Brevet FR2085822A1 — publié le 19711231

-1- 2085822 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de préparation continue de matière granuleuse, par exemple de sable de fonderie, notamment en vue d'assurer son mélange, sa désagrégation, son broyage et son refroidissement. 5 On connaît déjà des procédés du type précité dans lesquels on utilise une combinaison de dispositifs mélangeurs, de désagrégation et de refroidissement, les dispositifs mélangeurs connus comportent par exemple des récipients servant à recevoir la matière à mélanger et dans lesquels tournent les organes mé-10 langeurs tels que par exemple des outils d'agitation, les dispositifs de désagrégation, appelés également aérateurs, sont pourvus d'une centrifugeuse de sable qui a pour effet de désagréger la matière granuleuse et de la refroidir. Pour accélérer le refroidissement du mélange granuleux, on 15 utilise souvent des ventilateurs à l'aide desquels un courant d'air est dévié sur la masse du mélange, de sorte qu'il s'effectue tin échange thermique renforcé entre le courant d'air et la matière de mélange située à une température encore relativement élevée et sortant d'une installation de fonderie. 20 On a rencontré un inconvénient du fait que les différents dispositifs servant à préparer la matière granuleuse sont reliés entre eux par des éléments d'entraînement, ce qui introduit une dépense de construction relativement grande pour réaliser la combinaison des différents dispositifs qui ont en outre un encombre-25 ment important. l'invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif pour la mise en pratique du procédé, à l'aide desquels on peut éviter les inconvénients affectant la combinaison de dispositifs décrite plus haut. 30 Suivant l'invention, le problème est résolu à l'aide d'un procédé de préparation continue de matière granuleuse, par exemple de sable de fonderie, notamment en vue d'assurer son mélange, sa désagrégation, son broyage et son refroidissement, procédé dans lequel la matière granuleuse est transportée dans au moins 35 un de deux récipients mis en rotation et en oscillation, est mélangée puis est éjectée des deux récipients par centrifugation, pendant une rotation relative des deux récipients, à travers un intervalle de forme annulaire séparant les deux récipients en COPY 71 11573 -2- 2Q85822 vue de sa désagrégation, de son "broyage et de son refroidissement. le dispositif pour la mise en pratique du procédé est caractérisé en ce qu'il comprend deux récipients pouvant tourner 5 l'un par rapport à l'autre, destiné à contenir la matière granuleuse et dont au moins un peut être mis en vibration, les récipients séparés l'un de l'autre par un intervalle comportant deux ouvertures placées en regard l'une de l'autre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention se-10 ront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de préparation de matière granuleuse ; 15 - la figure 2 est une coupe d'un second exemple de réalisa tion qui comporte deux dispositifs tels que celui de l'exemple de la figure 1 ; un dispositif étant placé au-dessus de l'autre ; - la figure 3 est une coupe d'un troisième exemple de réa-20 lisation d'un dispositif de préparation qui comporte deux récipients pouvant tourner dans des directions opposées, séparés l'un de l'autre par un intervalle annulaire et dans lesquels sont placés des éléments transporteurs ; - la figure 4 montre la disposition et l'agencement d'un 25 outil d'agitation-et de mélange pouvant être mis en vibration dans une direction horizontale et en rotation et qui est monté dans un récipient du dispositif de préparation ; - la figure 5 montre la disposition et l'agencement d'un outil d'agitation-et de mélange pouvant être mis en rotation et 30 en vibration dans le sens vertical et qui est également monté dans un récipient du dispositif de préparation. Dans lè premier exemple de réalisation représenté sur la figure 1,' un récipient 4 de forme tubulaire appartenant au dispositif de préparation est relié rigidement à un châssis 2. Au-35 dessus de l'ouverture supérieure 3 du récipient 1, il est prévu un dispositif transporteur 4 à l'aide duquel la matière granuleuse à préparer, ou bien le sable de fonderie 5, est introduit dans le récipient 1 par l'ouverture 3« le récipient 1 présente 71 11573 3- 2085822 de préférence un élargissement dirigé vers le bas de manière à obtenir un meilleur glissement de haut en bas de la, matière granuleuse se trouvant dans le récipient 1. Le châssis 2 est relié, d'une manière non représentée en détail, à un dispositif d'en-5 traînement 6 d'outils d'agitation et de mélange 7 qui peuvent être mis en rotation et simultanément en vibration dans une direction verticale et/ou dans une direction horizontale, comme cela est indiqué sur les figures 4 et 5* Les outils d'agitation et de mélange 7 peuvent être agencés différemment en fonction 10 des conditions d'utilisation, comme cela est bien connu. On peut par exemple utiliser des outils d'agitation et de mélange en forme de barres, de râteau, ou également en forme de spirale. L'ouverture inférieure 8 du récipient fixe 1 est placée, en regard d'un récipient 10 en forme de bac qui peut être mis en 15 rotation et en vibration, qui comporte une ouverture supérieure 9 et dont la paroi latérale 11 est séparée par- un intervalle annulaire 12 de la paroi latérale correspondante 13 du récipient 1. Le récipient 10 est entraîné par un moteur 14 et il est monté de manière à osciller sur un arbre 15. La position de l'arbre 20 15 peut être choisie sélectivement de manière que le récipient 10 puisse osciller par rapport au récipient 1 dans une direction horizontale et/ou verticale en cours de rotation, comme cela est indiqué par la ligne en traits mixtes de la figure 1. La position du récipient 10 et du moteur 14 accouplé à ce dernier 25 peut être modifiée à l'aide d'éléments■de fixation 16 guidés flans des trous oblongs 34 du châssis 2, par exemple des goujons associés à des écrous, dans une direction verticale en vue d'établir une largeur désirée pour l'intervalle annulaire 12. Le châssis 2 se prolonge à sa partie inférieure par une paroi cy-30 lindrique 17 contre laquelle est projetée par accélération la matière granuleuse de manière à passer dans l'intervalle annulaire 12 dans la direction de la flèche 18 et à tomber par son poids propre dans un silo, non, représenté en détail. La paroi cylindrique 17 est pourvue d'un recouvrement annulaire 19. Entre 35 le bord intérieur 20 du recouvrement 19 et,la paroi extérieure du récipient 1., il est prévu un intervalle annulaire 21 par l'intermédiaire duquel de l'air peut s'écouler dans la direction des flèches 24' dans une chambEje annulaire 22, sous l'impulsion 71 11573 -4- 2085822 d'un ventilateur 23, de. manière à refroidir la matière granuleuse. Dans le procédé de préparation continue de matière granuleuse par exemple de sable de fonderie, cette matière est ini-5 tialement introduite à l'aide d'un dispositif transporteur 4 dans le récipient fixe 1 de manière à toSftber dans le récipient 10 en forme de bac et à s'accumuler dans le récipient 1. Après que la matière a atteint une hauteur de remplissage prédéterminée dans le récipient 1, l'opération de mélange est amorcée par 10 enclenchement des outils d'agitation et de mélange 7 et ensuite le récipient en forme de bac 10 est mis en rotation à une vitesse relativement grande de manière à exécuter par rapport à l'axe vertical des mouvements de rotation et/ou de vibration excentrique. Ainsi, le mélange granuleux 5 est projeté vers l'exté-15 rieur par centrifugation en passant par l'intervalle annulaire 12 de largeur réglable et en direction de la paroi cylindrique 17 et il est divisé simultanément de la manière désirée, en particules individuelles, la paroi 17 peut être formée de préférence d'une matière élastique d'enveloppement (matière plasti-20 que, etc...). Avec le récipient 10 en forme de bac et à section droite en U représenté sur la figure 1, on obtient par rotation et vibration de ce récipient qu'il se produise à la partie inférieure du récipient tubulaire 1, dans lequel le mélange de 25 grains 5 est soumis à un mouvement de centrifugation vers l'extérieur, un frottement entre les grains du mélange. En conséquence, ce mouvement de frottement entre les grains produit une désagrégation des liants et des matières d'addition et simultanément une séparation des différents grains. Pendant le proces-30 sus de centrifugation du mélange de grains qui sort de l'installation dé fonderie à une température relativement élevée; il se produit un échange de chaleur avec l'air plus froid entourant les grains et par conséquent un refroidissement du mélange de grains. Pour augmenter l'action de refroidissement, on peut en-35 clencher le ventilateur 23 à l'aide duquel de l'air est propulsé dans la direction des flèches 24 au travers de la masse de grains sortant en 33 de l'intervalle annulaire 12 par centrifugation. 71 11573 -5- 2085822 Lors de la préparation de masse granuleuse, par exemple de sable de fonderie et de sable à noyaux* de masses de matières céramiques et de matériaux similaires, chaque phase du cycle de préparation a une grande importance du fait que le mélange se 5 composant dans la plupart des cas de grains de différentes grosseurs doit être homogénéisé et doit également être très fréquemment mélangé à des liants et des produits d'addition sous forme pulvérulente, liquide ou pâteuse ou bien doit être mélangé à une combinaison de ces matières, et on doit obtenir par exemple flâna 10 le cas de sable de fonderie également un enveloppement uniforme des grains avec la quantité de liant ajouté, souvent très faible, et dans un temps aussi court que possible. A cet égard, il est nécessaire d'exercer des actions de frottement et de pétrissage à l'intérieur du mélange de grains, c'est-à-dire que l'énergie 15 de préparation introduite doit être transmise aussi complètement que possible à la masse à mélanger. Le mouvement et le frottement des grains entre eux à obtenir, c'est-à-dire la dynamique de traitement superficiel des grains, permet d'obtenir l'homogénéisation et l'enveloppement nécessaires. 20 Ainsi, par exemple, il existe des produits d'addition ou des liants qui produisent une cohésion plus ou moins forte dans la masse préparée du fait de la tension superficielle ou bien d'une action de collage et il est par conséquent nécessaire pour traiter correctement le mélange de désagréger cette masse et de 25 répartir le liant ou les produits d'addition uniformément sur les différents grains. Ces impératifs sont satisfaits en une opération à l'aide du procédé et du dispositif suivant l'invention. On va décrire dans la suite d'autres exemples de mise en 30 pratique du procédé de l'invention. Le second exemple représenté sur la figure 2 est un dispositif de préparation de matière dans lequel il est prévu l'un au-dessus de l'autre deux dispositifs correspondant au premier exemple. Il est ainsi possible de répéter et par conséquent d'optimi-35 ser les opérations d'homogénéisation, de mélange et de centrifugation. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, deux courants de mélanges de grains sont entraînés de préférence dans une directions. 71 11573 -6- 2085822 horizontale en étant déchargés l'un sur l'autre dans deux récipients tubulaires 24, 25 à l'aide de dispositifs transporteurs 26, 27 par exemple des vis sans fin, des pistons, des membranes ou également de l'air comprimé. Les deux récipients 5 de forme tabulaire 24, 25 sont séparés l'un de l'autre par un intervalle annulaire étroit et réglable 12 et ils se déplacent par vibration excentrique et/ou par rotation l'un par rapport à l'autre, comme l'indiquent les flèches 28 et 29 montrant le sens de rotation des récipients 24, 25 et les lignes en traits 10 mixtes 30 définissant l'amplitude de vibration des récipients. Ces mouvements engendrent une action de frottement et de centrifugation qui produisent un frottement dans la masse à préparer et qui assure simultanément son transfert vers l'extérieur et sa désagrégation. 15 Les deux récipients tubulaires 24, 25 peuvent être égale ment inclinés l'un par rapport à l'autre, auquel cas il subsiste entre les extrémités des récipients un intervalle annulaire 12 qui n'a pas une largeur constante. Avec cette dispersion des récipients 24, 25, on peut utiliser la force d'iner-20 tie pour le transport de la matière et pour produire une pression de frottement entre les deux courants de matière. La largeur de l'intervalle annulaire 12 existant, entre les deux récipients tubulaires 24, 25 peut être réglé d'une manière analogue au premier exemple de la figure 1. Pour assurer le refroi-25 dissement et l'aération de la matière granuleuse, il est prévu, de même que dans le premier exemple de la figure 1, un ventilateur 23 à l'aide duquel de l'air peut être introduit par l'intermédiaire de la chambre annulaire 31 et du canal annulaire 21, rfarm le sens des flèches 32 au travers de la m 30 masse de sable 33 sortant par centrifugation de l'intervalle annulaire 12. la figure 4 montre un outil d'agitation et de mélange 7 en forme de râteau qui est entraîné en rotation par le moteur 14 et qui est monté de ma m'ère à osciller horizontalement sur 35 un excentrique, non représenté, cet outil 7 étant disposé dans un récipient de forme tubulaire. La figure 5 représente un outil d'agitation et de mélange en forme de barre qui est entraîné par le moteur 14 en rota- BAD ORIGINAL COPY 71 115/3 -7- 2085822 tion et en oscillation verticale, par exemple à l'aide d'un arbre à came entraîné par le moteur 14. Il est à noter que le montage des outils d'agitation et de mélange 7 sur le moteur 14 peut également être agencé de manière que l'outil 7 exécute en cours de rotation aussi bien un mouvement d'oscillation dans le sens horizontal que dans le sens vertical. Il est possible d'apporter d'autres modifications au mode de réalisation de l'invention décrit pous haut. Ainsi, par exemple, on peut éliminer les différents dispositifs tels que le ventilateur 23 de refroidissement de la matière granuleuse et les outils d'agitation et de mélange 7 lorsque ces dispositifs, qui augmentent l'action de refroidissement et de mélange, s'avèrent superflus par suite d'un trop faible débit de la matière granuleuse. le dispositif convient avantageusement également pour préparer des sables de différentes compositions, par exemple les sables pour moule froid (cold-box) et pour moule chaud (hot-box) ainsi que des sables contenant des liants à durcissement chimique, notamment des résines synthétiques, du verre soluble, du ciment et d'autres liants. 71 11573 -8- 2085822 -■HEÏEJÎICiïIÛSS «ssssss*a=8aa3.it3sssssss«s8s 1°) Procédé pour préparer, notamment pour mélanger, pour désagréger, pour "broyer et/ou pour refroidir une matière granuleuse, notamment un sable de fonderie, caractérisé en ce que 5 la matière granuleuse est transportée dans au moins un de deux récipients mis en rotation et en oscillation, est mélangée, puis est éjectée de ceux-ci par centrifugation, pendant une rotation relative des deux récipients, à travers un Intervalle de forme annulaire séparant les récipients en vue de sa désa-10 grégation, de son broyage et de son refroidissement. 2°) Dispositif pour la mise en pratique du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux récipients pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, destiné à contenir la matière granuleuse et dont au moins un peut être 15 mis en vibration, les récipients séparés l'un de l'autre par un intervalle comportant deux ouvertures placées en regard l'une de l'autre. 3°) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un des récipients a une forme de bac et en ce que l'autre 20 récipient a une forme tubulaire. 4°) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que-les deux récipients ont une forme tubulaire. 5°) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 3» caractérisé en ce que le récipient tubulaire s'élargit en direc-2^ tion du récipient en forme de bac. 6°) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu des outils d'agitation et de mélange qui sont mis en rotation et en oscillation et qui sont montés dans au moins un récipient. 30 7°) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu en chacun des récipients tubulaires un dispositif transporteur qui entraîne la matière granuleuse à préparer en direction de l'intervalle annulaire séparant les récipients. 35 8°) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que-les deux récipients tubulaires sont inclinés l'un par rapport à l'autre. 71 11573 -9- 2085822 9°) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un ventilateur dont l'orifice est dirigé vers la masse de matière granuleuse projetée par centrifugation hors de l'intervalle annulaire. 10°) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 3 à 8, caractérisé en ce qu'un dispositif agencé suivant l'invention est placé au-dessus d'un autre dispositif suivant l'invention.