EP0064645A1 - Guiding and positioning mechanism for the drill hammer of the taphole in a shaft furnace, and drilling device provided with this mechanism - Google Patents
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- E21B19/24—Guiding or centralising devices for drilling rods or pipes
Definitions
- the present invention relates to a device for centering and guiding a rod for drilling the tap hole of a shaft furnace suitable for a method according to which the opening and closing of the tap hole respectively comprise an extraction operation and an operation to replace the drilling rod which is abandoned in the taphole between two successive castings, and designed to be mounted on the front end of the mount of a taphole drilling machine equipped a device for gripping the end of the piercing rod which can slide along the mounting of the machine.
- the in- ven t ion also relates to a drilling machine equipped with a tap hole of such a centering and guiding device.
- This patent also explains the problems linked to the use, for the implementation of this new process, of machines designed for the conventional drilling processes or to the design of machines suitable for the implementation of the two processes, namely the process either the drilling process mentioned in the preamble.
- the object of the present invention is to solve this problem for this type of machine by means of a simple and effective centering and guiding device designed to be fixed on the front part of the carriage of a drilling machine.
- the device proposed by the invention is essentially characterized by a clamp of which at least one of the jaws is pivotable about an axis substantially parallel to the axis of the gripping device, at least one of the the jaws being, moreover, bent or curved so as to delimit, in the closed position, between the jaws an opening large enough for the passage of the piercing rod.
- One of the jaws is preferably fixed and secured to the carriage, while the other jaw is carried by a rotary shaft actuated by a hydraulic or pneumatic cylinder.
- the invention also relates to a machine for drilling a tap hole of a shaft furnace comprising a working tool mounted on a carriage and capable of sliding along the latter and provided with a device for gripping a drilling rod, characterized by a centering and guiding device of the type described above, fixed to the front end of the mount, so that, in the closed position of the clamp, the opening remaining between the jaws located in alignment with the axis of the gripping device of the piercing rod.
- the reference 10 designates the base of the wall of a blast furnace.
- the reference 12 represents the taphole obstructed by a plugging mass 14, such as hardened clay, through which a drilling rod 16 has been introduced before hardening.
- This drilling rod 16 is abandoned in the position shown until the next taphole opening operation, which consists in removing the piercing rod 16 to release the opening of the taphole 12.
- this rod is provided at its end with a circular groove 18 or other equivalent means.
- the reference 20 shows the mounting of a drilling machine equipped with such a percussion member not shown. S ince this tool is designed to travel along the mounting 20, can be used to extract the piercing rod 16, on condition that they provide a gripping device which can seize the rod 16 by the groove 18.
- this gripping device to be able to grip the piercing rod, there must be alignment between the latter and the axis of the gripping device.
- Figure 2 shows another example of the lookout trajectory when approaching the operative position.
- the axis of the carriage and its gripping device is beyond the axis of the piercing rod at the time of approach towards the operating position, seen from the side of the pivot around which the carriage 20 rotates, the gripping device, the trajectory of which is represented by curve B, remains below that of the drilling rod 16 and the problem is ultimately the same for the two examples Figures 1 and 2.
- FIGS. 3 to 6 illustrate an embodiment of a centering device proposed by the present invention for correcting this offset when the end of the piercing rod 16 is approached.
- a clamp represented by 22 and comprising two jaws 24 and 26 is provided at the front end of the mount 20.
- the jaw 26 is fixed and has a substantially straight inner edge, while the jaw 24 which is curved or bent is carried by a rotating shaft 28.
- This shaft is connected by an arm 30 to the rod 32 of a jack 34 or of an electromechanical motor.
- the action of this jack 34 allows the jaw 24 to pivot between an open position according to FIG. 4 and a closed position according to FIG. 6.
- the piercing rod 16 is shown in an ideal central position aligned with the gripping device not shown.
- the particular shape of the jaw 24 is intended to define a relatively large opening surface between the jaws 24 and 26 and to define, in position 26, a closed central surface (see FIG. 6) in which the rod 16 can slide.
- the jaw 26 may, instead of being fixed, also be pivotally mounted and be actuated in synchronism with the jaw 24. Whether fixed or pivoting, the jaw 26 may, in addition, also have a bent or curved shape in order to define together with the jaw 24, in the closed position a passage ensuring the maintenance and the guiding of the piercing rod 16.
- the fixed jaw 26 will be located on one side or the other depending on whether the mount approaches in accordance with FIG. 1 or according to FIG. 2.
- This fixed jaw 26 will always be on the side where the distance from the trajectory is located with respect to the end of the piercing rod 16 when the end of the carriage approaches the latter.
- the fixed jaw 26 will be on the right while looking towards the taphole, while in the case of FIG. 2, the fixed jaw 26 will be fixed on the left side of the lookout 20.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de centrage et de guidage d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve convenant pour un procédé selon lequel l'ouverture et la fermeture du trou de coulée comportent respectivement une opération d'extraction et une opération de remise en place de la tige de perçage qui est abandonnée dans le trou de coulée entre deux coulées successives, et conçu pour être monté sur l'extrémité avant de l'affût d'une machine de perçage du trou de coulée équipé d'un dispositif de préhension de l'extrémité de la tige de perçage pouvant coulisser le long de l'affût de la machine. L'in- vention concerne également une machine de perçage d'un trou de coulée équipée d'un tel dispositif de centrage et de guidage.The present invention relates to a device for centering and guiding a rod for drilling the tap hole of a shaft furnace suitable for a method according to which the opening and closing of the tap hole respectively comprise an extraction operation and an operation to replace the drilling rod which is abandoned in the taphole between two successive castings, and designed to be mounted on the front end of the mount of a taphole drilling machine equipped a device for gripping the end of the piercing rod which can slide along the mounting of the machine. The in- ven t ion also relates to a drilling machine equipped with a tap hole of such a centering and guiding device.
Ce procédé, relativement récent pour ouvrir le trou de coulée moyennant une tige de perçage qui est abandonnée dans le trou de coulée entre deux coulées successives suscite un intérêt croissant aux dépens des procédés classiques consistant à forer les trous de coulée au moyen d'une mèche de forage. Pour plus de détails concernant ce procédé et ses avantages, ainsi que pour les équipements nécessaires, on pourra se référer au brevet luxembourgeois No 82.943.This relatively recent method for opening the tap hole by means of a drilling rod which is abandoned in the tap hole between two successive castings is attracting growing interest at the expense of conventional methods consisting in drilling the tap holes using a drill bit. drilling. For more details concerning this process and its advantages, as well as for the necessary equipment, reference may be made to Luxembourg patent No 82.943.
Ce brevet explique également les problèmes liés à l'utilisation, pour la mise en oeuvre de ce nouveau procédé, de machines conçues pour les procédés de forage classiques ou à la conception de machines convenant pour la mise en oeuvre des deux procédés, soit du procédé classique soit du procédé de perçage mentionné dans le préambule.This patent also explains the problems linked to the use, for the implementation of this new process, of machines designed for the conventional drilling processes or to the design of machines suitable for the implementation of the two processes, namely the process either the drilling process mentioned in the preamble.
Ces problèmes résultent de la nécessité d'un alignement entre la tige de perçage et le dispositif de préhension de celle-ci, ainsi que de la nécessité "d'enfiler" les tiges de perçage à travers un dispositif de guidage et de support lors du mouvement d'approche de l'affût vers la position opérative.These problems result from the need for alignment between the piercing rod and the gripping device thereof, as well as from the need to "thread" the piercing rods through a guide and support device during the approach movement from the lookout to the operative position.
Or, il y a deux facteurs à prendre en considération et qui font généralement que ces conditions ne sont pas remplies. En effet, il peut arriver que la tige de perçage après avoir été replacée dans le trou de coulée, dans la masse de bouchage non encore durcie se plie ou se courbe légèrement sous l'influence de la chaleur et de son poids ce qui fait que son extrémité, qui doit être saisie par le dispositif de préhension de la machine de perçage, soit légèrement désaxée par rapport à l'axe du trou de coulée et l'axe de ce dispositif de préhension.However, there are two factors to consider tion and which generally result in these conditions not being met. Indeed, it may happen that the piercing rod after being replaced in the tap hole, in the not yet hardened plugging mass bends or bends slightly under the influence of heat and its weight which means that its end, which must be gripped by the gripping device of the drilling machine, is slightly offset from the axis of the tap hole and the axis of this gripping device.
Un autre facteur à prendre en considération est celui du type de machines utilisé et plus particulièrement de la trajectoire d'approche de l'affût. En effet, pour que le dispositif ou la tête de guidage et de support se trouvant à l'avant de l'affût puisse être enfilé sur l'extrémité de la tige de perçage, il faut que la phase finale du mouvement d'approche de l'affût évolue sensiblement dans l'axe de la tige de perçage. Or, cette condition est rarement remplie pour une machine conçue pour un procédé de forage classique.Another factor to take into account is that of the type of machines used and more particularly of the approach path to the lookout. In fact, for the device or the guide and support head located at the front of the mount to be able to be threaded onto the end of the piercing rod, the final phase of the approach movement must be the lookout evolves substantially in the axis of the piercing rod. However, this condition is rarely fulfilled for a machine designed for a conventional drilling process.
En effet, bon nombre de ces machines sont conçues pour amener l'affût en position de travail moyennant une rotation autour d'un pivot vertical ou légèrement incliné de sorte que le dispositif de préhension n'est aligné vraiment qu'à la fin du mouvement avec la tige de perçage alors que lors de la dernière phase du mouvement l'affût et le dispositif de préhension se rapprochent, soit d'un côté, soit par l'autre de l'axe de la tige de perçage. Autrement dit, au moment où la plaque de guidage et les deux supports fixés généralement à l'avant de l'affût se trouvent au niveau de l'extrémité de la tige de perçage l'ouverture de cette plaque destinée à être engagée dans la tige de perçage se trouve soit d'un côté de la tige, soit de l'autre et ne pourra pas pénétrer dans celle-ci.Indeed, many of these machines are designed to bring the carriage into the working position by means of a rotation around a vertical or slightly inclined pivot so that the gripping device is not really aligned until the end of the movement. with the piercing rod while during the last phase of the movement the carriage and the gripping device approach, either on one side or by the other of the axis of the piercing rod. In other words, at the moment when the guide plate and the two supports fixed generally at the front of the mount are at the end of the piercing rod, the opening of this plate intended to be engaged in the rod drilling hole is either on one side of the rod or on the other and cannot penetrate into it.
L'une des seules machines capables de déplacer l'extrémité avant de l'affût sensiblement dans l'axe du trou de coulée lors de la phase finale d'approche est proposée par la demande de brevet français No 7827 850. Pour cette machine, les problèmes discutés ci-dessus ont été résolus grâce au brevet luxembourgeois précité qui propose une tête de guidage et de support fixée à l'avant de l'affût pour être enfilée sur la tige de perçage et assurer l'alignement entre celle-ci et le dispositif de préhension. Selon ce brevet, cette tête de guidage comporte une ouverture en forme d'entonnoir pour saisir l'extrémité de la tige de perçage et compenser le léger décalage pouvant encore exister, soit par suite de la trajectoire de l'affût, soit par suite d'une mauvaise orientation de la tige de perçage. Toutefois, l'objet de ce brevet n'a pas permis de résoudre les problèmes pour d'autres machines, notamment celles décrites ci-dessus, dont la trajectoire ne permet pas l'engagement de la tête de guidage sur la tige de perçage.One of the only machines capable of moving the front end of the carriage substantially in the axis of the tap hole during the final approach phase is proposed by French patent application No. 7827 850. For this machine, the problems discussed above have been solved thanks to the aforementioned Luxembourg patent which provides a guide and support head fixed to the front of the carriage to be threaded on the drilling rod and to ensure alignment between it ci and the gripping device. According to this patent, this guide head has a funnel-shaped opening for gripping the end of the piercing rod and compensating for the slight offset that may still exist, either as a result of the trajectory of the mount, or as a result of '' incorrect orientation of the drill rod. However, the subject of this patent has not made it possible to solve the problems for other machines, in particular those described above, whose trajectory does not allow the engagement of the guide head on the drilling rod.
Le but de la présente invention est de résoudre ce problème pour ce type de machine au moyen d'un dispositif de centrage et de guidage simple et efficace conçu pour être fixé sur la partie avant de l'affût d'une machine de perçage.The object of the present invention is to solve this problem for this type of machine by means of a simple and effective centering and guiding device designed to be fixed on the front part of the carriage of a drilling machine.
Pour atteindre cet objectif, le dispositif proposé par l'invention est essentiellement caractérisé par une pince dont au moins l'une des mâchoires est pivotable autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe du dispositif de préhension, au moins l'une des mâchoires étant, en outre, coudée ou courbe de façon à délimiter, en position fermée, entre les mâchoires une ouverture suffisamment grande pour le passage de la tige de perçage.To achieve this objective, the device proposed by the invention is essentially characterized by a clamp of which at least one of the jaws is pivotable about an axis substantially parallel to the axis of the gripping device, at least one of the the jaws being, moreover, bent or curved so as to delimit, in the closed position, between the jaws an opening large enough for the passage of the piercing rod.
L'une des mâchoires est, de préférence, fixe et solidaire de l'affût, tandis que l'autre mâchoire est portée par un arbre rotatif actionné par un vérin hydraulique ou pneumatique.One of the jaws is preferably fixed and secured to the carriage, while the other jaw is carried by a rotary shaft actuated by a hydraulic or pneumatic cylinder.
L'invention concerne également une machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve comprenant un outil de travail monté sur un affût et pouvant coulisser le long de celui-ci et pourvu d'un dispositif de préhension d'une tige de perçage, caractérisée par un dispositif de centrage et de guidage du genre décrit ci-dessus, fixé à l'extrémité avant de l'affût, de façon que, en position fermée de la pince, l'ouverture subsistant entre les machoires se trouve dans l'alignement de l'axe du dispositif de préhension de la tige de perçage.The invention also relates to a machine for drilling a tap hole of a shaft furnace comprising a working tool mounted on a carriage and capable of sliding along the latter and provided with a device for gripping a drilling rod, characterized by a centering and guiding device of the type described above, fixed to the front end of the mount, so that, in the closed position of the clamp, the opening remaining between the jaws located in alignment with the axis of the gripping device of the piercing rod.
D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux figures annexées, dans lesquelles:
- la figure 1 montre un premier exemple du mouvement d'approche vers la position opérative d'une machine à laquelle s'applique l'objet de la présente invention,
- la figure 2 montre un deuxième exemple de la phase d'approche vers la position opérative d'une machine à laquelle s'applique l'objet de la présente invention,
- la figure 3 montre une vue schématique en plan de la partie avant d'un affût d'une machine de perçage pourvue d'un dispositif selon la présente invention,
- la figure 4 montre schématiquement une section suivant le plan de coupe IV-IV de la figure 3 lorsque la pince est en position ouverte,
- les figures 5 et 6 montrent des vues correspondant respectivement à celles des figures 3 et 4 lorsque la pince est en position fermée.
- FIG. 1 shows a first example of the approach movement towards the operative position of a machine to which the object of the present invention applies,
- FIG. 2 shows a second example of the approach phase towards the operative position of a machine to which the object of the present invention applies,
- FIG. 3 shows a schematic plan view of the front part of a carriage of a drilling machine provided with a device according to the present invention,
- FIG. 4 schematically shows a section along the section plane IV-IV of FIG. 3 when the clamp is in the open position,
- Figures 5 and 6 show views corresponding respectively to those of Figures 3 and 4 when the clamp is in the closed position.
On va d'abord expliquer le problème en se référant aux deux exemples illustrés par les figures 1 et 2. Sur ces figures la référence 10 désigne la base de la paroi d'un haut fourneau. La référence 12 représente le trou de coulée obstrué par une masse de bouchage 14, telle que de l'argile durci, à travers laquelle a été introduite, avant le durcissement, une tige de perçage 16. Cette tige de perçage 16 est abandonnée dans la position représentée jusqu'à la prochaine opération d'ouverture du trou de coulée, opération qui consiste à retirer la tige de perçage 16 pour libérer l'ouverture du trou de coulée 12. Pour faciliter la préhension de cette tige 16, au moyen d'un instrument approprié, cette tige est pourvue à son extrémité, d'une gorge circulaire 18 ou d'un autre moyen équivalent.We will first explain the problem by referring to the two examples illustrated by Figures 1 and 2. In these figures the
Pour extraire la tige de perçage 16, on se sert d'un outil de travail équipé d'un organe de percussion pouvant frapper dans les deux sens. Sur les figures, on a représenté par la référence 20 l'affût d'une machine de perçage équippée d'un tel organe de percussion non montré. Etant donné que cet outil de travail est conçu pour voyager le long de l'affût 20, on peut s'en servir pour extraire la tige de perçage 16, à condition d'y prévoir un dispositif de préhension pouvant saisir la tige 16 par la gorge 18. Toutefois, pour que ce dispositif de préhension puisse saisir la tige de perçage, il faut qu'il y ait alignement entre celle-ci et l'axe du dispositif de préhension. En outre, il faut que lors de l'extraction de la tige 16, celle-ci soit maintenue d'une façon ou d'une autre lorsqu'elle n'a plus d'appui dans le trou de coulée 12. C'est la raison pour laquelle on prévoit généralement sur la partie avant de l'affût 20 une plaque munie d'un orifice axial dans laquelle la tige 16 peut coulisser et dans laquelle elle est supportée. Toutefois, la présence de cette plaque implique que l'affût soit amené en position opérative suivant l'axe du trou de coulée pour que cette ouverture puisse être engagée sur l'extrémité sortante de la tige 16. Or, en observant le trajet de déplacement de l'affût 20, trajet schématisé par la ligne en traits mixtes A, on voit que cette ligne est une courbe,et au niveau de l'extrémité de la tige de perçage 16, cette courbe ne correspond pas avec l'axe de la tige de perçage 16 de sorte que celle-ci ne peut pas pénétrer à travers l'ouverture de la plaque de guidage précitée.To extract the
La figure 2 montre un autre exemple de trajectoire de l'affût lors de l'approche vers la position opérative. Alors que dans le cas de la figure 1 l'axe de l'affût et de son dispositif de préhension se trouve au-delà de l'axe de la tige de perçage au moment de l'approche vers la position opérative, vue du côté du pivot autour duquel tourne l'affût 20, le dispositif de préhension dont la trajectoire est représentée par la courbe B reste en deça de la tige de perçage 16 et le problème est finalement le même pour les deux exemples des figures 1 et 2.Figure 2 shows another example of the lookout trajectory when approaching the operative position. Whereas in the case of FIG. 1 the axis of the carriage and its gripping device is beyond the axis of the piercing rod at the time of approach towards the operating position, seen from the side of the pivot around which the
Il est à noter que les deux exemples des figures 1 et 2 sont des exemples typiques de machines courantes dans lesquelles l'affût tourne autour d'un pivot principal non montré qui est généralement vertical ou légèrement incliné.It should be noted that the two examples in Figures 1 and 2 are typical examples of common machines in which the carriage rotates around a main pivot not shown which is generally vertical or slightly inclined.
Les figures 3 à 6 illustrent un mode de réalisation d'un dispositif de centrage proposé par la présente invention pour corriger ce décalage au moment de l'approche de l'extrémité de la tige de perçage 16. A cet effet, une pince représentée par 22 et comportant deux mâchoires 24 et 26 est prévue à l'extrémité avant de l'affût 20. Dans le mode de réalisation représenté la mâchoire 26 est fixe et comporte une arête intérieure sensiblement droite, tandis que la mâchoire 24 qui est courbée ou coudée est portée par un arbre tournant 28. Cet arbre est relié par un bras 30 à la tige 32 d'un vérin 34 ou d'un moteur électromécanique. L'action de ce vérin 34 permet le pivotement de la màchoire 24 entre une position ouverte selon la figure 4 et une position fermée selon la figure 6.FIGS. 3 to 6 illustrate an embodiment of a centering device proposed by the present invention for correcting this offset when the end of the
La tige de perçage 16 est représentée en position centrale idéale alignée sur le dispositif de préhension non montré. La forme particulière de la mâchoire 24 a pour but de définir une surface d'ouverture entre les machoires 24 et 26 relativement grande et de délimiter, en position 26, une surface centrale fermée (voir figure 6) dans laquelle peut glisser la tige 16.The
Lors de l'approche vers la position opérative la pince 22 est ouverte selon la figure 4. Dès lors, le décalage par rapport à la tige de perçage 16 à l'approche de celle-ci,telle que montrée sur les figures 1 et 2, n'est pas grave,si ce décalage ne dépasse pas la largeur d'ouverture entre les arêtes intérieures des deux mâchoires 24 et 26, c'est-à-dire que la tige 16 doit passer par l'ouverture entre ces mâchoires. Dans la position finale le vérin 34 sera actionné pour fermer la pince 22 et encadrer complètement la tige 16 dans sa position selon la figure 6. Même si, dans la position de travail de l'affût 20, la tige 16 ne se trouve pas exactement dans la position centrale représentée sur la figure 4, le mouvement de la mâchoire 24 assurera cette position centrale lors du passage de la position de la figure 4 vers la position de la figure 6.When approaching the operative position, the
A titre de variante, la mâchoire 26 pourra, au lieu d'être fixe, également être montée de façon pivotante et être actionnée en synchronisme avec la mâchoire 24. Quelle soit fixe ou pivotante, la mâchoire 26 pourra, en outre, également avoir une forme coudée ou courbe afin de définir ensemble avec la mâchoire 24, dans la position fermée un passage assurant le maintien et le guidage de la tige de perçage 16.Alternatively, the
Dans le cas du mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 6, la mâchoire fixe 26 se trouvera d'un côté ou de l'autre suivant que l'affût se rapproche selon la figure 1 ou selon la figure 2. Cette mâchoire fixe 26 se trouvera toujours du côté où se situe l'écart de la trajectoire par rapport à l'extrémité de la tige de perçage 16 au moment où l'extrémité de l'affût aborde celle-ci. Autrement dit, dans le cas de la figure 1 la mâchoire fixe 26 se trouvera à droite en regardant en direction du trou de coulée, alors que dans le cas de la figure 2, la mâchoire fixe 26 sera fixée sur le côté gauche de l'affût 20.In the case of the embodiment illustrated in FIGS. 3 to 6, the
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