Brevet FR2042291A1 — publié le 19710212

La présente invention concerne un procédé et une installation pour l'élaboration en continu de produits en série et notamment pour la fabrication de produits céramiques, les opérations d'élaboration allant du moulage à la cuisson. Lors de la fabrication de produits céramiques, par exemple du type à base de silice ou d'alumine, il est nécessaire que les opérations de moulage et d'agglomération par pression soient suivies d'une cuisson qui, selon les produits à obtenir, doit être effectuée à des températures élevées, c'est-à-dire de l'ordre de 1 2000 et même 1 6000 à 1-7000 C. Actuellement ces deux opérations sont en général réalisées de façon séparée, c'est-à-dire que, sur un premier poste de travail, on réalise la compression et l'agglomé- ration des produits, puis on enlève ces produits semi-finis du poste de travail pour les disposer sur la sole du four de cuisson. Le remplissage des matrices et la compression des produits s'effectuent en général à l'aide de dispositifs d'avance pas-à-pas, ce qui entrai ne des pertes de temps considérables et une élaboration souvent défectueuse des produits.De plus, le transfert des produits comprime més et agglomérés sur la sole de cuisson, entrain également une réduction considérable de la qualité des produits définitifs obtenus, ce qui a pour conséquence une proportion considérable de déchets, lorsqu'il s'agit de produits devant satisfaire à des normes très strictes. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé pour l'élaboration en continu de produits fabriqués en série et notamment pour le moulage et la cuisson de produits céramiques, caractérisé en ce qu'on moule les produits dans des matrices tournantes que l'on remplit à l'aide de tettes de distribution tournantes, on comprime la couche de matière disposée dans la matrice, on procède éventuellement à d'autres dépôts et compressions de couches de produits, on évacue le produit comprimé à l'aide d'un dispositif de transfert et on l'amène sur la sole mobile d'un four de cuisson, les vitesses relatives, soit au cours du remplissage des matrices, soit au cours de l'opération de transfert du produit comprim6.sur le sol mobile du fours étant nulles. L'application des principes de cinématique continue au procédé d'élaboration en continu des pro duits fabriqués en série présente de nombreux avantages, d'une part en ce qui concerne l'augmentation de la production par la suppression des temps morts que présentent les dispositifs d'avance pas-i-pas et, d'autre part, en ce qui concerne le niveau de la qualité des produits obtenus par suppression des chocs et des accélérations brutales. Suivant une caraotéristique, l' invention concerne une installation pour l'élaboration en continu de produits fabriqués en sévie et notamment pour le moulage et la cuisson de produits céramiques avec un -four à sole mobile, caractérisée en ce qu'elle comporte un convoyeur rotatif muni de ma trices.réparties sur une périphérie, des postes d'alimentation et de compression disposés sur le -parcours des matrices, ainsi qu'un dispositif de transfert pour amener les produits semi-élaborés du convoyeur sur la sole à l'entrée du four dont la sottie comporte également un dispositif de transfert, les dispositifs d'alimentation et les dispositifs de transfert se déplaçant avec une vitesse relative nulle par rapport aux matrices et à la sole du four, lors du remplissage des matrices ou du transfert des produits. Cette installation permet d'ob- tenir à la sortie du four de cuisson des produits d'excellente qualité, ce qui évite, non seulement l'élimination d'un pourcentage élevé de produits défectueux, mais encore un tri manuel coûteux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les doseurs réglables sont constitués chacun d1au moins deux manchons télescopiques, les manchons inférieurs étant solidaires d'une première plaques alors que les manchons supérieurs sont solidaires d'une seconde plaque, l'ensemble de ces deux plaques étant mobile , alors que la trémie de distribution qui surmonte les doseurs est solidaire de la partie fixe du dispositif d'alimentation. Ces dispositifs de remplissage, selon $l'invention, dont les têtes de distribution sont susceptibles de balayer l'ensemble de la matrice,permettent une bonne répartition de la masse céramique et une bonne homogénéité des produits obtenus; la possibilité du montage d'un certain nombre de dispositifs d'alimentation et de dispositifs de compression sur la périphérie du convoyeur permet d'améliorer cette homogénéité. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le four à sole est un four annulaire, ce qui permet d'avoir une entrde de four située au voisinage de la sortie de celui-ci , ce qui réduit les pertes de chaleur dues au refroidissement de la sole et des plaques de cuisson. L'utilisation d'un four annulaire dont lfentrée est située au voisinage de la sortie permet également de réduire considérablement les détériorations des plaques de cuisson dues aux chocs thermiques. Enfin l'invention concerne également un convoyeur caractérisé en ce qui il est constitué d'un convoyeur préliminaire rotatif pour les supports des produits à traiter , relié à un convoyeur de finissage rotatif, ce convoyeur de finissage étant relié à un barillet de transfert coopérant avec un dispositif de transfert également rotatif, ce barillet ramenant les supports vides vers le convoyeur préliminaire, le barillet de transfert ayant une longueur d'arc entre deux supports consécutifs qui est un sous-multiple de la longueur d'arc entre deux supports consécutifs sur les deux convoyeurs, le nombre de supports du barillet de transfert étant impair. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, dans les dessins ci-joints - la figure 1 représente une vue de dessus schématique de l'ensemble d'une installation selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe schématique, selon II-II de la figure 1, montrant le dispositif d'alimentation ainsi que les pistons fermant les matrices, - la figure 3 représente une vue en coupe diamétrale d'un doseur d'alimentation télescopique, selon r invention, - la figure 4 représente une variante d'une partie de 1' installation, suivant la figure 1. Une installation pour l'élabora- tion en continu de produits fabriqués en série et notamment pour le moulage et la cuisson de produits céramiques, selon l'invention, est constituée par un convoyeur 1 défilant devant des dispositifs d'alimentation 2 et des dispositifs de compression ( non représentés sur la figure et situés entre les dispositifs d'alimentation 2). Bes produits élaborés, transportés par ce convoyeurtls sont évacués à'aide dtun dispositif de transfert 5 amenant lesdits produits sur une sole de cuisson 6 dtun four annulaire 7, la rotation de cette sole annulaire fait pénétrer les produits 8 dans le four, d'o! ces produits ressortent pour dtre amenés par un dispositif de transfert de sortie 9 sur un dispositif d'évacuation 4. Le convoyeur I destiné à la fabrication de produits céramiques, est constitué par un disque muni de matrices 11 périphériques, 1' ensemble étant entraîné en rotation suivant certaines vitesses. Suivant le premier mode de réalisation de l'installation selon l'invention ( figure 1), il est prévu des dispositifs d'alimentation 2 situés extérieurement au convoyeur 1 et distribuant la masse céramique préparée dans les matrices Il; ces dispositifs d'alimentation 2 comportent des têtes de distribution 20 alimentées à partir de doseurs 21, eux-mêmes alimentés par une trémie 22 en forme de haricot, Suivant ce mode de réalisation et comme cela apparat plus clairement sur les figures 2 et 3, les tes de distribution 20 et les doseurs 21 sont solidaires d'un même disque 23 entrainé en rotation autour d'un axe 24, alors que la trémie 22 est solidaire du btti. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu, pour faire varier la quantité de masse céramique distribuée par chaque tête au cours d'un mouvement de révolution complet, de régler la capacité des doseurs 21. De façon plus particulière, ces doseurs 21 sont constitués par deux manchons télescopiques 21a inférieur et 21b supérieur, Le manchon 21a est solidaire de la plaque inférieure 23, alors que le manchon supérieur 21b est solidaire d'une plaque 23' susceptible de se déplacer par rapport à la plaque 23, ces deux plaques 23 et 23' étant entraînées en rotation autour du même axe 24o il apparaît ainsi, de façon évidente, que le volume délimité par ces deux manchons télescopiques 21a et 21b dépend de la hauteur réglable entre les extrémités inférieure et supérieure de ce doseur, les tatas de distributions 20 peuvent être montées télescopiques sur le dispositif de distribution 2 de façon à pouvoir balayer ltensemble de la matrice Il correspondante et assurer une répartition uniforme de la masse. A la suite de ce poste de distribution, il est prévu des opérations de compression de la masse céramique distribuée, ces dispositifs sont uniquement représentés sur la figure 2. De façon plus particulière, les matrices 11 du convoyeur 1 sont, en fait, constituées par des perçages de part en part du disque 10 susceptibles dXetre munies de chemises; ces per çages sont fermés dans la partie inférieure par un piston 12 alors que la partie supérieure est également fermée lors de la compression par un piston supérieur 13o La commande des pistons 12 et 13 peut, par exemple p peut s'effectuer à l'aide de cames fixes sur lesquelles se déplacent les extrémités des têtes des pistons au cours du mouvement de rotation du convoyeur 1. Suivant la position du piston inférieur 12, on peut régler l'épaisseur du produit final obtenu. Le piston inférieur 12 et le piston supérieur 13 sont solidaires de t8tes 121 et 131 mobiles dans un manchon 14 solidaire du convoyeur 1. Comme les expériences ont montré qu'ilétait avantageux de réaliser un produit par 11 étalement et la compression consécutifs de plusieurs couches les unes sur les autres, il est intéressant de prévoir suivant l'épaisseur du produit à obtenir, divers groupes d'alimentation et de compression. Comme, suivant le mode de réali sation.représenté9 les poinçons sont solidaires des mâchoires se déplaçant en même temps que le convoyeur 1 la compression s'effectue à la fin du remplissage de chaque matrice par une commande, soit électromagnétique, soit par came ou analogue.Entre le convoyeur 1 et la sole de cuisson 6s il est prévu un dispositif de transfert 5 amenant les produits finis 3 D réalisés dans les matrices 112 sur la sole 6 du four 70 Le four 7 a. la forme d'une boucle fermée ou anneau par exemple circulaire mais il est évident qu'il pourrait avoir une forme différente d'ellipse ou analogue Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention9 la sole du four 7 est constituée par des plaques de cuisson 61 réfractaires sur lesquelles sont disposés les produits à cuire.La rotation de la sole fait passer les produits 3 au travers du four pour les faire ressortir à ltextré- mité opposée où un dispositif de transfert ae sortie 9 les amène sur un dispositif d'évacuation 4. les dispositifs de transfert 5 et 9~sont de préférence constitués par un corps à plusieurs branches 51, solidaires les unes des autres et susceptibles d'avoir un écart angulaire variable avec les branches voisines; chaque branche est munie9 à son extrémité, d'un organe preneur 52, tel qu'une ventouse, relié à un dispositif d'aspiration dfair ( non représen té), de façon à saisir les produits 3 pour les enlever des matrices 11 et les déposer sur la sole 6. De la même manière, le dispositif de transfert 9 comporte des branches 91 terminées par des organes preneurs 92, par exemple à aspiration qui prennent les produits 3 après leur cuisson, comme cela fut le cas lors de leur introduction dans le four. Le fonctionnement d'une installation, selon l'invention est le suivant le convoyeur 1 tourne dans le sens indiqué par la flèche A D alors que le ou les dispositifs d'alimentation 2 tournent dans le sens des flèches B, de façon à ce que les têtes de distribution se déplacent, au moins pendant un cer tain laps de temps, au-dessus de la matrice il respective, la durée de ces deux cheminements en coïncidence dépendant évidemment de la quantité de masse céramique à déposer dans la matrice 11. Cette masse céramique tombe de la trémie 22, lors du passage des doseurs tëlescopiques 21 au-dessous de celle-ci, jusqu'à remplissage de ces doseurs.Comme déjà mentionné ci dessus9 le volume contenu dans 1ces doseurs peut être réglé simultanément pour tous les doseurs 21 du dispositif d'alimentation 2, en modifiant la hauteur h, c'est-à- dire en soulevant ou en abaissant la plaque 23' ou la plaque 23. A la suite de cette première opé- ration de remplissage, on effectue la compression de la masse céra @mique en abaissant le piston 13 dans la matrice 11. lorsque le pis ton 13 est de nouveau relevé, la matrice Il est prote pour rece- voir une seconde dose de masse céramique qui est elle aussi compri mée avec l'ancienne et ainsi de suite. Te nombre de ces diverses opera- tisons de remplissage dépend de l'épaisseur des produits à réaliser ou de leur qualité, de leur finition, etc... Le produit 3 se pré- sente, à la fin de la dernière compression, sous forme d'un produit dur qu'il est possible de manipuler à l'aide organes preneurs à ventouse 52 pour le déposer sur la sole de cuisson 6. les têtes de distribution 20 du dispositif d'alimentation 2 doivent tourner chacune à une vitesse périphérique moyenne sensiblement identique à celle des matrices il qu'elles remplissent. Cette exigence est encore plus rigoureuse pour le dispositif de transfert 5. En effet, pour que le produit fini présente le moins possible de défauts, il est nécessaire que la tte preneuse 52 ait une vitesse relative nulle par rapport au produit 3, au moment où ce produit 3 est fixé sur la tête preneuse 52 par aspiration0 La seconde opération effectuée par cette tte preneuse 52 ou par le dispositif de trans fert 5 est le dépôt du produit 3 sur la sole 6 ou sur la plaque de cuisson 61. A ce moment, il est également nécessaire quDil y ait une vitesse relative nulle entre le produit 3 et la plaque de cuisson 61o Dans certains cas particuliers9 il est possible de sa tisfaire à ces conditions en utilisant un dispositif de transfert 5 dont les branches sont solidaires les unes des autres et ne peuvent effectuer de mouvements angulaires réciproques. Cependant, dans la plupart des cas, la vitesse périphérique des produits 3 sur le convoyeur 1 est supérieure à la vitesse périphérique de la sole 6 au niveau des plaques de cuisson 61.Dans ces cas, il est nécessaire que les bras 51 du dispositif de transfert 5 puissent, tout en effectuant un déplacement continu, avoir des vitesses de rotation variable; dans ce cas, les bras 51 se déplacent angulairement les uns par rapport aux autres, gråce à des mécanismes de commande et dventratnement connus, non représentés sur les dessins. Suivant une variante de réalisa- tion, non représentée, on prévoit des bras 51 susceptibles de s'allonger, ce qui permet de disposer plusieurs produits 3 côte à côte, par exemple suivant un rayon du four circulaire 7. La figure 4 représente une varian te de réalisation de l'insUiaW selon l'invention9 située en amont du four. Suivant ce mode de réalisation, le convoyeur 41 est constitué par un convoyeur préliminaire 411 et par un convoyeur de finissage 412, les produits 43 allant d'un convoyeur à l'autre, puis étant enlevés du convoyeur de finissage 412 à l'aide d'un barillet de transfert 44 intermédiaire, doù les produits sont évacués par un dispositif de transfert 45 les amenant, par exemple, sur la sole de cuisson 6. Suivant ce mode de réalisation9 le convoyeur préliminaire 411 est constitué par un disque 4111 muni de cavités 4112 pour ltenlratnement des matrices des produits 43. Le dispositif d'alimentation 42 est constitué, comme dans le premier mode de réalisation, par des têtes de distribution non représentées, alimentées à partir de doseurs 421 , de préférence télescopiques, analogues à ceux du premier mode de réalisation et qui reçoivent la masse céramique de trémies 422o Ce dispositif dtalimentation 42 est centré sur le même axe que le convoyeur préliminaire 411 ce qui permet un cheminement en coïncidence des matrices 4113 avec les t8tes de distribution de masse céramique non représentées En effets dans certains cas où les produits sont de haute qualité ou constituentS par exemples des céramiques spécialesg il est nécessaire de remplir régulièrement et lentement les matrices entre chaque compression.Les matrices 4113 passent de ce convoyeur préliminaire 411 sur le e convoyeur de finissage 412 où il est possible de réaliser divers travaux de finissage sur les produits obtenus Cette séparation entre les deux groupes peut être avantageuse 9 lorsque les opérations de finissage sont très précises et nécessitent des appareillages complexes qu'il est avantageux de ne pas multiplier0 les opérations effectuées au cours de cette deuxième étape peuvent être des opérations avec formation de reliefs; de perçages ou analogues, Le barillet de transfert 44 est destiné à permettre l'enlèvement du produit élaboré 43 et le retour des matrices 4115 sur le convoyeur préliminaire 411 O Les convoyeurs préliminaires 411 et de finissage 412 comportent des cavités 4112 pour les matrices 4113.Le barillet de transfert 44 comporte des cavités 441 dont l'intervalle est un sous-multiple de l'intervalle séparant les cavités 4112 sur les deux convoyeurs 411e 412 le nombre de cavités 441 étant impair. De cette façon, et en utilisant l'exemple représenté dans la figure 4, on voit que, dans chaque intervalle délimité par deux matrices consécutives 4113' et 4113" 9 passe une matrice 4113"' qui effectue un mouvement vertical lorsque le convoyeur 412 entre en contact avec le barillet de transfert 440 De cette façon, chaque matrice effectue plus d'un tour sur le barillet de transfert avant d'entre ramenée sur le convoyeur préliminaire 411. La rotation du dispositif de transfert 45 est réalisée de façon que celui-ci prenne les produits dis posés sur les matrices 4113 disposées dans les cavités 441, chaque fois écartées par zle cavité 441 non occupée. La matrice dont le produit a été évacué continue son mouvement de rotation pour passer près du convoyeur de finissage 412 sans entrer en contact avec celui-ci et cette matrice 4113 est prise par le convoyeur préliminaire 4111 au point de contact de ce dernier avec le barillet de transfert 44. Bien entendus l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé pour l'élaboration de produits fabriqués en série et notamment pour le moulage et la cuisson de produits céramiques, selon lequel on moule les produits dans des matrices tournantes que l'on remplit à l'aide de têtes de distribution tournantes on comprime la couche de matière disposée dans la matrice, on procède éventuellement à d'autres dépits et compressions de couches de produits, on évacue le produit com- primé à l'aide d'un dispositif de transfert et on l'amène sur la sole mobile d'un four de cuisson, procédé caractérisé en ce qu'on déplace les produits d'un mouvement continu, au cours de l'ensemble des opérations d'élaboration, les vitesses relatives, soit au cours du remplissage des matrices, soit ati cours des opérations de transfert des produits étant nulles, 20) Installation pour l'élaboration de produits fabriqués en série selon la revendication 1 avec un four à sole mobile caractérisée en ce qu'elle comporte un convoyeur rotatif muni de matrices réparties sur une périphérie, des postes d'alimentation et de compression disposés sur le parcours des matrices, ainsi qu'un dispositif de transfert pour amener les produits semi-élaborés du convoyeur sur la sole, à l'entrée du four dont la sortie comporte également un dispositif de transfert, les différents organes entraL'iant les produits dans un mouvement continu au travers de l'ensemble de l'installation, les dispositifs d'alimentation et les dispositifs de transfert se déplaçant avec une vitesse relative nulle par rapport aux matrices et à la sole du fours lors du remplissage des matrices ou du transfert des produits 30) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les Cispositifs d'alimentation sont constitués par des têtes de distribution alimentées à partir de doseurs réglables remplis lors de leur passage sous une trémie 40) installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les doseurs réglables sont cons titués chacun d'au moins deux manchons télescopiques les manchons inférieurs étant solidaires d'une premiers plaque,alors que les manchons supérieurs sont solidaires d'une seconde plaque, l'ensemble de ces deux plaques étant mobiles alors que la trémie de distribu- tion qui surmonte les doseurs est solidaire de la partie fixe du dispositif d'alimentation. 50) Installation selon la revendication 2 caractérisée en ce que le convoyeur est constitué d'un anneau muni de perçages dont le fond est constitué par un piston, alors que la partie supérieure peut également entre fermée par un piston. 60) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le piston inférieur et le piston supérieur, fermant la matrice, sont solidaires de t8tes se dé- plaçant dans une armature solidaire du convoyeur et tournant avec celui-ci. 70) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de transfert comu porte plusieurs bras dont les extrémités sont munis d'organes pre mursp ces bras pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres en méme temps que le dispositif de transfert effectue un mouvement de rotation d'ensemble, ce qui permet de moduler la vitesse au niveau du convoyeur et au niveau du four de cuisson, afin d'avoir une vitesse relative nulle sur ces deux dispositifs, même si les vitesses périphériques à ces endroits sont différentes. 80) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de transfert comporte des bras télescopiques0 90) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les organes preneurs sont munis de ventouses reliées à un dispositif d'aspiration d'air. 10o) Installation selon la revendication 2 caractérisée en ce que le four à sole est un four annulaire, ce qui permet d'avoir une entrée de four située au voisinage de la sortie de celui-ci 5 pour réduire les pertes de chaleur dûes au refroidissement de la sole, 110) Convoyeur caractérisé en ce qu'il est constitué d'un convoyeur préliminaire rotatif pour les supports des produits à traiter , relié à un convoyeur de finissage rotatif, ce convoyeur de finissage étant relié à un barillet de transfert coopérant avec un dispositif de transfert également rotatif, ce barillet ramenant les supports vides vers le convoyeur préliminaire , le barillet de transfert ayant une longueur dlarc entre deux supports consécutifs qui est un sous multiple de la lon- gueur d'arc entre deux supports consécutifs sur les deux convoyeurs le nombre de supports du barillet de transfert étant impair. -