Brevet FR2000042A1 — publié le 19690829

Iiô prê£>&u.vià 1-j.yôiiuivjii coîiz.z*:î&$ ~ua. procédé st isn appareil parsiettaat de vérifier le degré d*humidification à5 mie matièrs en grains, par exemple de sable de moulage. On connaît par exemple un procédé du genre ci-dessus et ua 5 appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé (brevet allemand n° 1.180.084-). le procédé co^mu ess caractérisé par 1s fait que l'on prélève se. continu un échantillon de la aatière en grains qui se trouve dans le mélangeur s" qu'on le tasse et que l'on détermine 10 sur cet échantillon des -caractéristiques de ij-ésistanss liées à la capacité de moulage, les additifs étant alors amenés au mélangeur en fonction des caractéristiques de résistance et de la capacité de moulage déterminées. L'appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé connu est caractérisé par le fait qu'un Eté-15 langeur comporte au moint un organe servant à tasser un échantillon de matière en giûi:is tiré du mélangeur, des moyens de transport de Ieéchantillon tassé, un appareil d0essai servant à déterminer la résistance dû 1®échantillon tassé qui lui est amené, et des moyens propres à amener de façon dosée un additif au 20 mélangeur, les moyens de dosage pouvant itre commandés en fonction de la résistance de 18 échantillon tassé» On a observé que le procédé ci-dessus ne réagit qu'ave© une faible sensibilité au degré d'humidification du_sable, lorsqu'on utilise par exemple le sable déjà relativement sec qui sert 25 généralement dans les machines à mouler automatiques modernes„ Par exemple dans les sables à teneur croissante en bento-nite, l'accroissement de la résistance à la compression à vert est si grand qu'il faudrait régler à nouveau l'appareil d'essai antérieurement connu si l'on traitait un sable présentant une 30 teneur différente en bentonite. L'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil qui permettent de vérifier automatiquement la capacité de moulage du sable de_ moulage indépendamment de sa teneur en liants. 35 Suivant l'invention, on résout le problème grâce à un pro cédé dans lequel, pour vérifier le degré d'humidification de la matière en grains, on mesure la diminution&e hauteur - après tassement — relativement à la hauteur de ïa matière déversée sans tassement. 40 L'appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé est ûs- BAD ORIGINAL^ 69 00059 2000042 ractérisé par un récipient ouvert en haut présentait une haute-ss prédéterminée pour recevoir un échantillon de la matière en grains non tassée, une racle disposée au bord supérieur du récipient et un- dispositif de compression servant à appliquer une 5 pression prédéterminée à la matière en grains qui se trouve dans le récipient, ainsi quç$ar un dispositif de mesure et de réglage en liaison fonctionnelle avec le dispositif de compression, ser= vant à mesurer la diminution de hauteur de la matière en grains tassée relativement à la hauteur de la matière déversée sans tas-10 sement et à régler l'addition d'eau au mélange à préparer. A la différence du brevet allemand n° 1,180,044 dans lequel on détermine des caractéristiques de résistance de la matière en grains pour régler un degré de capacité de moulage, le procédé suivant l'invention tire parti de la propriété que pos-15 sèdent les sables de moulage de présenter, pour une force de compression déterminée, une hauteur finale de tassement très variable, même.quand la teneur en eau ne diffère que de 0,1 Un exemple d'exécution de l'invention est représenté sché~ matiquement par les dessins sur lesquels : 20 la figure 1 montre un appareil servant à déterminer auto matiquement par intermittence la compressibilité et donc le degré d'humidification; la figure 2 montre schématiquement les étapes de travail de l'appareil des figures 1 et 3; 25 la figure 3 est une élévation d'une partie de l'appareil, suivant la ligne III-III de la figure 1 ; la figure 4 est une élévation frontale d'un appareil servant à déterminer automatiquement en continu la capacité de tassement et donc le degré d'humidification; 30 la figure 5 est un plan de l'appareil de la figure 4, et la figure 6 est un graphique montrant, pour quatre mélanges expérimentaux différents, la compressibilité de ceux-ci ou la hauteur finale de tassement que l'on peut atteindres en fonction du pourcentage d'eau. 35 Suivant l'exemple de la figure 1, l'appareil 20 servant à doser les additifs ameaés -au mélangeur 1 et à donner à la matière en grain la capacité de moulage nécessaire se compose d'un tuyau d'amenée 21- dans lequel sont prévues en série des soupapes magnétiques de commande 22, 23» 24, 25 et 26 qui pré-40 sentent différentes grandeurs.de passage. Quand la soupape 22 69 00059 -3- 2000042 est seule ouverte, une quantité relativement faible de l'additif essentiellement formé d'eau est amené de façon dosée au mélangeur 1 par le tuyau 21 et quand les soupapes 23» 24, 25 ®t 26 sont ouvertes, une quantité croissante de l'additif est ame-5 née au mélangeur 1. Les soupapes 22-26 sont commandées en fonction de la capacité de moulage de la matière en grains contenue dans le mélangeur 1, capacité qui est mesurée par le dispositif 20. Pendant le processus de mélange dans le mélangeur 1, de 10 la matière en grains est tout d'abord amenée aux fins de prélèvement d'échantillon, par l'ouverture 2 et par un canal incliné 3» dans des cylindres d'essai 41, 42, 43 et 44 d'un tambour en rotation intermittente, 40. La matière en grains qui glisse le long du canal incliné 3 passe devant une roue à palettes 4 qui 15 est mise en rotation par un moteur 6 alimenté par une source de courant non représentée par l'intermédiaire de conducteurs électriques 5* La roue à palettes 4 sert à briser les amas ou grumeaux de la matière en grains qui est amenée du mélangeur 1 au tambour 40 ou aux cylindres d'essai. 20 Le tambour 40 est solidaire d'un axe de rotation 45 dis posé verticalement, qui est lui-même monté de manière à pouvoir tourner dans le carter 46 d'un train réducteur 48 relié mécaniquement à un moteur électrique 47» Sur le carter 46_est en outre prévu un automate temporisé 49 qui est actionné par l'intermé-25 diaire de quatre cames 50 distribuées uniformément, à la périphérie du tambour 40 et met en marche et arrête par intermittence le moteur électrique 47. Suivant la figure 3, les quatre cylindres d'essai 41-44 solidaires du tambour 40 sont distribués avec espacement uni-30 forme à la périphérie de celui-ci. i. ce propos, il faut remarquer particulièrement que le tambour 40 peut aussi porter tin plus grand nombre de cylindres d'essai si cela apparaît approprié . Par la mise en action de l'automate temporisé 49, le tam-35 bour en rotation 40 est amené à l'arrêt, par mise hors d'action du moteur électrique 47j dans une position où deux pistons 53 et 54 actionnables hydrauliquement sont alignés concentrique-ment sur deux cylindres 41-44- à la fois et peuvent aller et venir dans ceux-ci» 40 Les pistons 53 ®t 54- sont en liaison fonctionnelle par 69 00059 l'intermédiaire de tiges de piston 55 et 56 avec des cylindres de travail 51 et 52 qui sont disposés sur un bâti 60 solidaire du carter 46. Le piston 53 sert à tasser avec une pression constante la matière en grains qui se trouve dans l'un des cylindres 5 d'essai 41-44 tandis que le piston 54- est prévu pour éjecter, par un trou 57 prévu dans le carter 46, la matière tassée par le piston 53. Au bâti 60 est en outre relié solidairement le dispositif doseur 20 qui présente des contacts de manoeuvre 27, 28, 29, 30 10 et 31 situés à des hauteurs différentes et reliés par des conducteurs électriques 32 aux soupapes de commande électromagnétiques 22-26, ces contacts étant actionnés à l'aide d'une glissière de contact 53 solidaire de la tige de piston 55* Au-dessus de la surface supérieure du tambour 40 est disposée une racle 59 soli-15 daire du bâti 60 et qui, pendant que le tambour 40 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, racle de celui-ci la matière déversée au-dessus du bord des cylindres d'essai 41-44 par le canal incliné 3» Sur le carter 46 est disposé un interrupteur 66 qui est 20 actionné par les cames 50 du tambour 40 et qui, par l'intermédiaire de conducteurs non représentés, excite les solénoïdes 64 et 65 de soupapes hydrauliques de commande 62 et 63 prévues sur les cylindres de travail 51 et 52, afin d'alimenter hydraulique-ment les cylindres de travail 51 et 52. Quand par suite de la 25 rotation du tambour 40 assurée par le déclenchement de l'automate temporisé 49 les cames 50 arrivent hors de portée de 1 ' interrupteur 66, l'excitation des solénoïdes 64 et 65 est interrompue, ce qui fait que les soupapes de commande 62 et 63 sont ramenées à leur position initiale et que les pistons 53 et 54- se retirent 30 à leur position initiale au-dessus du tambour 40, par exemple sous l'action d'un ressort. Par la figure 2, on peut voir essentiellement le cycle de travail de l'appareil. Dans la rotation intermittente du tambour 40, Tin échantillon de la matière en grains arrive tout d'abord, 35 par le canal incliné 3s dans l'un des cylindres 41, 42, 43 ou 44. Une fois que l'un des cylindres a été rempli dans un laps de temps déterminé, 1'automate temporisé 49 déclenche la rotation du tambour 40 et fait -tourner celui-ci de 90° jusqu'à ce que le cylindre d'essai arrive à une position alignée coaxialement par 40 rapport au piston 53 et que la matière en grains soit en même Î0ÔÔ042 69 00059 2000042 •ceiayo raclée de la surface du tambour 40 à l'aide de la racle 39 de telle sorte que le sable qui se trouve.dans le cylindre d'essai forme an plan avec la surface supérieure du tambour 40. Après la rotation de 90e du tambour 40, l'interrupteur 66 situé sur le 5 carter 66 est fermé par l'une des cames 50 du tambour 40 et actionne les solénoïdes 64, 65 des soupapes 629 63 j le piston'53 tassant grâce au cylindre de travail 51 1© sable déversé sans tassement dans l'un des cylindres d'essai, en appliquant une pression déterminée, jjusqu' à la hauteur finale de tassement, 10 piston 54- éjectant à nouveau du cylindre d'essai, grâce au cylindre de travail 52, le sable déjà tassé„ Pour faciliter la compréhension, 021 signalera qu8après chaque rotation de 90e dans le sens des aiguilles d'une montres le tambour 40 est arrêté par l'automate 49, que simultanément 15 un échantillon de matiere est amené à 18un des cylindres d'essai 41-44, que 18ëchant-ixlon est tassé dans un autre cylindre e-u que dans un autre cylindre l'échantillon est expulsé à nouveau, et qu:à chaque nouvelle rotation de 90° du tambour 40, le processus décrit se répète. Voir aussi figures 1 et 2. 20 Quand le piston de tassement 53 tasse l'échantillon de ma tière en grains en fonction de la teneur en eau, jusqu'à une hauteur déterminée, la glissière de butée 58 solidaire de la tige de piston 55 et perpendiculaire à celle-ci arrive, selon la hauteur de tassement atteinte par la matière qui se trouve dans cha-25 que cylindre, dans la région de l'un des contacts .27-51 et ferme l'un de ceux-ci, ce qui actionne un solénoïde des soupapes hydrauliques de commande 22-26. Lorsque la matière en grains est très facile à tasser, on obtient une très faible hauteur finale de tassement. Si par con-30 tre on n'arrive qu'à un faible tassement de la matière» on- obtient une grande hauteur finale de tassement. La hauteur finale p minimale de tassement réalisable avec une pression de 10 "kg/cm par exemple constitue une indication montrant que pour atteindre l'état prêt au moulage (manuel) il ne faut pas ajouter d'eau à 35 la matière tandis que par contre la hauteur finale maximale de tassement réalisable à la même pression indique que pour obtenir cet état, il faut ajouter une quantité d'eau relativement grande. Voir aussi le graphique de la figure 6. Quand le piston de tassement 53 atteint par exemple, sui-40 vant le graphique de la figure 6, pour une pression de 10 kg/crn^ 69 00059 ~6" 2000042 et un diamètre de 50 mm dans un cylindre de 100 mm de hauteur totale, une hauteur finale de tassement représentant environ 75?' de la hauteur totale du cylindre, une quantité d'eau relativement grande est amenée au mélangeur 1 par le tuyau 21® Par contres si 5 le piston 53 n'atteint qu'une hauteur finale de tassement d®environ 55 % àe. la hauteur totale du cylindre d!essai3 la matière en grains à.préparer - indépendamment de sa teneur en bentonite -ne nécessite pas d'eau car elle se trouve dans un état prêt ta moulage (manuel). Le degré d'humidificcticsn nécessaire est ré-10 glable grâce à la hauteur finale de tassement„ Le graphique de la figure 6 indique sn abscisses la tensnz-en eau en pourcentage et en ordonnées les pourcentages sur la hauteur totale de 100 mm du cylindre d'e^sei, qui présente dans cet exemple un diamètre de 50 mm0 La courbe 70 correspond à tm 15 mélange d'essai de matière en grains contenant 5 % de fcsntonit© de Bavière. La courbe 71 par contre correspond à un mélange d'essai contenant 7»5 % de bentonite9 la courbe 72 à un mélange contenant 10 % de bentonite et la courbe 75 à un sable utilisa» ble dans la pratique. Les points 7"- indiquent l'état prêt au 20 moulage manuel, d'après l'essai manuel par un. opérateur expérimenté, la matière ayant une hauteur finale de tassement constante et déterminée et une teneur en eau déterminée. On peut voir une caractéristique très importante et avantageuse t à savoir que des sables de moulage présentant différentes teneurs en sr-25 gile liante sont dans un état prêt au moulage aasmel à peu près pour la même hauteur finale de tassement mais pour des teneurs en eau différentes. Les contacts 27-31 sont disposés sur le dispositif doseur 20 de façon telle et reliés par des conducteurs électriques 32 50 aux soupapes de commande 22-26 du tuyau à additifs de façon telle que la soupape de commande 26 qui présente la plus grande ouverture de passage est reliée au contact du haut y 319 et que la soupape de commande 22 présentant la plus petite ouverture de passage est relié au contact inférieur 27 du dispositif doseur 35 20. Les soupapes magnétiques 23, 24 et 25 reliées aux contacts 28, 29, 30 présentent, de bas en haut, des ouvertures de passage croissantes» Si le piston de tassement 53 se trouve à une hauteur relativement faible dans l'un des cylindres 41-44, la glissières 40 de butée 58 qui passe le long des contacts 27-31 et qui est so 69 00059 -7- 2000042 lidaire de la tige de piston 55 actionne le contact 27 et donc, par l'intermédiaire du conducteur J2, la soupape de commande 22 qui a la plus petite ouverture de passage, de sorte que par le tuyau 21, une quantité d'eau relativement faible est amenée au 5 mélangeur 1. Si par contre le piston 53 est à une grande hauteur dans l'un des cylindres 4-1-4-4, la glissière 58 actionne le contact 31 du dispositif doseur 20 et donc, par le conducteur 32, la soupape a «s oormaxiae tÉj4ui a la plus grande ouverture de passage de sorte que par le tuyau 21, une quantité d'eau relative-10 ment grande est amenée au mélangeur 1. Selon le contact 27-31 qui a été actionné par l'intermédiaire du piston de tassement 53 à l'aide de la glissière de butée 58? l'une des soupapes 22- qui présentent: des ouvertures de passage relativement grandes est actionnée de la façon décrite plus haut, de manière à 15 amener au mélangeur 1, par le tuyau 21, en fonction de la hauteur finale de tassement de l'échantillon tassé qui se trouve dans l'un des cylindres 4-1-44-, la quantité d'eau nécessaire pour obtenir l'état prêt au moulage. le mélangeur 1 se compose d'une cuve 7 dans laquelle la 20 matière en grains est mélangée à l'aide de rotors 9 et de socs 10 tournant autour d'un arbre disposé verticalement 8. Bien entendu, dans le cadre de l'invention, il est possible aussi d'utiliser un mélangeur conçu sous une autre forme -si cela apparaît avantageux. 25 L'appareil représenté par les figures 4 et 5> servant à déterminer automatiquement en continu la capacité de tassement et donc le degré d'humidification nécessaire pour obtenir Tin état désiré de la matière en grains, se compose d'un canal 11, d'une courroie sans fin 15 guidée par des rouleaux 12 et 13» 30 soutenue par une plaque 14 et entraînée par un moteur 16,-dans le sens de la flèche 17» à une vitesse de rotation constante. En outre, on a prévu un rouleau 19 pouvant pivoter autour d'un point d'appui 18 pour comprimer la matière qui se trouve sur la courroie sans fin 15, et un dispositif doseur 80 qui se compose 35 de contacts 32-36 et de soupapes magnétiques de commande 75-79 reliées à ceux-ci par des conducteurs électriques 38, présentant des ouvertures de passage de grandeur différente et disposées sur •un tuyau à eau 37 menant au mélangeur 1. le doseur 80 est en liaison fonctionnelle avec le rouleau 19 par l'intermédiaire 40 de deux bras de levier 67 et 68 pouvant pivoter autour du point 69 00059 ~8~ 2000042 d'appui 18 et solidaires l'un de l'autre. Le bras de levier 67 présente une disposition et une structure telle que lorsqu'il pivote autour du point 18, il ferme ou ouvre les contacts 32-36 disposés sur tin support en arc de cercle 69. 5 De part et d'autre de la courroie sans fin 15 sont en ou tre prévues des parois latérales de même hauteur, 81 et 82, qui forment avec la courroie sans fin 15 un récipient à travers lequel la matière en grains est guidée pendant le processus de transport. Au bord supérieur des parois latérales 81 et 82 sont 10 prévus le canal 11 destiné à la matière en grains et une râcle en V, 83, qui râcle jusqu'au bord supérieur des parois latérales 81 et 82 la matière amenée par la courroie sans fin 15, ce qui fait que la couche de matière transportée par la courroie 15 présente une hauteur déterminée et une surface limite supérieure 15 plane. L'appareil décrit ci-dessus, servant à déterminer automatiquement en continu la capacité de tassement et donc le degré d'humidification de la matière en grains, fonctionne comme suit: Du mélangeur 1, un échantillon de la matière en grains est 20 amené en continu, par l'ouverture 2 et le canal incliné 3» (jusqu'au canal 11 et passe simultanément le long de la roue à palettes 4 qui est en liaison d'entraînement avec un moteur 6 alimenté par une source de courant non représentée plus précisément. La roue à palettes 4 sert à briser les amas et grumeaux de l'é-25 chantillon de matière éjecté par l'ouverture 2 du mélangeur. En partant du canal 11, la matière arrive entre les parois latérales 81 et 82 sur la courroie sans fin 15 et est transportée par celle-ci dans le sens de la flèche 17» La matière en grains qui dépasse le bord supérieur des parois latérales est raclée 30 par la râcle 83 de sorte qu'elle forme un plan avec le bord supérieur des parois latérales 81, 82. La couche de matière qui se trouve encore à l'état meuble entre les parois latérales 81, 82 et la courroie 15 arrive par le processu^de transport dans la région du rouleau 19 qui la tasse sous une pression 35 déterminée. Le rouleau 19 pénètre plus ou moins profondément - selon la teneur en eau - dans la couche de matière qui se trouve sur la courroie 15 et actionne les contacts 32-36 reliés par les conducteurs électriques 38 aux soupapes magnétiques 75-79* Les soupapes 75-79» de façon analogue aux soupapes 22-26 40 de l'exemple de la figure 1, présentent des ouvertures de pas 69 00059 -9- 2000042 sage de différente grandeur de sorte que par la fermeture des contacts électriques 32-36, cinq ouvertures de passage de grandeur différente sont libérées sur le tuyau à eau 37• Gomme on. l'a déjà dit, une grande capacité de tassement 5 de la matière en grains indique un faible besoin d'eau et une faible capacité de tassement indique un besoin d'eau relativement grand. Les soupapes 75-79 prévues sur le tuyau 37 présentent, de gauche à droite sur la figure 4-, des ouvertures de passage de 10 plus en plus grandes. Lorsque l'un, des contacts 32-36 du dispositif doseur 80 est actionné à l'aide du levier 67? 18une des soupapes 75-79 est mise en action et libère9 avec son ouverture respective fixée, le passage de l'eau par le tuyau 37 afin de 16amener, dans 15 la quantité voulue, à la matière en grains qui se trouve dans 3.® mélangeur 1. Quand la matière a une plus forte teneur en eau9 la rouleau 19 pénètre de plus en plus profondément dans la couche de matière en grains située sur la courroie sans fin 15 jusqu'à ce que finalement, quand 18 état prêt au moulage (manuel) est 20 atteint, le levier 67 soit temporairement dévié vers la droite par l'intermédiaire du contact 36 du dispositif doseur 80, et que le tuyau 37 soit temporairement fermé. Quand la siccité de la matière qui se trouve dans le mélangeur 1 augmente, le levier 67 est au contraire dévié à nouveau vers la gauche et actionae9 25 selon le degré d'humidification de la matière en grains, l'un des contacts 36-32 de sorte que, de la façon décrite plus hautD la matière située dans le mélangeur 1 peut recevoir automatiquement la quantité d'eau nécessaire pour lui donner l'état désiré0 indépendamment de l'état où elle se trouvait. 30 II faut remarquer particulièrement qu'au sens de 1*inven tion les soupapes et organes de réglage du dispositif doseur 20 et/ou 80 peuvent avoir une structure quelconque et qu'en outre on peut prévoir un nombre plus ou moins grand de soupapes présentant des ouvertures de passage différentes, sur le tuyau qui 35 mène au mélangeur, lorsque cela apparaît avantageux. Un avantage notable du procédé suivant l'invention réside dans le fait que le réglage de l'état prêt au moulage se fait de façon sûre et exacte même quand le sable est dans un état relativement sec. 40 Grâce au procédé suivant 1'inventiont on supprime la dé 69 00059 "°" 2000042 termination subjective du degré d1 humidité d'tui sable de moialac"1 par essai manuel et on effectue cette détermination avec un aprr-reil prévu à cet effet» Le procédé suivant l'invention convient également pour 5 miner des échantillons de sable en laboratoire eu pour déterminer expérimentalement le degré d*hi®idification d8échantillons de sable et pour régler le degré d'humidification de sables util: sés dans des installations de préparation de sable» BAD ORIGINAL 69 00059 -11- 2000042 - REVENDICATIONS - 1 - Un procédé pour vérifier le degré d'humidification d'une matière en grains telle qu'un sable de moulage, caractérisé en ce que l'on mesure la diminution de hauteur après tasse- 5 ment, relativement à la hauteur de la matière déversée sans , tassement. 2 - Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise la valeur déterminée par la mesure de la diminution de hauteur pour régler l'amenée d'eau. 10 3 - Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il'comporte un récipient ouvert en haut présentant une hauteur prédéterminée pour recevoir un échantillon de la matière en grains non tassée, une râcle disposée au bord supérieur du récipient et m dispositif de 15 pression servant ~à appliquer une pression prédéterminée à.la matière en grains qui se trouve dans le récipient, ainsi qu'un dispositif de mesure et de réglage en liaison fonctionnelle avec le dispositif de compression, servant à mesurer la diminution de hauteur de la matière en grains tassée relativement à 20 la hauteur de la matière déversée sans tassement et à régler l'addition d'eau au mélange à préparer. 4 - Appareil selon la revendication 3> caractérisé en ce qu'il comporte au moins un cylindre d'essai ouvert en haut, présentant une hauteur déterminée et destiné à recevoir un échan- 25 tillon de la matière déversée sans tassement et que le dispositif de compression est constitué par un piston de compression disposé au-dessus de ce cylindre et pouvant pénétrer dans celui-ci, relié par une tige de piston à un cylindre de travail, la tige de piston étant en liaison fonctionnelle, par l'intermé-30 diaire d'une glissière de butée, avec un dispositif doseur servant à mesurer la hauteur finale de tassement de la matière et avec tin dispositif servant à régler l'addition d'eau. 5 - Appareil-selon la revendication 3> caractérisé par le fait qu'il comporte une courroie transporteuse sans fin munie de 35 deux parois latérales qui la limitent des deux côtés et qui présentent une hauteur prédéterminée de manière à'recevoir un échantillon de la matière déversée sans tassement, et que le dispositif de compression est formé d'un rouleau disposé au-dessus de la courroie, entre les parois latérales, et qui est en liaison 40 fonctionnelle, par l'intermédiaire de bras pouvant pivoter au 69 00059 2000042 tour d'un point d'appui, avec un dispositif doseur servant à mesurer la hauteur finale de tassement de la matière et un dispositif servant à régler l'addition d'eau.