Brevet FR2080856A1 — publié le 19711126

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Claude FUMINIER, est relative au revêtement des moules de fonderie et, plus particulièrement, aux dispositifs pour amener à partir d'un récipient d'alimentation et répandre sur la surface interne d'un 5 tel moule ou coquille, un produit de revêtement liquide tel qu'un mélange de silice et de bentonite en su5nension_dans.1'eau. Un produit de revêtement de' ce genre a toujours tendance à déposer. Les dépôts solides s'agglutinent en bouchons, obstruent les conduits d'alimentation aussi bien que l'appareil de projec-10 tion du produit de revêtement dans le moule. Cet inconvénient est particulièrement sensible lorsque l'appareil de projection est un pistolet de pulvérisation du genre des pistolets de peinture. La technique connue prévoit une circulation continue dans les conduits de distribution, y compris le pistolet de projection, afin 15 d'assurer un brassage constant du mélange et d'éviter une stagnation favorable à la décantation et au dépôt des particules solides. Certains dispositifs connus fonctionnent à pression constante d'alimentation en mélange liquide de revêtement. Il en résulte 20 que si les conduits et l'appareil de projection sont obstrués, le débit est réduit ou même complètement arrêté, la pression étant insuffisante pour chasser les dépôts solides. Le débit est donc irrégulier. D'autres dispositifs utilisent une pompe volumétrique, géné-25 ralement à membrane, poi}r alimenter sous pression l'appareil de projection en produit liquide de revêtement. Le débit est alors pulsatoire et le produit liquide est projeté en couches de revêtement d'épaisseur irrégulière. L'invention a pour objet un dispositif de revêtement de 50 moules de fonderie,perfectionné en vue de supprimer les divers inconvénients rappelés ci-dessus. Ce dispositif, du type qui comporte un récipient d'alimentation en produit liquide de revêtement, une pompe de circulation, un appareil de projection, un conduit d'alimentation entre le 55 récipient, la pompe et ledit appareil de projection, et un conduit de retour de cet appareil au récipient, est caractérisé en ce que sur le conduit d'alimentation est monté en série un échangeur de pression à membrane, relié, d'un côté de la membrane, au récipient d'alimentation en produit de revêtement et à l'appareil de 70 06117 2080856 projection et, de l'autre coté de la membrane, à un conduit de fluide de commande sous pression annulable, un régulateur de débit étant monté en série sur ce dernier conduit. Grâce à cet agencement, le débit du mélange liquide de revê-5 tement est constant et réglable; même s'il y a des obstructions, les dépôts étant d'ailleurs chassés par le flot du mélange liquide de revêtement. Suivant une caractéristique importante de l'invention, l'appareil de projection est constitué par un ajutage à clapet taré 10 communiquant directement avec le conduit d'alimentation en mélange liquide de revêtement et soumis a l'action antagoniste d'un ressort de fermeture. Ainsi, au lieu d'être actionné par un fluide auxiliaire comme les appareils de projection ou pistolets connus, l'appareil de 15 projection est, suivant l'invention, actionné directement par le mélange liquide de revêtement. Il en résulte qu'il est de construction beaucoup plus simple et moins encombrante , ce qui facilite son introduction dans les cavités de moules de faibles dimensions. 20 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à.titre d'exemple: la Pig. 1 est une vue schématique du dispositif suivant l'invention; 25 la Pig.'2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de l'appareil de projection; la Fig. 3 est un diagramme montrant des courbes de variation du débit Q de produit liquide de revêtement en fonction du temps (t); 30 la Fig. 4 est une vue schématique à plus petite échelle que celle de la Pig. 1 du dispositif suivant l'invention, appliqué à l'alimentation en parallèle de plusieurs appareils de projection; la Fig. 5 est une vue schématique d'une variante de dispositif de commande de l'échangeur de pression. 35 Sur ce dessin, un certain nombre d'organes ou appareils connus et disponibles-dans le commerce sont représentés de manière symbolique. Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Fig. 1 et 2, le dispositif selon l'invention est destiné à l'application d'un 70 06117 3 2080856 produit de revêtement D consistant en un mélange de silice et de bentonite ou produit analogue en suspension dans l'eau, sur la surface interne d'une coquille A de coulée par centrifugation, montée sur galets 3 en vue d'obtenir au moins une couche de revê-5 tement C protégeant le métal liquide (de la fonte par exemple) contre un refroidissement trop rapide. Le mélange de revêtement à l'état liquide, contenu dans un récipient d'alimentation 1, déposant plus ou moins suivant sa composition, ce récipient 1 comporte un agitateur 2 -à hélice rota-10 tive pour brasser le mélange en permanence. Un conduit 3 d'alimentation sur lequel est montée en série une pompe de circulation b, par exemple du type volumétrique, part du récipient 1 pour aboutir à un échangeur de pression 5. Cet échangeur comporte une membrane souple 5a qui sépare 15 deux chambres, l'une 5^ contenant du mélange D refoulé par la pompe, car c'est dans cette chambre 5^ que débouche le conduit 3* l'autre 5° contenant un fluide de commande qui peut être de l'huile. De préférence, une vanne 6 du type à membrane est montée en série sur le conduit 3, au voisinage et à l'amont de l'échangeur 5. 20 Par la suite, on décrira successivement: le circuit d'alimentation de l'appareil de projection en mélange liquide de revêtement; le circuit de retour de tout ou partie du mélange au récipient 1; 25 le circuit de fluide de commande de l'échangeur de pression 5. De la chambre 5 part un conduit d'alimentation 7, relié à une lance 8 de l'appareil de projection de revêtement. Plus précisément, le conduit 7 est raccordé à une tubulure 9 (Fig» 2) d'alimentation, fixée à 3'intérieur de la lance 8. Celle-ci a une 30 longueur correspondant à celle de la coquille A. Elle se termine par un ajutage 10 à orifice de coulée 11 et à clapet 12, rappelé par un ressort taré 13 en position de fermeture. Un conduit de 8i * retour (14-14 ) de tout ou partie du mélange part de la lance 8 pour aboutir au récipient 1. Lorsque le clapet 12 est ouvert, la 35 tubulure 9 d'alimentation communique avec l'orifice de coulée 11. Par contre, lorsque le clapet 12 est fermé, la communication est interrompue et le mélange liquide D ne peut circuler que vers le conduit de retour (l4-l4a). Comme on le verra plus loin, le clapet 12 se trouve soumis aux actions antagonistes du mélange liquide D 70 06117 4 2080856 sous pression et du ressort taré 13. Ce ressort est tel que le clapet n'est soulevé de son siège que lorsque la pression du mélange atteint une valeur supérieure à une certaine valeur p définie plus loin. 5 La lance 8 est animée d'un mouvement de va-et-vient relatif par rapport à la coquille A, parallèlement à l'axe X-X de cette coquille A, pendant la rotation de celle-ci, en vue d'appliquer le revêtement C sur toute la surface de cette ûoquille. La coquille peut être fixe longitudinalement et la lance mobile suivant 10 X-X, mais, bien entendu, la lance 8 peut aussi être fixe et la coquille A animée d'un mouvement de va-et-vient. Le circuit de retour du mélange liquide D au récipient d'alimentation 1 comporte donc le conduit (l4-l4a) partant de la lance 8 et aboutissant au récipient 1. Sur ce conduit sont montés en 15 série une vanne 15, de préférence du type à membrane, au voisinage de l'appareil de projection ou, du moins de la lance 8, et un clapet à ressort taré 16. Ce clapet est destiné à créer-une légère perte de charge pour permettre le remplissage de la chambre 5b quand la vanne 15 est ouverte. 20 Un autre conduit de retour 17 est branché entre le conduit d'alimentation 3* en amont de la vanne 6, et le conduit (l4-l4a) en court-circuitant l'appareil de projection (8-10). Il est destiné à assurer la libre circulation, du mélange liquide de revêtement quand la vanne 6 est fermée. Sur le conduit 17 est monté en série 25 un clapet à ressort taré 18, destiné à créer une légère perte de charge pour permettre le remplissage de la chambre 5° quand la vanne 6 est ouverte. Le circuit de fluide de commande de l'échangeur de pression 5 comporte un conduit d'amenée d'huile 19, sur lequel est branché un 30 régulateur de débit 20. Le conduit 19 débouche à la"partie supérieure de la chambre 5° de l'échangeur qu'il relie -à un réservoir d'huile 21. A la partie supérieure de ce dernier débouche un conduit d'air 22. Celui-ci peut être relié à .travers un distributeur à tiroir 23, de type connu à deux positions a et b,.soit à une 35 source d'air comprimé 24 (.position a), soit à un conduit d'échappement à l'atmosphère 25 (position b). Suivant que le distributeur 23 est en position a (Fig. 1) ou en position b, le conduit d'air 22, le réservoir d'huile 21 et la chambre 5° sont sous pression ou non. La pression de l'air comprimé est. P; cette valeur P est supé-40 rieure la valeur p précitée (par exemple": p=3 bars- et P=J bars). 70 06117 5 2080856 Le fonctionnement est le suivant. 1°) Au repos, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas lieu d'appliquer un revêtement C, les vannes 6 et 15 sont ouvertes et le distributeur à tiroir 23 est en position b de mise à l'échappement du conduit d'air 22 qui communique avec le conduit 23. 5 La pompe de circulation 4 refoule sous pression le mélange liquide, en partie vers l'échangeur 5 et en partie dans le conduit 17. Du conduit 17, le mélange liquide retourne au récipient 1 par le conduit l4a. De l'échangeur 5j le mélange liquide circule dans le conduit 7» la tubulure 9» la lance 8 et le conduit de retour 10 (l4-l4a) vers le récipient 1. Dans le conduit 3* la chambre 5^> les conduits 7, 9, 14 et 17 jusqu'en amont des clapets 16 et 18 et, bien entendu, dans la lance 8 de l'appareil de projection,le mélange liquide se trouve à une certaine pression p, cependant que dans le conduit l4a, en 15 aval du clapet 16 et dans le conduit 17, en aval du clapet 18, le mélange liquide D se trouve à une pression p' inférieure à p , la perte de charge (p - p') étant causée par les clapets tarés 16 et 18. C'est d'ailleurs grâce à cette perte de charge, donc aux clapets 16 et 18, que le mélange D est à ladite pression p en amont 20 des clapets de retenue. La pompe et les clapets de retenue 16 et 18 sont choisis tels que la pression p ait une valeur telle que la force exercée par le mélange D sur le clapet 12 dans le sens de son ouverture, à 1'encontre du ressort_13* est inférieure à la force de tarage 25 de ce ressort. Cependant, cette pression p doit être suffisante pour refouler la membrane 5a et l'huile vers le réservoir 21 et pour rem- u plir la chambre 5 en produit liquide de revêtement D. La pression p doit également être suffisante pour chasser les bouchons qui 30 pourraient se former dans les conduits. Par exemple, la pression p peut être, comme déjà précisé, de l'ordre de 3 bars. Le clapet 12 de l'appareil de projection restant donc fermé, le mélange D circule de façon continue en circuit fermé en passant par tous les conduits qui sont irrigués. Ainsi s'effectue un bras-35 sage continu du mélange D et sont évités les dépots de particules solides. 2°) En service, c'est-à-dire lorsqu'une coquille A est en place pour recevoir au moins une couche C de revêtement, on ferme les vannes 6 et 15 et on met le distributeur 23 en position a de 70 06117 6 2080856 mise sous pression du circuit d'-air 22 par communication avec le conduit 24. La pompe 4 est alors séparée de l'échangeur de pression 5 et de l'appareil de projection (8-10) et débite le mélange cl liquide D en circuit fermé dans les conduits 3> 17 et 14 . Ainsi 5 continue à s'effectuer un brassage continu du mélange D et une irrigation des conduits,qui empêchent les dépôts de se former. Cependant, l'échangeur de pression 5, dont la chaifobre 5 est emplie de mélange liquide D, se trouve alors soumis à une pression d'huile P, sensiblement supérieure à la pression p de la 10 période de repos. Cette pression P de l'huile dans la chambre 5e provient de celle de l'air comprimé du réservoir 21 et du conduit Q 22 et est transmise au mélange liquide D par la membrane 5 • Elle est par exemple, comme déjà précisé, de l'ordre de 7 bars. Elle est supérieure à la pression de tarage du clapet 12 de l'appareil 15 de projection (rapport de la force de tarage du ressort 13 à la section d'ouverture du clapet). Il ën résulte que l'échangeur 5, fonctionnant comme une poire à injection, refoule le mélange liquide D vers la conduite 7, la tubulure 9 et l'ajutage 10. Le mélange liquide D sous pression P soulève le clapet 12 de son siè-20 ge, coule en jet par l'orifice 11 et s'étale en une couche régulière C de revêtement sur la coquille A, entraînée en rotation. Les avantages principaux du dispositif sont les suivants: Grâce à l'échangeur de pression 5 de construction et de fonctionnement très simple, un débit régulier et réglable de mélange 25 liquide D obtenu par le régulateur de débit 10 e-st assuré par l'orifice 11 de l'appareil de projection. En particulier, l'échangeur 5 refoulant le mélange liquide D comme une poire d'injection, remplace avantageusement une pompe volumétrique à fonctionnement pulsatoire,non seulement par l'économie sensible de prix de re-30 vient, mafe encore par la régularité du revêtement C appliqué sur la coquille A. En effet,, dans le cas de refoulement direct par pompe de circulation pulsatoire, au lieu d'être appliqué à débit régulier, le revêtement C est appliqué par giclées périodiques, au rythme de fonctionnement de la pompe pulsatoire (revêtement 35 d'épaisseur variable), alors que dans le cas de l'injection par l'échangeur 5* le débit est régularisé (revêtement d'épaisseur constante). Ceci est illustré par le diagramme de la Fig. 3 représentant les variations de débit Q (en ordonnées) en fonçtlon du temps _t 70 06117 ' 2080856 (en abscisse). La courbe I en trait plein est celle d'un débit obtenu avec une pompe pulsatoire. La courbe II, en traits interrompus, est celle d'un débit obtenu avec une pompe pulsatoire combinée avec un amortisseur de pulsations. Le débit reste pulsa-5 toire . Les courbes I et II sont obtenues aves des dispositifs connus. La ligne droite horizontale III représente la constarce du débit obtenu avec le dispositif suivant l'Invention. Grâce au conduit de retour 17, le mélange D est brassé et le conduit 3 ainsi que la partie l4a du conduit de retour, située en 10 amont du récipient 1, sont constamment irrigués, même en période de service où le récipient 1 et la pompe 4 sont isolés de l'appareil de projection par la fermeture des vannes 6 et 5. Ceci évite les occlusions. Grâce notamment à la copbinaison de l'échangeur de pression 15 5 et du conduit d'huile 19 avec le conduit 7, et plus particulièrement au fait que la pression du liquide de revêtement n'est pas la même en période de repos (p) et en période de service (p), la modification de pression est utilisée pour actionner directement l'appareil de projection (8-10) en laissant son clapet 12 fermé 20 ou en provoquant son ouverture, ce qui permet une simplification considérable de l'appareil de projection par rapport aux pistolets connus actionnés à l'aide d'un fluide auxiliaire. L'ajutage 10, simple et robuste, peu sensible aux obstructions et facile à entretenir, remplace avantageusement le pistolet de type connu à 25 aiguille ou pointeau deu. régulation, avec ou sans pulvérisation, dans lequel se posent des problèmes d'étanchéité et de protection du mécanisme contre le mélange liquide de revêtement D. En outre, l'ajutage 10 est d'un faible encombrement, ce qui facilite son introduction dans des coquilles A de petit diamètre. 30 En cas d'obstruction, la pression p du mélange est largement suffisante pour décoller et entraîner les dépots qui sont à nouveau dissous dans le récipient 1. Grâce au régulateur de débit d'huile 20, le débit de mélange liquide de revêtement D est ajusté suivant l'épaisseur de revête-35 ment C désirée. Suivant la variante représentée à la Fig. 4, plusieurs appareils de projection à lance 8 et ajutage 10 sont branchés en parallèle sur le conduit d'alimentation 3. L'invention permet, dans ce cas, d'utiliser une pompe unique 4 de circulation et 70 06117 2080856 autant d'échangeurs de pression 5 (d'un prix de revient beaucoup moins élevé que la pompe 4) qu'il est prévu d'appareilsde projection (8-10). Dans la technique connue, au contraire, pour que chaque appareil de projection (8-10) eut un débit moyen, oscillant 5 autour d'une valeur constante, il faudrait autant de pompes 4 que d'appareils de projection, car il n'est pas possible de diviser en parties égales le débit d'une pompe unique à l'aide des appareils connus (étrangleurs) en raison des dépôts de particules solides qui modifient les caractéristiques de débit des appareils. 10 Suivant la variante de la Fig. 5* au lieu que l'huile alimen tant l'échangeur de pression soit prise, comme sur la Fig. 1, dans un réservoir 21 sous une pression contrôlée par de l'air comprimé ou non, elle est directement fournie par une pompe 26 débitant sous forte pression à partir d'un réservoir 27, à travers un dis-15 tributeur à tiroir 28 à deux positions ,analogue au distributeur 23. Le régulateur de débit 20 est facultatif si le débit de la pompe 26 est convenablement réglé. L'huile de l'échangeur 5 peut ainsi être mise à la décharge par le distributeur 28 en position de repos ou tien être débitée sous forte pression P dans le conduit 20 19, avec un débit réglé et régularisé par le régulateur 20 ou la pompe 26. La pression P peut être supérieure à 7 bars. Le fonctionnement du circuit de distribution de mélange D est le même que précédemment. . - Suivant une autre variante, l'ajutage de l'appareil de pro-25 jection peut couler directement à l'extérieur par l'orifice annulaire entre le clapet 12 et son siège avec suppression de l'orifice 11. Dans ce cas, le clapet 12 peut être disposé radialement ou obliquement par rapport à la lance 8, comme l'orifice 11 du premIer exemple. 30 II est à noter également qu'au lieu d'avoir des clapets tarés 16 et 18, on peut prévoir des conduits 14 et 17 ayant des portions de diamètres réduits ou encore des étrangleurs réglables. Par ailleurs, l'appareil de projection peut être complété, comme connu en soi, par un conduit d'air de pulvérisation du 35 mélange liquide D et une chambre d'eau de refroidissement. Mais il en résulte bien entendu une augmentation de'1'encombrement. Enfin, le dispositif suivant l'invention est applicable au revêtement de coquilles statiques de fonderie, aussi bien qu'à celui des coquilles rotati/es de centrifugation. 70 06117 m 2080856 REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour le revêtement de moules de fonderie, ce dispositif qui comporte un récipient d'alimentation en produit liquide de revêtement, une pompe de circulation, un appareil de projection du produit liquide, un conduit d'alimentation entre le récipient ou la pompe et l'appareil de projection, un échangeur de pression et un conduit de retour entre l'appareil de projection et le récipient, étant caractérisé en ce que l'échangeur de pression (5) est à membrane (5a) et, monté en série sur le 10 conduit d'alimentation (3—7) est relié d'un côté de cette membrane directement à l'appareil de projection (8—10), et, de l'autre côté de la membrane, à un conduit (19) d'huile de commande sous pression. 2. •» Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en 15 ce que l'appareil de projection (8-10) est constitué par un ajutage à clapet(12) communiquant directement par une tubulure (9) avec le conduit (7) d'alimentation en mélange liquide de revêtement et soumis à l'action antagoniste d'un ressort taré (13) de fermeture. 10 3. — Dispositif suivant l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que sur le conduit de retour (14) est monté en série un clapet taré (l6). 4. — Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'un conduit supplémentaire de retour (17) courcircuitant l'appareil de projection (8-10) est branché en dérivation entre le conduit (3) d'alimentation et le conduit (l4-l4a) de retour du produit liquide au récipient (l), et est séparé de l'échangeur de pression (5) par* une vanne (6). 5. - Dispositif suivant la revendication 4* caractérisé en 3C ce que sur le conduit de retour (17) est monté en série un clapet taré (l8). 6. - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le conduit {19) d'huile de commande de l'échangeur (5) est relié à un réservoir (21) d'huile à la partie supérieure duquel 35 débouche un conduit d'air (22) sous pression annulable qu'un distributeur (23) permet de mettre en communication soit avec une source d'air sous pression (24) soit avec un conduit d'échappement (25). 7. — Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en I m I 70 06117 2080856 ce que le conduit (19) d'huile de commande de l'échangeur de pression (5) est relié à un distributeur à tiroir (28) permettant de le mettre en communication soit avec une pompe (26) débitant l'huile sous pression, soit avec un orifice de décharge.