LU88453A1 - Dispositif de bouchage du trou de coulée - Google Patents

Description

Mémoire Descriptif déposé à l'appui d’une demande de

BREVET D’INVENTION

au

Luxembourg au nom de: PAUL WÜRTH s.A.

3 2, rue d'Alsace L-1122 Luxembourg

pour: DISPOSITIF DE BOUCHAGE DU TROU DE COULEE

DISPOSITIF DE BOUCHAGE DU TROU DE COULÉE

La présente invention concerne un dispositif de bouchage du trou de coulée d’un four à cuve, notamment d'un haut fourneau.

Il est connu de boucher le trou de coulée d’un four à cuve par injection d'une masse de bouchage, ün dispositif de bouchage utilisé pour l'injection de la masse de bouchage comprend, de façon connue en soi, une chambre de bouchage recevant la masse de bouchage, un piston ajusté dans la chambre de bouchage pour l'expulsion de la masse de bouchage et un puissant vérin hydraulique à double effet agencé dans l'axe du piston d'expulsion. Ce vérin hydraulique est un vérin à double effet qui sert à déplacer le piston d'expulsion axialement dans la chambre de bouchage, soit pour injecter la masse de bouchage à travers un nez de bouchage sous pression élevée dans le trou de coulée, soit pour ramener le piston d'expulsion en position arrière dans la chambre de bouchage, afin de pouvoir remplir celle-ci avec la masse de bouchage. Un tel dispositif de bouchage est supporté par une structure de support qui permet de déplacer le dispositif de bouchage d'une position de garage, à l'écart du trou de coulée, dans une position de bouchage, dans laquelle le nez de bouchage est fermement appliqué contre la paroi du four à cuve dans l'alignement axial du trou de coulée.

Il est aussi connu d'ouvrir le trou de coulée par un procédé dans lequel, après avoir obturé le trou de coulée avec une masse de bouchage, on enfonce dans cette dernière, avant son durcissement complet, une tige métallique et on extrait celle-ci, après durcissement complet de la masse de bouchage, pour former et ouvrir un canal d'écoulement du trou de coulée. Ce procédé d'ouverture du trou de coulée est généralement désigné comme "procédé de la tige de perçage" ou "procédé de la tige perdue".

Pour l’application de ce ’’procédé de la tige de perçage" il est connu d'utiliser, à côté du dispositif de bouchage décrit plus haut, des machines de perçage spéciales comprenant un affût pour supporter la tige de perçage, une structure de support de l'affût conçue pour pouvoir déplacer l'affût d'une position de garage à l'écart du trou de coulée dans une position opérative dans laquelle l'affût se trouve dans le prolongement de l'axe du trou de coulée, des moyens d'entraînement installés sur l'affût de façon à développer un effort de traction respectivement de poussée parallèlement à l'axe longitudinale de l'affût et des moyens d'accouplement connectés à ces moyens d'entraînement de façon à pouvoir transmettre l'effort de traction et/ou de poussée axialement à la tige de perçage.

Pour appliquer le "procédé de la tige de perçage" on amène d'abord le dispositif de bouchage dans sa position de bouchage, on injecte la masse de bouchage dans le trou de coulée afin de boucher ce dernier. Après avoir ramené le dispositif de bouchage dans sa position de garage, la machine de perçage est alignée dans l'axe du trou de coulée et on enfonce, sans perdre du temps, une tige de perçage dans la masse de bouchage en train de durcir dans le trou de coulée.

De la demande brevet français FR-A-2.680.179 on connaît un dispositif d'injection de la masse de bouchage dans le trou de coulée d'un haut fourneau qui permet d'introduire une tige de perçage simultanément avec la masse de bouchage dans le trou de coulée. A cet effet, le piston d'expulsion de la masse de bouchage et son vérin hydraulique d'entraînement sont munis d'un canal axial pour le passage de la tige de perçage. Derrière le vérin d'entraînement du piston d'expulsion est agencé à cet effet un système d'entraînement de la tige de perçage comprenant un rouleau à gorge ou à cran mû par un moteur rotatif, une ou plusieurs roues de guidage et une barre de poussée entraînée par le rouleau motorisé, respectivement guidée par les rouleaux de guidage. Ce système d'entraînement permettrait, selon le document FR-A-2.680.179, de pousser une tige de perçage, préalablement introduite dans le canal axial du dispositif de bouchage, simultanément avec la masse de bouchage dans le trou de coulée.

Il importe de noter que le dispositif de bouchage connu du document FR-A-2680179 ne permet pas d'injecter d'abord la masse de bouchage dans le trou de coulée et d'introduire ensuite une tige de perçage dans une masse de bouchage préalablement injectée. En effet, la masse de bouchage, en train de durcir dans le trou de coulée, oppose à la tige de perçage une très grande résistance à l'avancement que le système d'entraînement barre de poussée/rouleau à gorge motorisé ne sait plus vaincre.

Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de bouchage du trou de coulée qui permet d'injecter d'abord une masse de bouchage dans le trou de coulée et qui permet ensuite d'introduire une tige de perçage dans la masse de bouchage préalablement injectée dans le trou de coulée.

Cet objectif est atteint par un dispositif pour le bouchage d'un trou de coulée comprenant un nez de bouchage définissant un axe de bouchage, une chambre de bouchage prolongeant axialement le nez de bouchage pour recevoir une masse de bouchage, un piston d'expulsion de la masse de bouchage ajusté dans la chambre de bouchage, un premier vérin hydraulique à double effet agencé dans le prolongement de l'axe de bouchage derrière le piston d'expulsion, ce premier vérin hydraulique étant connecté au piston d'expulsion de façon à pouvoir déplacer ce dernier dans la chambre de bouchage entre une position arrière et le nez de bouchage et vice versa, un premier canal pour le passage d'une tige de perçage, ce premier canal traversant dans le prolongement dudit axe de bouchage le piston d'expulsion et ledit premier vérin hydraulique, qui est caractérisé par un deuxième vérin hydraulique à double effet agencé dans le prolongement de l'axe de bouchage derrière ledit premier vérin hydraulique, ce deuxième vérin hydraulique étant muni d'un deuxième canal pour le passage d'une tige de perçage qui le traverse dans le prolongement dudit axe de bouchage, des moyens de commande pour imposer audit deuxième vérin un mouvement de va-et-vient entre une position de fin de course arrière et une position de fin de course avant et vice versa, et des premiers moyens de préhension déplaçables dans l'axe de bouchage par ledit deuxième vérin, ces premiers moyens de préhension permettant d'agripper et de relâcher à volonté une tige de perçage introduite dans ledit deuxième canal afin de la pousser, par des courses successives dudit deuxième vérin entre sa position de fin de course arrière et sa position de fin de course avant, dans l'axe de bouchage à travers ledit deuxième canal et ledit premier canal en direction du nez de bouchage.

Le principal avantage du dispositif selon l'invention est qu'on peut avec un seul dispositif: 1) injecter d'abord une masse de bouchage dans le trou de coulée pour obturer ce dernier en fin de coulée, 2) après avoir bouché le trou de coulée avec la masse de bouchage, introduire dans cette dernière avec une force axiale appréciable une tige de perçage.

Cette introduction en force de la tige de perçage dans la masse de bouchage préalablement injectée dans le trou de coulée a, par rapport au procédé décrit dans le document FR-A-2.680.179, l'avantage que la masse de bouchage préalablement introduite dans le trou de coulée à section entièrement ouverte et est ensuite compactée par l'opération d'introduction de la tige de perçage. Ce compactage influence favorablement la tenue à l'usure du canal d'écoulement du trou de coulée. Il en résulte que la durée des coulées peut être augmentée, ce qui influence, entre autres, favorablement la conduite du four à cuve.

Vu qu'on utilise le même dispositif pour boucher le trou de coulée et pour introduire la tige de perçage et que ce dispositif peut de plus, après le bouchage du trou de coulée, directement introduire la tige de perçage dans la masse de bouchage sans opération de réagencement, on peut travailler avec des masse de bouchage à durcissement très rapide. Or, ces masses de bouchage à durcissement très rapide garantissent, après extraction de la tige de perçage de la masse de bouchage durcie, un canal d'écoulement présentant d'excellentes qualités.

Il sera aussi apprécié que le chargement de la tige de perçage dans le dispositif selon l'invention est très simple. Il suffit en effet d'introduire la tige de perçage axialement dans ledit deuxième canal. Cette opération peut se faire en toute sécurité en se plaçant derrière le dispositif. De plus, on n'a pas besoin d'une barre de poussée spéciale qui complique le chargement de la tige de perçage. En effet, dans le dispositif selon l'invention on peut utiliser comme tige de poussage d'une première tige de perçage tout simplement la tige de perçage prévue pour le bouchage suivant.

Un autre avantage non négligeable obtenu avec le dispositif selon l'invention est que la tige de perçage est parfaitement guidée à partir desdits premiers moyens de préhension (c'est-à-dire le point d'application de la force de poussée axiale) , jusque dans le trou de coulée. Ceci réduit à zéro le risque de flambement de la tige de perçage, ce qui permet de travailler avec des tiges de perçage ayant un diamètre très faible. Il en résulte que le canal d'écoulement obtenu a une section libre très faible, ce qui augmente la durée d'une coulée et influence de ce fait favorablement la conduite du four à cuve.

Dans une exécution préférentielle le dispositif de bouchage est muni de deuxièmes moyens de préhension déplaçables dans l'axe de bouchage par ledit premier vérin. Ces deuxièmes moyens de préhension sont alors conçus et agencés de façon à pouvoir agripper et relâcher à volonté une tige de perçage introduite dans ledit premier canal. Avec ce dispositif on ne peut pas seulement boucher le trou de coulée et introduire une tige de perçage dans la masse de bouchage préalablement injectée dans le trou de coulée, mais on peut aussi libérer celle-ci de la masse de bouchage durcie. A cette fin on utilise lesdits deuxièmes moyens de préhension pour agripper l'extrémité de la tige de perçage qui est restée en saillie par rapport au trou de coulée.

Dans une exécution avantageuses ledit premier vérin et ledit deuxième vérin forment un double vérin comprenant un cylindre commun agencé axialement derrière la chambre de bouchage, ledit cylindre ayant une première extrémité axiale faisant face à la. chambre de bouchage et une deuxième extrémité axiale qui est opposée à ladite première extrémité axiale, un premier piston hydraulique ajusté dans ce cylindre, ce premier piston ayant une première tige de piston sortie de façon étanche de la première extrémité dudit cylindre et étant connectée dans la chambre de bouchage rigidement au piston d'expulsion, un deuxième piston hydraulique ajusté dans ce cylindre, ce deuxième piston comprenant une deuxième tige de piston qui est sortie de façon étanche de la deuxième extrémité du cylindre, ledit premier canal pour la tige de perçage traversant axialement ledit premier piston et la première tige de piston, ledit deuxième canal pour la tige de perçage traversant axialement ledit deuxième piston et la deuxième tige de piston.

Cette exécution se distingue par sa simplicité et par sa longueur hors tout réduite.

Pour compléter le canal de guidage de la tige de perçage à 11 intérieur dudit double vérin et pour résoudre de façon simple les problèmes d'étanchéité on propose un double vérin dans lequel: soit le premier piston, soit le deuxième piston porte un manchon axial qui est engageable de façon axiale et étanche dans une cavité axiale correspondante aménagée dans le piston opposé, ledit manchon axial définissant, dans le prolongement de l'axe de bouchage, un canal intermédiaire qui relie ledit premier canal audit deuxième canal.

Les premiers moyens de préhension comprennent avantageusement une paire de mâchoires agencées symétriquement autour dudit deuxième canal et déplaçables obliquement, en direction opposée de la chambre de bouchage, vers l'axe dudit deuxième canal de façon à mordre dans une tige de perçage introduite dans ce deuxième canal. Il sera apprécié que plus l'effort de poussée transmis à la tige de perçage est important, plus les mâchoires mordent dans la tige de perçage.

Les deuxièmes moyens de préhension comprennent avantageusement une paire de mâchoires agencées symétriquement autour dudit premier canal et déplaçables obliquement, en direction du nez de bouchage, vers l'axe dudit premier canal de façon à mordre dans une tige de perçage introduite dans ce premier canal. Il sera apprécié que plus l'effort de traction transmis à la tige de perçage est important, plus les mâchoires mordent dans la tige de perçage.

Pour éviter la pénétration de la masse de bouchage dans ledit premier canal, ce dernier est avantageusement muni d'un organe d'obturation. Cet organe d'obturation peut être équipé d'un moyen d'actionnement de façon à permettre la fermeture dudit premier canal lors de l'opération de bouchage proprement dite et son ouverture, l'opération de bouchage terminée, pour l'introduction de la tige de perçage dans le trou de coulée. Ledit organe d'obturation est avantageusement un clapet pivotable, s'ouvrant en direction de la chambre de bouchage et se fermant par gravité et/ou à l'aide d'un ressort. L'ouverture de ce clapet est réalisée par la tige de perçage même, lors de sa pénétration dans la chambre de bouchage. Sa fermeture en absence de tige de perçage est automatique. La pression de bouchage contribue à la force maintient le clapet fermé. Ainsi on n'a pas besoin d'énergie auxiliaire pour fermer ou ouvrir l'organe d'obturation dudit premier canal.

Le dispositif selon l'invention est avantageusement complété par un dispositif de manutention conçu pour supporter une tige de perçage axialement dans le prolongement dudit deuxième canal, de façon qu'une extrémité de la tige de perçage ainsi supportée puisse être saisie par lesdits premiers moyens de préhension lorsque ledit deuxième vérin se trouve dans sa position de fin de course arrière. Ce dispositif de manutention des tiges de perçage rend superflue toute intervention humaine dans 1 ' opération de chargement de la tige de perçage dans le dispositif selon l'invention.

Il sera apprécié qu'on présente aussi une exécution particulièrement simple d'un tel dispositif de manutention des tiges de perçage.

Une exécution préférentielle de la présente invention est décrite, à titre d'illustration exclusivement, en se basant sur les Figures en annexe, dans lesquelles: - la Figure 1 représente une coupe schématique à travers un dispositif de bouchage selon l'invention; - les Figures 2 à 6 représentent une séquence illustrant le fonctionnement du dispositif de la Figure 1; - la Figure 7 représente une perspective du dispositif de la Figure 1 muni d'un dispositif de manutention pour des tiges de perçage; - les Figures 8 à 11 illustrent le fonctionnement du dispositif de manutention de la Figure 7.

Sur la Figure 1 on voit une coupe à travers un trou de coulée 10 d'un four à cuve, par exemple d'un haut fourneau. En face de ce trou de coulée est agencé un dispositif de bouchage 12 selon l'invention. Ce dispositif de bouchage 12 du trou de coulée 10 est supporté par un support 14 qui permet de pivoter ou de déplacer le dispositif de bouchage 12 d'une position de garage, située à l'écart du trou de coulée, dans une position de bouchage. Il sera noté que dans cette position de bouchage le dispositif de bouchage 12 est en alignement axial avec l'axe 16 du trou de coulée 10 et est fermement pressé contre le trou de coulée 10.

Le dispositif de bouchage 12 comprend un nez de bouchage 18 qui est muni d'un orifice de sortie pour la masse de bouchage. L'axe central de cet orifice de sortie est appelé dans la suite axe de bouchage du dispositif 12. En position de bouchage cet axe de bouchage est aligné avec l'axe 16 du trou de coulée.

Le nez de bouchage 18 forme l'extrémité avant d'une chambre de bouchage 20, conçue pour recevoir une masse de bouchage 22 qui doit être injectée dans le canal du trou de coulée 10 pour obturer ce dernier. Dans cette chambre de bouchage 20, qui a par exemple une forme cylindrique, est ajusté un piston d'expulsion 24. Ce dernier est déplaçable axialement dans la chambre de bouchage 20, d'une position arrière vers le nez de bouchage 18 pour injecter la masse de bouchage 22 à travers le nez de bouchage 18 dans le trou de coulée 10. Pour pouvoir remplir la chambre de bouchage 20 avec la masse de bouchage 22 il faut naturellement ramener le piston d'expulsion 24 dans sa position arrière.

Derrière la chambre de bouchage 20, c'est-à-dire du côté opposé du nez de bouchage 18, se situe un double vérin hydraulique 26. Ce double vérin hydraulique 26 comprend un cylindre ou corps de pression 28. La chambre de bouchage 20 est fixée axialement sur ce cylindre 28 qui est supporté par le support 14. Dans ce cylindre 28 sont ajustés, axialement l'un derrière l'autre, deux pistons hydrauliques indépendants 30 et 32. Le premier piston 30, c'est-à-dire celui situé du côté de la chambre de bouchage 20, possède une première tige de piston 34 qui est sortie axialement de façon étanche du cylindre 28 pour pénétrer dans la chambre de bouchage 20 où elle porte le piston d'expulsion 24 de la masse de bouchage 22. Le deuxième piston 32, c'est-à-dire celui situé du côté opposé de la chambre de bouchage 20, possède une tige de piston 36 qui est sortie, de façon étanche, axialement du cylindre 28 du côté opposé de la chambre de bouchage 20. Ce deuxième piston 32 est muni d'une cavité axiale 38 qui se prolonge axialement dans la deuxième tige de piston 36 de façon à avoir une profondeur supérieure à la course des deux pistons 30 et 32 dans le cylindre 28. Cette cavité 38 reçoit de façon étanche un manchon 40 solidaire du premier piston 30. La longueur de ce manchon 40 est plus grande que la course des deux pistons 30 et 32 dans le cylindre 28, mais légèrement plus petite que la profondeur de la cavité 38. De cette façon le manchon 40 constitue un "pont" de longueur variable entre le premier piston 30 et le deuxième piston 32. Il est noté que ce "pont" ne réduit pas la course des deux pistons 30 et 32 dans le cylindre 28, car la profondeur de la cavité axiale 38 est supérieure à la longueur du manchon 40.

Le piston d'expulsion 24, la première tige de piston 34 et le premier piston hydraulique 30 sont traversés axialement par un premier canal 42. La deuxième tige de piston 36 est munie d'un deuxième canal 44 qui s'étend axialement de la cavité 38 dans une embouchure conique 46 agencés axialement dans l'extrémité libre de la deuxième tige de piston 36. Le premier et le deuxième canal 42 et 44 sont reliés axialement par un canal 48 traversant le manchon 40. La section libre de ces canaux 42, 44, 48 est choisie de façon qu'on puisse y faire passer aisément une tige de perçage 100. De préférence la section libre de ces canaux 42, 44, 48 n'est cependant que légèrement plus grande que la section transversale de la tige de perçage 100, afin d'assurer un guidage optimal de cette dernière et d'éviter ainsi son flambement. Il est aussi noté que les axes de tous ces canaux 42, 44, 48 sont alignés avec l'axe de bouchage défini par le nez de bouchage 18. De cette façon le dispositif de bouchage 12 dispose d'un canal rectiligne permettant de faire passer une tige de perçage 100 de l'arrière, à travers l'embouchure conique 46 le double vérin 26, le piston d'expulsion 24, la chambre de bouchage 20 et le nez de bouchage 18.

L'embouchure du premier canal 42 dans la chambre de bouchage 20 est protégée, contre la pénétration de la masse de bouchage, par un organe d'obturation, par exemple un clapet 49. Ce clapet 49 est avantageusement un clapet pivotable qui se ferme soit par gravité et/ou à l'aide d'un ressort intégré. Il est ouvert par la tige de perçage 100 lorsque celle-ci est poussé à travers le piston d'expulsion 24 en direction du nez de bouchage 18. En remplacement d'un organe d'obturation on pourrait prévoir dans le premier canal 42 un organe d'étanchéité, similaire à un presse étoupe, qui coopère avec la tige de perçage 100 pour empêcher la pénétration de la masse de bouchage dans ce canal 42. Cet organe d'étanchéité pourra avantageusement comporter au moins un joint gonflable. L'organe d'obturation a les avantages de garantir une étanchéité plus fiable et de pouvoir travailler avec des tiges de perçage de diamètre différent. L'organe d'étanchéité a l'avantage de pouvoir avancer la tige de perçage jusqu'au nez de bouchage 18 avant de remplir la chambre de bouchage 20. Ainsi on peut commencer l'opération d'introduction de la tige de perçage dans le trou de coulée déjà pendant l'opération d'injection de la masse de bouchage dans celui- ci. Bien entendu il est aussi possible de prévoir un organe d'obturation et un organe d'étanchéité en série, ce qui permet de profiter simultanément des avantages de ces deux organes.

Le premier piston 30 du double vérin 26 sert de piston d'entraînement au piston d'expulsion 24. Une première unité de commande hydraulique 50 permet de déplacer le premier piston hydraulique 30 dans le cylindre 28, soit vers la gauche, soit vers la droite, afin de déplacer ainsi le piston d'expulsion 24, dans la chambre de bouchage 20, de sa position arrière vers le nez de bouchage 18, pour injecter la masse de bouchage à travers le nez de bouchage 18 dans le trou de coulée, respectivement du nez de bouchage 18 dans sa position arrière, pour pouvoir remplir la chambre de bouchage 20 avec la masse de bouchage 22.

Le deuxième piston 32 est raccordé à une deuxième unité de commande hydraulique 52 qui permet d'imposer à ce piston 32 un mouvement de va-et-vient dans le cylindre 28. Il sera apprécié que le premier piston 30 et le deuxième piston 32 ont tous les deux une course "C", mais que la longueur totale du cylindre 28 est inférieure à la course cumulée des deux pistons 30 et 32.

Dans la deuxième tige de piston 3 6 est intégrée, de préférence à proximité immédiate du cône d'embouchure 46, une paire de mâchoires 54. Ces mâchoires 54 sont de préférence disposées symétriquement autour du deuxième canal 44 et sont déplaçables obliquement en direction du cône d'embouchure 46 vers l'axe de ce canal 44, de façon à pouvoir mordre dans la tige de perçage 100, lorsque celle-ci est introduite dans le deuxième canal 44. Ces mâchoires 54 sont de préférence actionnées hydrauliquement ou pneumatiquement. Lorsqu'elles sont actionnées hydrauliquement, elles sont avantageusement connectées à travers un canal 55 de la tige de piston 36 à une première chambre de pression du corps de pression 28. Il s'agit plus précisément de la chambre de pression dont la mise sous pression provoque l’avancement du deuxième piston 32 en direction du nez de bouchage 18. De cette façon les mâchoires 54 sont automatiquement actionnées à la fermeture par le fluide hydraulique alimentant le vérin 26 pour déplacer le piston 32 en direction du nez de bouchage 18. Des ressorts assurent le relâchement des mâchoires 54 en absence de pression hydraulique dans ladite première chambre hydraulique. Il sera de plus apprécié qu'une telle paire de mâchoires 54 constitue un moyen de préhension efficace et fiable pour agripper la tige dans le canal 44 et pour lui appliquer un important effort de poussée en direction du trou de coulée.

Le mode opératoire du dispositif de bouchage 12 est décrit à 1’aide des Figures 2 à 6.

Sur la Figure 2 le dispositif de bouchage 12 est en position de bouchage devant le trou de coulée 10. La chambre de bouchage 20 est remplie avec une masse de bouchage 22 destinée à être injectée par le piston d’expulsion 24 dans le canal du trou de coulée 10. Une tige de perçage 100 est engagée dans le canal axial 44, 48, 42 du dispositif de bouchage 12 jusqu'au niveau du clapet 49 qui est en position fermée.

Sur la Figure 3 le piston d'expulsion 24 est montré en position de fin de course avant, après avoir injecté la masse de bouchage 22 dans le canal du trou de coulée 10. Le clapet 49 est encore en position fermée. Le plus souvent la tige de perçage 100 aura sensiblement suivi le mouvement du piston d'expulsion 24, dû à l'inclinaison du dispositif de bouchage et au déplacement de l'ensemble piston d'expulsion 24/ première tige de piston 34/ premier piston hydraulique 30/ manchon 40. Il est en effet noté que les deux mâchoires 54 n'agrippent pas encore la tige de perçage 100 pendant l'opération de bouchage proprement dit, mais que cette tige de perçage 100 repose librement dans le canal axial 44, 48, 42 du dispositif de bouchage 12. Sur la Figure 3 on voit encore un dispositif de manutention 200 sur lequel est supportée une tige de perçage 1001, qui sera introduite dans le trou de coulée 10 lors de l'opération de bouchage suivante.

L'opération de bouchage étant terminée, les mâchoires 54 sont actionnées pour saisir la tige de perçage 100. Ensuite le deuxième piston hydraulique 32 est actionné pour entraîner la tige de perçage 100 d'une course "C" en direction du trou de coulée 10. Sur la Figure 4 on voit que lors de ce mouvement de course "C" la pointe avant de la tige de perçage 100 a ouvert le clapet 49 et a pénétré dans la masse de bouchage résiduelle dans le nez de bouchage 18. Ensuite les mâchoires 54 sont ouvertes.

Si la longueur de la tige de perçage 100 qui dépasse les mâchoires 54 en direction opposée du trou de coulée 10 est supérieure à la course "C" du deuxième piston hydraulique 32, ce dernier est ramené dans sa position initiale où on ferae les mâchoires 54 pour agripper de nouveau la tige de perçage 100. Ensuite on déplace la tige de perçage 100 d'une seconde course "C" en direction du trou de coulée 10, faisant pénétrer maintenant l'extrémité avant de la tige de perçage 100 dans la masse de bouchage préalablement injectée dans le canal du trou de coulée 10. Si la longueur de la tige de perçage 100 qui dépasse les mâchoires 54 en direction opposée du trou de coulée 10 est inférieure à la course "C" du deuxième piston hydraulique 32, tel que c'est le cas sur la Figure 4, le dispositif de manutention 200 amène la tige de perçage suivante 100' axialement dans le prolongement de l'axe dudit deuxième canal 42, avant que la deuxième unité de commande hydraulique 52 ramène le deuxième piston hydraulique 32 dans sa position initiale.

Sur la Figure 5 on voit le deuxième piston hydraulique 32 dans sa position initiale. Lors du recul de la deuxième tige de piston 36, l'extrémité avant de la tige de perçage 100', en attente sur le dispositif de manutention 200, a pénétré à travers le cône d'embouchure 46 dans le deuxième canal 44 de la deuxième tige de piston 36. La prochaine étape consiste maintenant à agripper cette tige de perçage 100' à l'aide des mâchoires 54 et à déplacer celle-ci, en actionnant le deuxième piston hydraulique 32, en direction du trou de coulée 10. A l'intérieur du canal 44, 48, 42 l'extrémité avant de la tige de perçage 100' prend maintenant appui sur l'extrémité arrière de la tige de perçage 100 et force cette dernière dans la masse de bouchage préalablement injectée dans le canal du trou de coulée.

Sur la Figure 6 on voit le dispositif de bouchage 12 après l'opération d'introduction de la tige de perçage 100 dans le canal du trou de coulée 10. Il sera noté que l'extrémité arrière de la tige de perçage 100 se situe maintenant dans le premier canal 42 au niveau du piston d'expulsion 24. Pour arriver à cette position, on a naturellement dû imposer à la tige de perçage 100', à l'aide du deuxième piston hydraulique 32, plusieurs déplacements de course "C" en direction du trou de coulée.

La Figure 7 montre une vue en perspective du dispositif de bouchage 12 avec son dispositif de manutention des tiges de perçage dans l'état de la Figure 5. Le dispositif de manutention 200 comprend une paire de bras fixes 200, une paire de bras pivotables 204 et un moyen d'entraînement 206 pour les bras pivotables 204. Son fonctionnement est décrit à l'aide des Figures 8 à 11.

Les bras fixes 202 servent à supporter une réserve de plusieurs tiges de perçage 100, 100', 100''. Ils définissent un plan incliné sur lequel les tiges de perçage sont agencées parallèlement l'une contre l'autre, leur axes étant perpendiculaires à la pente du plan incliné. Il sera noté que la plus basse de ces tiges de perçage est retenue par des rebords 208 des bras fixes 202. Chacun des bras pivotables 204 comprend à son extrémité libre une sorte de siège ou de crochet 210 pour recevoir une seule tige de perçage. Un de ces sièges 210 est de préférence équipé d'un organe de préhension, par exemple une pince, permettant d'immobiliser la tige de perçage axialement jusqu'à ce qu'elle soit engagée dans le canal 44 de la deuxième tige de vérin 36. Devant chacun de ces sièges 210 est de plus agencé un élément saillant 212. Ces éléments saillants 212 sont conçus et agencés de façon à pénétrer par un pivotement des bras pivotables 204 entre la tige de perçage 100, retenue par les rebords 208, et la tige de perçage 100', directement en contact avec la tige de perçage 100, à soulever la tige de perçage 100 au-dessus du rebord 208 et à la faire tomber dans les crochets 210 (cf. Figures 8, 9 et 10).

Sur la Figure 10, la tige de perçage 100 est supportée par les crochets 210 des bras pivotables 204 et de préférence immobilisé par l'organe de préhension susmentionné. Les bras pivotables sont ensuite pivotés dans la position de la Figure 11 dans laquelle la tige de perçage 100 est supportée dans le prolongement, axial du deuxième canal 44 du dispositif de bouchage 12. Dans cette position la tige de perçage 100 peut être agrippée par les mâchoires 54 intégrées dans la tige de piston 36, lorsque cette dernière est sortie complètement du cylindre 28.

Dans ce qui précède on a uniquement décrit l'injection de la masse de bouchage dans le trou de coulée 10 et l'introduction d'une tige de perçage 100 dans la masse de bouchage préalablement injectée. Pour ouvrir le trou de coulée et former son canal d'écoulement, il faut naturellement pouvoir retirer la tige de perçage 100 de la masse de bouchage durcie dans le trou de coulée 10. Cette opération peut être avantageusement réalisée par le dispositif décrit plus haut, dans lequel on a intégré un deuxième moyen de préhension dans la première tige de piston 34, de préférence à proximité immédiate de l'embouchure du premier canal 42 dans la chambre de bouchage 20. Il s'agit par exemple d'une paire de mâchoires 56 identiques aux mâchoires 54, mais orientées dans le sens opposé; c'est-à-dire que les mâchoires 56 se déplacent obliquement en direction du nez de bouchage 18 vers l'axe du premier canal 42 pour mordre dans la tige de perçage 100 pénétrant dans ce canal 42. Cette paire de mâchoires 56 permet de transmettre à une tige engagée dans le premier canal 42 un important effort de traction en direction opposée du trou de coulée 10. Elle est avantageusement actionnée hydrauliquement à travers un canal 57 qui la relie, à travers la première tige de piston 34, à une deuxième chambre de pression du vérin 26. Il s'agit plus précisément de la chambre de pression dont la mise sous pression fait reculer le premier piston hydraulique 30. Ainsi les mâchoires 56 sont automatiquement actionnées à la fermeture pour agripper la tige de perçage lorsque le premier piston 30 est déplacé vers l'arrière. Des ressorts assurent le relâchement des mâchoires 56 lorsque ladite deuxième chambre de pression n'est plus sous pression.

Grâce à cette deuxième paire de mâchoires 56 on peut accoupler le premier piston 30 à l'extrémité de la tige de perçage 100 en saillie par rapport au trou de coulée. En imposant au premier piston 30 un mouvement de recul de course "C" en direction opposée du trou de coulée, on arrive ainsi à dégager la tige de perçage 100 d'une première longueur "C". On peut ensuite ouvrir les mâchoires 56 et ramener le piston hydraulique 30 à l'avant pour agripper la tige de perçage 100 une deuxième fois avec les mâchoires 56 et pour la dégager d'une deuxième longueur "C" et ainsi de suite. On peut cependant aussi agripper 1 ' extrémité arrière de la tige de perçage à 1 ' aide des mâchoires 56 et reculer le dispositif de bouchage 12 complet à l'aide du support 14 pour retirer de cette façon la tige de perçage 100 de la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée. Bien entendu, on pourrait aussi ramener le dispositif de bouchage dans sa position de garage immédiatement après avoir introduit la tige de perçage 100 dans le trou de coulée 10. L'extraction de la tige de perçage se ferait alors à l'aide d'un autre moyen.

Claims (13)

1. Dispositif pour le bouchage d'un trou de coulée comprenant un nez de bouchage (18) définissant un axe de bouchage, une chambre de bouchage (20) prolongeant axialement le nez de bouchage (18) pour recevoir une masse de bouchage (22), un piston d'expulsion (24) de la masse de bouchage (22) ajusté dans la chambre de bouchage (20), un premier vérin hydraulique à double effet agencé dans le prolongement de l'axe de bouchage derrière le piston d'expulsion (24), ce premier vérin hydraulique étant connecté au piston d'expulsion (24) de façon à pouvoir déplacer ce dernier dans la chambre de bouchage entre une position arrière et le nez de bouchage et vice versa, un premier canal (42) pour le passage d'une tige de perçage (100)r ce premier canal traversant dans le prolongement dudit axe de bouchage le piston d'expulsion (24) et ledit premier vérin hydraulique, caractérisé par un deuxième vérin hydraulique à double effet agencé dans le prolongement de l'axe de bouchage derrière ledit premier vérin hydraulique, ce deuxième vérin hydraulique étant muni d'un deuxième canal (44) pour le passage d'une tige de perçage (100) qui le traverse dans le prolongement dudit axe de bouchage, par des moyens de commande (50) pour imposer audit deuxième vérin un mouvement de va-et-vient entre une position de fin de course arrière et une position de fin de course avant et vice versa, et par des premiers moyens de préhension (54) déplaçables par ledit deuxième vérin dans l'axe de bouchage, ces premiers moyens de préhension (54) permettant d'agripper et de relâcher à volonté une tige de perçage (100) introduite dans ledit deuxième canal (44) afin de la pousser, par des courses successives dudit deuxième vérin entre sa position de fin de course arrière et sa position de fin de course avant, dans l'axe de bouchage à travers ledit deuxième canal (44) et ledit premier canal (42) en direction du nez de bouchage (24).

2. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 1, caractérisé par des deuxièmes moyens de préhension (56) déplaçables dans l'axe de bouchage par ledit premier vérin, ces deuxièmes moyens de préhension (56) étant agencés de façon à pouvoir agripper et relâcher successivement une tige de perçage (100) introduite dans ledit premier canal (42).

3. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier vérin et ledit deuxième vérin forment un double vérin (26) comprenant un cylindre commun (28) agencé axialement derrière la chambre de bouchage (20), ledit cylindre (28) ayant une première extrémité axiale faisant face à la chambre de bouchage (20) et une deuxième extrémité axiale qui est opposée à ladite première extrémité axiale, un premier piston hydraulique (30) ajusté dans ce cylindre (28), ce premier piston (30) ayant une première tige de piston (34) sortie de façon étanche de la première extrémité dudit cylindre (28) et étant connectée dans la chambre de bouchage (20) rigidement au piston d'expulsion (24), un deuxième piston hydraulique (32) ajusté dans ce cylindre (28), ce deuxième piston (32) comprenant une deuxième tige de piston (36) qui est sortie de façon étanche de la deuxième extrémité du cylindre (28), ledit premier canal (42) pour la tige de perçage (100) traversant axialement ledit premier piston (30) et la première tige de piston (34), ledit deuxième canal (44) pour la tige de perçage (100) traversant axialement ledit deuxième piston (32) et la deuxième tige de piston (36).

4. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 3, caractérisé en ce que soit le premier piston (30), soit le deuxième piston (32) porte un manchon axial (40) qui est engageable de façon axiale et étanche dans une cavité axiale correspondante aménagée dans le piston opposé, ledit manchon axial (40) définissant, dans le prolongement de l'axe de bouchage, un canal intermédiaire 48 qui relie ledit premier canal (42) audit deuxième canal (44).

5. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon l'une quelconque des revendication 1 à 4 caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de préhension comprennent une paire de mâchoires (54) agencées symétriquement autour dudit deuxième canal (44) et déplaçables obliquement, en direction opposée de la chambre de bouchage (20), vers l'axe dudit deuxième canal (44) de façon à mordre dans une tige de perçage (100) introduite dans ce deuxième canal (44).

6. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 5, caractérisé en ce que les mâchoires (54) sont actionnées hydrauliquement à travers un canal hydraulique (55) du deuxième vérin, de façon à provoquer leur fermeture lorsque lesdits moyens de commande imposent audit deuxième vérin un mouvement en direction de ladite position de fin de course avant.

7. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon l'une quelconque des revendication 2 à 6, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de préhension comprennent une paire de mâchoires (56) agencées symétriquement autour dudit premier canal (42) et déplaçables obliquement, en direction du nez de bouchage (18), vers l'axe dudit premier canal (42) de façon à mordre dans une tige de perçage (100) introduite dans ce premier canal (42).

8 Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 7, caractérisé en ce que les mâchoires (56) sont actionnées hydrauliquement à travers un canal hydraulique (57) du premier vérin, de façon à provoquer leur fermeture lorsqu'on impose audit premier vérin un mouvement en direction de ladite position arrière.

9. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon l'une quelconque des revendication 1 à 8, caractérisé en ce que le premier canal (42), qui définit une embouchure dans la chambre de bouchage (20), est munie d'un organe d'obturation (49) permettant de fermer cette embouchure pour empêcher la masse de bouchage (22) de pénétrer dans ledit premier canal (42).

10. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit organe d'obturation est un clapet pivotable (49), s'ouvrant en direction de la chambre de bouchage (20).

11. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon l'une quelconque des revendication 1 à 10, caractérisé par un dispositif de manutention (200) conçu pour supporter une tige de perçage (100) axialement dans le prolongement dudit deuxième canal (44), de façon qu'une extrémité de la tige de perçage (100) ainsi supportée puisse être saisie par lesdits premiers moyens de préhension (54) lorsque ledit deuxième vérin se trouve dans sa position de fin de course arrière.

12. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit dispositif de manutention (200) des tiges de perçage comprend des bras de support fixes (202) permettant de supporter plusieurs tiges de perçage (100, 100', 100''), lesdits bras fixes (202) définissant un plan incliné sur lequel les tiges de perçages (100, 100', 100'') sont agencées parallèlement l'une contre l'autre, leur axes étant perpendiculaires à la pente du plan incliné, et la tige de perçage la plus basse (100) étant retenue par des rebords (208) des bras fixes (202), des bras de manutention pivotables (204) définissant un siège (210) pour recevoir une seule tige de perçage (100), lesdits bras de manutention pivotables (204) comprenant chacun un élément saillant (212) conçu de façon à soulever par pivotement des bras de manutention (204) la tige de perçage (100) retenue par lesdits rebords (208) au dessus de ces derniers et de la faire tomber dans ledit siège (210), et des moyens d'entraînement (206) pour pivoter lesdits bras pivotables (204) entre une position inférieure dans laquelle une tige de perçage (100) supportée dans ledit siège (210) est située dans le prolongement axial dudit deuxième canal (44) et une position supérieure dans laquelle ledit élément saillant (212) soulève une nouvelle tige de perçage (100f) au dessus desdits rebords (208).

13. Dispositif de bouchage d'un trou de coulée selon la revendication 12, caractérisé en ce que les bras de manutention pivotables (204) sont munis d'un moyen de préhension pour immobiliser axialement la tige de perçage dans ledit siège (210).