrutura 14 30 conforme as setas 31.

Como se observa ainda na Figura 1 e na Figura 2, o dispositivo de manuseio 10 compreende um primeiro cilindro hidráulico 32 para levantar e abaixar o braço de elevação 16. O primeiro cilindro hidráulico 32 tem oextremo inferior de seu invólucro conectada de forma pivotante a uma porção extrema frontal da estrutura 14 e o extremo superior de seu pistão conectado de formapivotante a uma porção central do braço de elevação 16. A linha de trabalho do primeiro cilindro hidráulico 32 está em um plano paralelo ou coplanar ao plano, mencionado anteriormente, do eixo C (conferir III-III). Os limites finais de percurso do primeiro cilindro hidráulico 32 pré-determinam os limites do movimento de levantamento e abaixamento, seguindo as setas 23. 0 dispositivo de manuseio compreende ainda um segundo cilindro hidráulico 34 para o movimento para frente/atrás do braço 10 de elevação 16. O segundo cilindro hidráulico 34 movimenta o braço de elevação 16 quando faz pivotar o membro pivotante 28. De novo, limites do movimento de acordo com as setas 31 são pré-determinados pelo desenho do segundo cilindro hidráulico. Se requerido, o 15 dispositivo de manuseio 10, dependendo do percurso total dos cilindros hidráulicos 32, 34, pode ser desenhado completamente articulado, ou seja, a uma postura onde o braço de elevação 16 descansa nos cantos superiores da estrutura 14. Como será notado, o braço de elevação 16 ea estrutura 14 junto com o membro pivotante 2 8 e o cilindro hidráulico 32 definem um acoplamento cinemático no qual a estrutura 14 forma o elo de comunicação fixo. Este acoplamento define o movimento para elevação ou abaixamento de acordo com as setas 23 e o movimento para 25 frente/atrás de acordo com as setas 31.

A Figura 3 mostra o dispositivo de manuseio 10 em uma configuração, onde o braço de elevação 16 foi movido completamente para frente quando se compara a Figura 1 e a Figura 3 . Isto é alcançado com a contração completa do cilindro hidráulico 34, o qual faz pivotar o membro pivotante 28 para a posição mostrada na Figura 3. Na Figura 3, o mancai 3 8 que define o eixo A pode ser observado com mais detalhes. O mancai 38 é de rodamento, ou seja, do tipo anti-fricção e compreende um anel de 35 pista interna 40 e um anel de pista externa 42 com esferas de aço entre eles. O anel de pista interna 40 está preso firmemente à base de suporte 12 enquanto oanel de pista externa 42 está preso firmemente â estrutura 14. Ambos os anéis de pistas 40, 42 são arranjados para estarem centrados no, e serem coaxiais com, eixo A. O desenho permite que o mancai 38 suporte cargas suspensas na garra do tipo garfo 26, que podem alcançar os 20'OOOkg ou mais. A Figura 3 também mostra um primeiro servo-motor 44 fixado à estrutura 14 e uma primeira roda dentada 4 6 a qual é dentada internamente e fixada à base de suporte 12, por exemplo, soldando-a interiormente à pista interna do anel 40.

0 servo-motor 44 e a roda dentada 46 atuam o mancai 38. A roda dentada 46 está centrada no primeiro eixo de rotação A. O servo-motor 44 é montado dentro da parte frontal da estrutura 14 e movimenta uma engrenagem 4 8 que engrena a roda dentada 46. A atuação do servo-motor 44 prove a rotação da estrutura 14, incluindo o braço de elevação 16, o membro de manuseio 24 e a garra do tipo garfo 26 em torno do eixo A. Este arranjo do servo-motor 44 e do mancai 3 8 permite a rotação da estrutura 14 em 3 60° em 20 relação à base de suporte 12. Deve-se observar, que o dispositivo de manuseio 10 compreende preferivelmente um outro servo-motor montado dentro da estrutura 14, análogo ao servo-motor 44, para permitir a distribuição de carga e de excesso. Como será apreciado, a montagem do primeiro servo-motor 44 dentro da estrutura 14 e da roda dentada 4 6 na base de suporte 12 no lugar do contrário, reduz a extensão das modificações estruturais requeridas ao nível do chão da casa de fundição e permite uma construção compacta do dispositivo de manuseio 10.

A Figura 3 também mostra um acoplamento de transmissão de força 50 para a transferência de energia hidráulica e elétrica e o controle da base de suporte fixada à estrutura rotatória 14. O acoplamento de transmissão de força 50 forma uma interface para suprimento e controle do primeiro e do segundo cilindro hidráulico 32, 34 e do primeiro servo-motor 44 (e o segundo servo-motor 68 detalhado abaixo). 0 acoplamento de transmissão de força50 compreende um eixo fixo 51 montado em uma placa base 52 da base de suporte 12, e a bucha 53 rotatória em torno do eixo 51. Deve-se observar que o eixo 51 e a bucha 53 são desenhados dentre outras coisas para transferir impermeavelmente óleo hidráulico de uma parte fixa a uma parte móvel da máquina.

A Figura 4 mostra, com mais detalhes, a segunda articulação rotacional 54 a qual define o eixo C. Quando observada desde cima, a segunda porção extrema 2 0 do braço de elevação 16 lembra uma barra de engate de reboque, ou seja, ela se estreita em direção a uma ponta arredondada (veja também a Figura 5) . A ponta da segunda porção extrema 2 0 está arranjada como uma cabeça de suporte 56 para a segunda articulação rotacional 54. Quando observada lateralmente como na Figura 4, a cabeça de suporte 5 6 reduziu a altura em comparação com o resto da segunda porção extrema 20. A cabeça de suporte 56 é provida com um furo cilíndrico passante formando uma bucha de apóio 58 para uma haste 60 que tem uma cabeça 20 superior integral. Um flange inferior é fixado à parte de baixo da haste 6 0 para segurar ela axialmente dentro da bucha de apóio 58. A segunda articulação rotacional 54 compreende ainda mancais de roletes 62, inferior e superior, localizados dentro de canais adaptados na 25 cabeça de suporte 56.

Como observado na Figura 4, o membro de manuseio 24 é fixado em rotação à haste 60. Na parte de cima, o membro de manuseio 24 compreende uma chapa invertida 64 fixada também à haste 60. À parte de baixo protegida da chapa invertida 64 é montada um segundo anel de roda dentada internamente 6 6 que está centrado no eixo C. Um segundo servo-motor 68 está montado em uma cavidade do braço de elevação 16 de modo que uma engrenagem 70 em seu eixo de acionamento engata o segundo anel de roda dentada 66. 35 Este arranjo prove a atuação da segunda articulação rotacional 54, ou seja, faz pivotar o membro de manuseio 24 com respeito ao braço de elevação 16. Devido aoformato descrito da segunda porção extrema 2 0 e ao formato do membro de manuseio 24, o membro de manuseio pode pivotar em torno do eixo C sobre uma amplitude de essencialmente 180°.

Como observado na Figura 4, a ligação mencionada anteriormente, compreendendo dentre outros o braço de elevação 16 é arranjada de modo que o membro de manuseio 24, mais precisamente o eixo central da garra do tipo garfo 26, tenha uma orientação essencialmente horizontal 10 na configuração da Figura 4. Conseqüentemente, o movimento de acordo com a seta 31', permite o agarre de uma tampa de calha 7 0 (mostrada em secção transversal na Figura 4). De fato, tal movimento introduz ambos os dentes 72 da garra do tipo garfo 2 6 debaixo das barras de 15 manuseio 74 providas na tampa de calha 70 como se observa na Figura 4. O movimento para frente de acordo com as setas 31' inclui o abaixamento da garra do tipo garfo 2 6 em alguma medida, devido ao raio fixo do membro pivotante 28 e se requerido por meio do primeiro cilindro hidráulico 32. Dependendo da postura do dispositivo de manuseio 10 e/ou da posição e orientação da tampa de calha 70, uma ou mais etapas de ajuste do membro de manuseio 24 (em torno do eixo C) e/ou da estrutura 14 (em torno do eixo A) podem ser requeridas para introduzir os dentes 72 apropriadamente nas barras de manuseio 74. Quando a garra do tipo garfo 2 6 agarra a tampa de calha 70 como se observa na Figura 4, a última pode ser erguida estendendo-se o cilindro hidráulico 32. Subseqüentemente, a tampa de calha 7 0 pode ser transportada a uma localização diferente, por exemplo, uma posição de estacionamento, por meio da atuação adequada em torno dos eixos A, B, C, D. Naturalmente, a operação reversa é possível.

A Figura 5 mostra uma vista plana de diferentes posturas 35 do dispositivo de manuseio 10 de acordo com a primeira concretização em uma instalação de alto forno. Na Figura 5, um alto forno 75 e uma primeira e uma segunda calha76, 78, as quais são próximas e se estendem radialmente a partir do alto forno 75, são indicadas muito esquematicamente. 0 alto forno 75 pode compreender, por exemplo, duas outras calhas e, associadas às mesmas, um dispositivo de manuseio adicional no lado oposto (não mostrado). A primeira tampa de calha 70 é mostrada em uma posição de operação 81 e em uma posição de estacionamento 82. Uma segunda tampa de calha 70' também é mostrada em uma posição de operação 83 e em uma posição de 10 estacionamento 84. Para cada posição de estacionamento 81, 82, 83, 84 uma postura correspondente do dispositivo de manuseio 10 é mostrada na Figura 5. Naturalmente, o dispositivo de manuseio 10 é capaz de servir várias outras posições dentro de seu volume de trabalho, 15 dependendo da arquitetura atual de uma instalação de alto forno. Então, o único dispositivo de manuseio é capaz de levar ambas a primeira tampa de calha 70 e a segunda tampa de calha 70' de uma operação de operação para uma posição de estacionamento e vice-versa. 2 0 Como observado ainda na Figura 5, o dispositivo de manuseio 10 é arranjado no chão da casa de fundição lateralmente aos dispositivos de saída de metal 76, 78. Além disso, a amplitude de operação do dispositivo de manuseio 10 é maior que a distância entre o eixo de 25 rotação A e os eixos centrais dos dispositivos de saída 76, 78. Ademais, a base suporte 12 do dispositivo de manuseio 10 é instalada a uma distância da proteção externa do alto forno 75 que é maior que a amplitude de operação do dispositivo de manuseio 10. Por meio disto, dentre outras coisas, evitam-se intrinsecamente colisões, por exemplo, com a proteção do alto forno. Como observado, na Figura 5 (na posição 82 em particular) o membro de manuseio 24 pode ser pivotado para uma posição limite onde ele está em ângulo reto, ou seja, a 90° com o 35 braço de elevação 16. Como será apreciado, a configuração descrita possibilita o pivotamento do membro de manuseio 24 sobre uma amplitude de 180° inclusive com a tampa decalha 70, 70' presa ao mesmo. Preferivelmente, o curso de elevação provido pelo cilindro hidráulico 32 prove uma altura de elevação na garra do tipo garfo 2 6 que excede a altura total de uma de uma tampa de calha. Esta medida permite trocar as tampas de calha 70, 70' se requerido, por exemplo, colocando a tampa de calha 70 diretamente da posição 81 para a posição 83.

A Figura 6 mostra o dispositivo de manuseio 110 de acordo com a segunda concretização da invenção. Visando brevidade, são detalhas abaixo somente as diferenças da segunda concretização com respeito à primeira concretização. De fato, o dispositivo de manuseio 110 observado na Figura 6, na maioria dos aspectos, é similar ao dispositivo 10. Isto quer dizer que ele também 15 compreende uma base de suporte 12, uma estrutura 14, um braço de elevação 16 tendo uma primeira e uma segunda porção extrema 118, 120 e um membro de manuseio 124 provido com uma garra do tipo garfo 126. O dispositivo de manuseio 110 compreende um mancai e articulações rotacionais para rotação ou pivotamento em torno doseixos A, B, C, respectivamente. Da mesma forma que na primeira concretização, o dispositivo de manuseio 110 compreende ainda um primeiro cilindro hidráulico 132 para levantar e abaixar o braço de elevação 116, ao pivotar em torno do eixo C. A maior diferença no dispositivo de manuseio 110 consiste no fato de que a estrutura 114 não é provida com um membro pivotante, em lugar disso, a primeira porção extrema 118 do braço de elevação 116 é conectada diretamente ao corpo rígido da estrutura 114 no eixo B. Porém, o dispositivo de manuseio 110 é arranjadopara translação da garra do tipo garfo 126 de acordo com as setas 131, como visto na Figura 6. A segunda porção extrema 120 compreende um segundo cilindro hidráulico 134 arranjado para o curso para frente/atrás em um plano perpendicular ao eixo C e na direção de prolongação do membro de manuseio 124. Como se observa ainda na Figura 6, a garra do tipo garfo 126 e o membro de manuseio 124são arranjados de modo que a primeira pode ser extraída em relação ao último por meio de uma articulação 135 que se desliza retilineamente, ou seja, que comanda a translação para frente/trás da garra do tipo garfo 126 de acordo com as setas 131, com respeito ao membro de manuseio 124 e ao braço de elevação 116. Como será apreciado, o dispositivo de manuseio 110 de acordo com a variante mostrada na Figura 6 tem propriedades similares e oferece, essencialmente, as mesmas vantagens que a concretização previamente descrita.

A Figura 7 mostra um dispositivo de manuseio 210 de acordo com uma terceira concretização da invenção. A seguir, são detalhadas somente as diferenças com respeito às concretizações anteriores. Na Figura 7, referenciam-se partes similares ou idênticas com referências numéricas tendo unidades e décimas idênticas e a centena aumentada em um. Enquanto cada uma das concretizações previamente descritas possui um grau de liberdade (DOF) para frente/trás (translação) e três DOF rotacionais, o dispositivo de manuseio 210 é desenhado somente com três DOF em torno dos eixos A, B, C. Portanto, o dispositivo de manuseio 210 é desprovido de qualquer DOF translacional. A garra do tipo garfo 226 do dispositivo de manuseio 210 é provida com primeiro e um segundo pino de elevação 227 e 229, fixados essencialmente perpendiculares aos dentes 272. Em lugar de barras de manuseio, as tampas de calha 270, 270' adaptadas para o dispositivo de manuseio 210 compreendem abas em forma de ilhós 273 tendo orifícios que coincidem com os pinos de elevação 227 e 229 do dispositivo de manuseio 210. Devido a este arranjo, o dispositivo de manuseio 210 pode pegar, transportar e abaixar as tampas de calha 270, 270' sem DOF para frente/trás. Conseqüentemente, o dispositivo de manuseio 210 reduz a complexidade e requer somente um cilindro hidráulico 232, enquanto oferece uma flexibilidade no posicionamento comparável com as concretizações prévias. Deve-se observar que a estrutura214 do dispositivo de manuseio 210, da mesma forma que a estrutura 114, é desprovida de membro pivotante. Um primeiro aspecto importante a ser notado é adequação do dispositivo de manuseio 10, 110, 210 para serviço em duas calhas de fundição vizinhas diferentes de um alto forno. Será apreciado também que a configuração descrita do dispositivo de manuseio 10, 110, 210 permite que este último possa ser usado em muitas arquiteturas diferentes de casas de fundição entre outras coisas devido a uma grande variedade de posições de trabalho e estacionamento acessíveis pelo dispositivo de manuseio. Devido a sua flexibilidade de postura e de sua construção, o dispositivo de manuseio 10, 110, 210 pode ser instalado sem que sejam necessárias excessivas, se alguma, mudanças 15 nas instalações existentes. Muitos dos dispositivos de manuseio da técnica anterior têm uma configuração como a de um guindaste com viga em balanço, com uma haste horizontal que é suportada e pode rotar em torno de um pilar vertical. Visando assegurar que o dispositivo de 20 manuseio não possa cair, os pilares dos dispositivos da técnica anterior são fixados freqüentemente no seu extremo superior a alguma estrutura rígida presente na casa de fundição. Como o dispositivo de manuseio 10, 110, 210 de acordo com a presente invenção é do tipo que se monta no chão, ele pode ser instalado facilmente em muitas localizações diferentes em uma casa de fundição, sem importar a arquitetura desta última. Como o dispositivo de manuseio 10, 110, 210 pode ser colocado a uma certa distância do alto forno e das calhas de 3 0 fundição, ele não constitui uma obstrução para as ferramentas de escoamento, tamponamento e outras requeridas perto da abertura de saída do metal ou da calha de fundição. Ademais, o dispositivo de manuseio 1, 110, 210 é adaptado para evitar obstáculos tais como protetores e condutos para a evacuação da emissão de gás, inclusive quando carregam uma volumosa tampa de calha. Outro importante aspecto a ser notado é a adequação dodispositivo de manuseio 10, 110, 210 para automatização de processos, por exemplo, remoção e instalação completamente automática de duas tampas de calhas (70, 70') antes e depois de escoar e tamponar a abertura de saída em um alto forno. De fato, na concretização mínima, o dispositivo de manuseio 210 representa um tipo de braço robótico especialmente desenvolvido, similar a um braço robótico polar (em torno dos eixos A, B) desprovido de um DOF para rotação de pulso e provido com um efetuador 10 final tendo um único DOF (em torno do eixo C) . As duas primeiras concretizações preferidas 10, 110 adicionam um DOF, ou seja, movimento para frente/atrás ou translação (setas 31, 131), ao efetuador final (isto é, ao membro de manuseio 24). Conseqüentemente, o dispositivo de manuseio 10, 110, 210 é perfeitamente adequado para operação automática implementando técnicas, conhecidas daqueles com habilidades na técnica. Não se exclui, entretanto equipar o dispositivo de manuseio 10, 110, 210 para controle manual. Finalmente, enquanto o dispositivo de manuseio 10, 110, 210 tem sido descrito no contexto de transferir uma tampa de calha do dispositivo de saída ascendente, ou seja, a calha principal do alto forno, não se exclui que o dispositivo possa ser usado para transferir outros 2 5 elementos de fundição, por exemplo, tampa de calha principal a jusante ou acessórios de ferro-gusa ou calhas de escória. Ademais, definições angulares dadas para as concretizações preferidas podem mudar em outras concretizações de acordo com a invenção. Assim, onde são usados termos tais como vertical, horizontal, perpendicular, paralelo, etc. para descrever as concretizações preferidas, aqueles entendidos na técnica entenderão que, dependendo das condições locais, desvios de vários graus angulares (°) ou inclusive até 30° de tais definições angulares podem ser possíveis ou inclusive requeridos, sem se afastar do conceito de um dispositivo de manuseio de acordo com a presente invenção.

Claims (15)

1. Dispositivo de manuseio para elementos de calhas de saída em um forno vertical, em particular para tampas de calhas (70, 70'), caracterizado pelo fato de compreender:uma base de suporte (12) arranjada lateralmente às calhas de saída;uma estrutura (14) que é suportada pela mencionada base de suporte (12) e conectada à mesma por meio de um mancai (38) definindo um primeiro eixo de rotação (A), o qual é essencialmente vertical, em torno do qual a mencionada estrutura (14) pode rotar em relação à mencionada base de suporte (12) ;um braço de elevação (16) tendo uma primeira porção extrema (18) e uma segunda porção extrema (20), a mencionada primeira porção extrema (18) sendo conectada à mencionada estrutura (14) por meio de pelo menos uma primeira articulação rotacional (22) definindo um segundo eixo de rotação (Β), o qual é essencialmente horizontal, em torno do qual o mencionado braço de elevação (16) pode pivotar para abaixar ou levantar sua segunda porção extrema (2 0);um membro de manuseio (24) conectado à mencionada segunda porção extrema (2 0) do mencionado braço de elevação (16) por meio de uma segunda articulação rotacional (54)definindo um terceiro eixo de rotação (C) , o qual está emum plano essencialmente perpendicular ao mencionado segundo eixo de rotação (B) , em torno do qual o mencionado membro de manuseio (24) pode pivotar com respeito ao mencionado braço de elevação (16); euma garra do tipo garfo (26) conectada ao mencionadomembro de manuseio (24) e arranjada de modo a permitir pegar; transferir e abaixar tais elementos.

2. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da mencionada estrutura (14)compreender um membro pivotante (28) , o mencionado membro pivotante (28) sendo conectado à mencionada estrutura (14) por meio de uma terceira articulação rotacional (30)definindo um quarto eixo de rotação (D) , o qual é paralelo ao mencionado segundo eixo de rotação (B) , sendo que o mencionado braço de elevação (16) é conectado ao mencionado membro pivotante (2 8) de modo tal que o mencionado braço de elevação (16) é capaz de executar um movimento para frente/atrás com respeito à mencionada estrutura (14).

3. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda umaarticulação deslizante retilineamente (135) conectando a mencionada garra do tipo garfo (126) ao mencionado membro de manuseio (124) de forma que a mencionada garra do tipo garfo (126) é capaz de executar uma translação para frente/atrás com respeito ao mencionado braço de elevação 15 (116) .

4. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um primeiro pino de elevação (227) e um segundo pino de elevação (229), o mencionado primeiro e o mencionado segundo pino de elevação (227, 229) sendo fixados essencialmente perpendicular ao primeiro e ao segundo dente (272) do mencionado garra do tipo garfo (226) respectivamente, de modo que o mencionado dispositivo de manuseio (210) é capaz de pegar tais elementos pela rotação da mencionada estrutura (214) em torno domencionado primeiro eixo de rotação e/ou pela rotação do mencionado membro de manuseio (222) em torno do mencionado terceiro eixo de rotação.

5. Dispositivo de manuseio, de acordo com qualquer umadas reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato decompreender ainda um primeiro cilindro hidráulico (32) que pode pivotar conectado à mencionada estrutura (14) e ao mencionado braço de elevação (16) para levantar ou abaixar a mencionada segunda porção extrema (20) do mencionado braço de elevação (16).

6. Dispositivo de manuseio, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato decompreender ainda um primeiro servo-motor (44) fixado à mencionada estrutura (14) e um primeiro anel de roda dentada internamente (46) fixado à base de suporte (12) e centrado no mencionado primeiro eixo de rotação (A) , o mencionado primeiro servo-motor (44) compreendendo uma engrenagem (48) engrenando a mencionada roda dentada (46) para rotação da mencionada estrutura (14) em relação à mencionada base de suporte (12) .

7. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação 10 6, caracterizado pelo fato do mencionado dispositivo demanuseio (10) , do mencionado servo-motor (44) e da mencionada roda dentada (4 6) serem arranjados para rotação da mencionada estrutura (14) em uma amplitude de pelo menos 200°.

8. Dispositivo de manuseio, de acordo com qualquer uma das reivindicações das 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreender ainda um segundo servo-motor (68) fixado ao mencionado braço de elevação (16) e um segundo anel de roda dentada internamente (66) fixado ao mencionadomembro de manuseio (24) e centrado no terceiro eixo de rotação (C) , o mencionado segundo servo-motor (68) compreendendo uma engrenagem (70) engrenando a mencionada segunda roda dentada (66) para pivotar o mencionado membro de manuseio (24) com respeito ao mencionado braço de elevação (16) .

9. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação-8, caracterizado pelo fato do mencionado dispositivo de manuseio (10) , do mencionado segundo servo-motor (68) e da mencionada segunda roda dentada (66) serem arranjadas para pivotar o mencionado membro de manuseio (24) sobreuma amplitude aproximadamente em torno de 180°.

10. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda um segundo cilindro hidráulico (34) que podepivotar, conectado à mencionada estrutura (14) e ao mencionado membro pivotante (28) para produzir o mencionado movimento para frente/atrás do mencionadobraço de elevação (16) ao pivotar o mencionado membro pivotante (28) .

11. Dispositivo de manuseio, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda um segundo cilindro hidráulico (134) conectado à mencionada garra do tipo garfo (26) e ao mencionado membro de manuseio (24)para execução da mencionada translação para frente/atrás da mencionada garra do tipo garfo (26).

12. Uso do dispositivo de manuseio, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11 em uma instalação de alto forno, caracterizado pelo fato do dispositivo de manuseio (10, 110, 210) ser instalado entre duas calhas principais próximas (76,78) estendendo-se radialmente a partir do mencionado alto forno (75) , para remover, estacionar, instalar e/ou cambiar ambas as tampas de calha (70, 70') de ambas as calhas principais do alto forno (76, 78) .

13. Instalação de alto forno, compreendendo um dispositivo de manuseio (10, 110, 210) de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 até 10 e pelo menos duas calhas de saída próximas (76, 78) se estendendo radialmente a partir do alto forno (75) , caracterizada pelo fato da mencionada base de suporte (12) ser arranjada no chão da casa de fundição da mencionada instalação de alto forno essencialmente na linha de divisão entre as mencionadas duas calhas de saída.

14. Instalação, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato da amplitude de operação do mencionado dispositivo de manuseio (10, 110, 210) ser maior que a distância entre o mencionado primeiro eixo de rotação (A) e o eixo central das mencionadas calhas de saída (76, 78).

15. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizada pelo fato damencionada base de suporte (12) ser arranjada no chão da casa de fundição a uma distância da proteção externa domencionado alto forno (75) a qual é maior que a amplitude de operação do mencionado dispositivo de manuseio (10, 110, 210) .