Brevet FR2166146A1 — publié le 19730810

La présente invention concerne le domaine de la fonderie et plus particulièrement la tête à tirer des machines confectionnant les noyaux et demi-moules de fonderie. L'invention peut-être utilisée avec le maximum d'avantages pour les têtes à tirer des machines à confectionner les noyaux et les demi-moules de grandes dimensions et de forme allongée (dont la longueur est de 7 à 5 fois supérieure à la largeur), ainsi que les noyaux constitués par des mélanges de sable et d'argile dont la résistance à l'état humide peut atteindre o,s Kg/cm2. La présente invention peut également être appliquée avec avantages aux têtes à tirer des machines à confectionner les noyaux de fonderie de forme allongée constitués par des mélanges thermoréactifs dans des dispositifs chauffés, par exemple pour confectionner les poutres des pivots dans les wagons ferroviaires. On connait bien des machines comportant des têtes à tirer dans le corps desquelles est montée une douille à tirer pourvue de fentes de forme circulaire, tandis que dans les parois du corps est montée une soupape d'injection envoyant l'air comprimé d'un réservoir dans la douille pour refouler de celle-ci une portion de mélange de moulage. Ainsi sont longues, par exemple les têtes à tirer des machines produites par les Sociétés "Honsberg" et "Roperwerok" modèles H-5, H-12, H-25, H-80, ainsi que les têtes à tirer des machines employées dans les installations T?-20-EW, TF-O-EW de la Société "Roperwerck". 'les têtes à tirer mentionnées plus haut, pourvues d'une soupape d'injection, sont sujettes à toute une série d'inconvénients notables, dont l'un réside dans le fait qu'elles limitent les possibilités de confection de noyaux de fonderie de grandes dimensions, car plus la section de la douille à tirer circulaire est grande plus la section de la soupape d'injection doit être importante. Il en résulte que l'air comprimé est délivré au-dessous de la rangée supérieure des fentes horizontales de la douille à tuer, ce qui réduit l'énergie cinétique du jet de mélange du moulage refoulé de la douille et affecte la qualité du serrage des noyaux. En outre la présence d'une seule soupape d'injection, quelle que soit sa disposition dans le corps de la tête, ne peut assurer le débit régulier du gaz comprimé suivant toute la section de la douille, ce qui réduit également l'énergie du jet de mélange. Parmi les inconvénients des têtes à tirer comportant des douilles circulaires, il faut en outre citer le fait que celles-ci disposent de possibilités limitées de serrage des noyaux de forme allongée, car la densité de serrage des parties du noyau éloignées du centre de la douille est plus faible par suite de la réduction de l'énergie cinétiqué du jet de mélange de moulage et d'air comprimé. Ces têtes limitent en outre l'emploi de mélanges à résistance élevée à l'état humide. On a tenté de supprimer les inconvénients mentionnés, en montant deux soupapes d'injection pourvues chacune d'une commande individuelle (voir par exemple le brevet d'invention R F A NO 972.260 dans la classe B22C.) Cependant comme l'a démontré l'exploitation des machines pourvues de têtes à tirer de ce type, pratiquement une seule des deux soupapes fonctionne, celle dont la résistance au frottement est moins élevée. Be fonctionnement non synchronisé des soupapes d'injection ne permet pas, dans les têtes de ce type, d'obtenir la quantité d'air comprimé qui est nécessaire à l'éjection rapide du mélange. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés. A cet effet l'invention vise une tête à tirer pour machine à confectionner les noyaux et les demi-moules de fonderie, dont l'énergie cinétique, au cours de l'éjection du mélange de sable, permettrait un serrage de bonne qualité des noyaux et demimoules de grandes dimensions et de forme allongée, y compris ceux constitués par des mélanges à résistance élevée à l'état humide, avec réduction simultanée de la dimension des buses d'injection en hauteur, donc avec une réduction des dimensions de l'ensemble de la machine. Cet objectif est atteint grâce à une téte à tirer pour une machine à confectionner les noyaux et les demi-moules de fonderie, du type comportant un corps avec un couvercle supérieur et des parois latérales doubles formant entre elles une enceinte constituant un réservoir d'air comprimé et dans lesquelles sont montées des soupapes commandées envoyant l'air comprimé dans l'enceinte intérieure du corps de la tête, dans laquelle est fixée une douille à tirer comportant des fentes pour le passage dans celle-ci de l'air comprimé, qui ejecté de ladite douille, à travers une buse se trouvant sous la douille une portion du mélange de moulage arrivant périodiquement dans la douille à partir d'une trémie de chargement disposée au-dessus de ladite douille, à travers une fenêtre ménagée dans le couvercle supérieur dudit corps obturé par un volet commandé, ladite tête à tirer étant caractérisée, selon l'invention en ce que la douille à tirer a une section transversale de forme allongée, et en ce que les soupapes d'injection sont montées dans les parois du corps de la tête le long des deux parois relativement longues de la douille, lesdites soupapes étant pourvues d'une commande commune. Une telle solution permet d'utiliser un nombre pratiquement illimité de soupapes d'injection à fonctionnement synchrone et comportant un nombre total optimal (en fonction de la section de douille) d'orifices d'injection disposés à proximité de la rangée supérieure des fentes de la douille, ce qui assure un accroissement instantané de la pression de l'air comprimé dans la douille et crée une grande force d'éjection du mélange de la douille. Selon un mode de réalisation possible de l'invention, la commande commune des soupapes d'injection comprend un vérin disposé à l'extérieur du corps de la tête, du côté de l'une des parois relativement courtes de la douille à tirer, et relié cinématiquement par sa tige à deux arbres de distribution parallèles, montés à l'extérieur du corps de la tête le long des deux parois relativement longues de la douille et disposés à égale distance de ces parois perpendiculairement aux axes des tiges des soupapes d'injection, qui sont reliées cinématiquement aux arbres de distribution correspondants. Une telle solution permet d'assurer le fonctionnement synchrone des soupapes d'injection disposées des deux côtés de la douille à tirer, et de fabriquer des douilles à tirer dont la longueur correspond à celle des noyaux à confectionner Il est préférable que le vérin précisé soit un vérin pneumatique différentiel comportant deux enceintes de diamètres différents dont la plus grande est commandée tandis que la plus petite communique en permanence avec les système d'air comprimé. Une telle solution permet de procéder à l'ouverture des soupapes d'injection pendant des intervalles de temps réduits donc de créer un accroissement instantane de la pression de l'air comprimé dans la douille à tirer. Selon un mode de réalisation possible de l'invention, la liaison cinématique entre le vérin précité et chaque arbre de distribution est assurée par deux leviers dont le premier est fixé au bout de l'arbre de distribution correspondant, tandis que l'autre est articulé en son milieu au corps de la tête et ses extrémités sont reliées par l'intermédiaire de tringles articulées audit premier levier et à la tige dudit vérin. Une telle solution assure la rotation des deux arbres de distribution d'un même angle et par conséquent le déplacement de chaque soupape sur une même distance, ce qui assure un débit régulier de l'air comprimé dans la douille. Il est avantageux que la tige de chaque soupape d'injection soit reliée à l'arbre de distribution correspondant par l'intermédiaire d'une crémaillère ménagée sur son extrémité dépassant du corps de la tête, ladite crémaillère coopérant avec un engrenage fixé sur ledit arbre, et que pour permettre le fonctionnement syncrhone de toutes les soupapes celles-ci emportent des tiges réglablesen longueur. Une telle solution permet de régler la fermeture étanche, par les soupapes d'injection, des orifices ménagés dans les parois intérieures du corps et mettant en communication son enceinte intérieure avec le réservoir, ainsi que de procéder au réglage des soupape' au fur et à mesure de leur vieillissement et de leur usure. Pour permettre le réglage de la longueur des tiges des soupapes, lesdites tiges peuvent être télescopiques et se présenter chacune sous forme d'un corps comportant un canal axial débouchant échelonné dans lequel, du côté de la douille est engagé un coussinet à position réglable, mobile le long de l'axe dudit canal et sur lequel est fixée une bague élastique obturant l'orifice d'injection de la paroi intérieure du corps de la tête, tandis que dans le côté extérieur du canal est engagée une vis de réglage articulée audit coussinet Il est avantageux que le volet précité soit monté avec possibilité de déplacement rectiligne alternatif le long des parois relativement courtes de la douille. Ces déplacements du volet sont réalisés pa-r l'intermédiaire d'un vérin pneumatique, fixé sur le couvercle du corps et dont la tige est articulée au milieu de l'un des côtés longs du volet, tandis que le côté long opposé est articulé à une barre coaxiale à la tige du vérin pneumatique et se déplaçant dans un guidage aménagé dans le couvercle supérieur du corps de la tête. Une telle exécution élimine toute possibilité de gauchissement du volet au cours de ses déplacements, et supprime sa flexion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés qui représentent - la figure 1, une vue schématique d'ensemble de la tête à tirer d'une machine à confectionner les noyaux de fonderie conformément à l'invention - la figure 2, une vue en coupe suivant A-A de la figure 1. - la figure 3, une vue suivant la flèche B de la figure 1. - la figure 4, une vue en coupe suivant C-C de la figure 1. - la figure 5, le détail D de la soupape d'injection de la figure 4 , vue en coupe longitudinale à plus grande échelle. La tête à tirer comporte un corps 1 (figure 1) monté sur des colonnes 2 fixées au bâti de la machine(non représenté). Le corps 1 de la tête comporte des parois latérales doubles 3 (figure 2) formant entre elles une enceinte constituant un réservoir 4 d'air comprime. A l'intérieur du corps 1 de la tête est fixée une douille à tirer 5 comportant des fentes permettant à l'air comprimé de passer dans ladite douille. Selon l'invention la section transversale de la douille 5 a une forme allongée. Sur la bride supérieure du corps 1 de la tête est fixé un couvercle 6 (figure 4), entre cette dernière et le corps se trouve un volet 7 obturant une fenêtre de déchargement ménagée dans le couvercle 6, au cours des mouvements rectilignes alternatifs dudit volet le long de la paroi relativement courte de la douille 5. Sous le volet 7 se trouve un diaphragme 8 appliquant le volet 7 sur le couvercle 6 et sur le corps 1 pour assurer l'étanchéité de ce dernier au moment de l'éjection du mélange. Sur le couvercle 6 du corps, au-dessus de la douille à tirer 5, est fixée une trémie de chargement 9 dans laquelle arrive le mélange de sable de moulage fourni par un dispositif de dosage(non représenté.). Sur les flancs de la trémie 9 sont fixés deux supports 10 et 11. Sur le support 10 se trouve la commande du volet 7, constitué par un vérin pneumatique 12 dont la tige 13 est partie culée par l'intermédiaire d'un axe 14, au milieu du côté long du volet 7. Selon l'invention sur l'autre support 11, est prévu un guidage 15 dans lequel se déplace une barre 16, coaxiale à la tige 13, du vérin pneumatique 12, ladite barre étant articulée par un axe 14 à l'autre côté long du volet 7. Pour prévenir la flexion du volet 7 sous l'action de son propre poids, dans le couvercle 6, sous les côtés courts du volet 7, sont montés, deux par deux, quatre rouleaux 17 sans rebord, sur lesquels se déplace le volet 7. La trémie de chargement 9 est fixée au couvercle 6 du corps 1 par l'intermédiaire d'amortisseurs en caoutchouc 18 (figure 3) un vibrateur (non représenté)pouvant être prévu pour secouer la trémie 9 afin de prévenir le collage du mélange de sable à l'intérieur, de la trémie. Le corps 1 de la tête, de même que la douille à tirer 5, a une section transversale de forme allongée et des parois latérales doubles 3 formant entre elles une enceinte dans laquelle arrive, à travers un orifice 19, l'air comprimé fourni par le système d'air comprime. 'la douille 5 est fixée dans l'enceinte interne du corps 1 de façon qu'entre ses parois intérieures et la douille 5 se forme une enceinte 20 (figure 2) pour le passage de l'air comprimé vers des fentes 21 ménagées suivant tout le périmètre de la douille 5A la partie inférieure de celle-ci les dites fentes sont verticales, tandis qu a sa partie supérieure elles sont disposées horizontalement. Dans les parois latérales du corps 1, à leur partie supérieure, suivant les deux côtés relativement longs de la douille 5 (où se trouvent les fentes horizontales 21); sont percés selon l'invention des orifices coaxiaux dans lesquels sont montés des soupapes d'injection 22. Chaque soupape d'injection 22 se déplace dans un boîtier 23 (figure 5) fixé dans un alésage du corps 1, Pour prévenir les fuites d'air comprimé à l'extérieur du réservoir 4, dans le boîtier 23 sont prévues des bagues d'étanchéité 24, 25. Selon l'invention chaque soupape 22 comporte une tige 26 qui, pour permettre le réglage de sa longueur, est téléscopique et comporte un corps 27 comportant un canal axial débouchant échelonné dans lequel du côté de la douille 5, est engagé un coussinet mobile à position réglable 28, auquel est fixée une bague élastique 29 comportant un cône obturant l'orifice de la paroi intérieure 3 du corps 1, et ouvrant ce dernier pour permettre l'succès de l'air comprimé à la douille 5. Selon l'invention, chaque tige 26 comporte sur son bout extérieur dépassant du corps 1 une crémaillère 30 attaquée par un engrenage 31 calé sur un arbre de distribution 32. A l'intérieur du canal de la tige 26, du côté extérieur du corps 1 est montée une vis de réglage 33 pourvue d'un écrou articulé au coussinet 28 et destinée au réglage de la longueur de la tige 26 afin de régler le fonctionnement synchrone des soupapes d'injection 22 et l'engrènement des dentures de leurs tiges 26. Be nombre de soupapes d'injection 22 est déterminé par la section transversale de la douille à tirer 5, et peut-être pratiquement quelconque. Selon l'invention toutes les soupapes d'injection 22 comportent une commande commune comprenant deux arbres de distribution parallèles 32 (figure 2) montés dans des supports à l'extérieur du corps 1 de la tête, le long des deux parois relativement longues de la douille 5, à des distances égales de celles-ci et perpendiculairement à l'axe des tiges 26 des soupapes d'injection 22. A l'une des extrémités de chaque arbre 32 est fixé un levier 34 (figure 3) relié par une tringle articulée 35 au bnut d'un autre levier 36 monté d'une façon mobile au milieu du corps 1 de la tête et relié à son autre bout, à l'aide d'une autre tringle articulée 37, à la tige 38 d'un vérin 39. Ie vérin 39 est constitué par un cylindre pneumatique différentiel, fixé à l'extérieur du corps 1 au milieu de la paroi relativement courte de la douille 5 et comportant deux enceintes 40 et 41 de diamètres différents dans lesquelles se déplacent deux pistons 42 et 43 de diamètres correspondants. La petite enceinte 40 du vérin pneumatique 39 est raccordée du côté du petit piston 42, à la conduite principale d'air comprimé, tandis que sa grande enceinte 41, située du coté du plus grand piston 43, comporte un tiroir de commande (non représenté). L'enceinte entre les pistons 42 et 43 est mise en communication permanente avec l'atmosphère. La commande commune des soupapes d'injection 22, disposées suivant les deux parois relativement longues de la douille 5 décrite plus haut assure, selon l'invention, le fonctionnement synchrone de toutes les soupapes 22, ce qui permet de créer un accroissement instantané de la pression d'air comprimé dans la douille à tier 5, donc une plus grande énergie cinétique d'éjection du mélange de sable. La tête à tirer conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. Lors de l'ouverture du volet 7, une portion de mélange de moulage se trouvant dans la trémie de chargement 9 arrive dans la douille à tirer 5. 'les soupapes d'injection 22 sont alors fermées. Avant de procéder au remplissage (soufflage) de la boîte à noyaux (non représentée) on ferme le volet 7, après quoi l'air comprimé est envoyé sur le diaphragme 8, qui applique le volet 7 sur le couvercle 6 du corps 1 pour rendre étanche son enceinte interne avant l'ouverture des soupapes d'injection 22. Après l'application, par la table (non représentée) de la machine, de la boite à noyau sur la buse 44, la grande enceinte 41 (inférieure) du vérin 39 est mise en communication avec l'atmosphère , la tige 38 de ce vérin, par l'intermédiaire du système de leviers 34 et 36 et de tringles d'articulation 35 et 37, fait tourner simultanément d'un même angle les deux arbres de distribution 32, Au cours de la rotation des arbres 32, leurs engrenages 31 agissent sur les crémaillères 30 des tiges 26 des soupapes d'injection 22, qui découvrent les orifices de soufflage des parois latérales 3 du corps 1 de la tête ; l'air comprimé du réservoir 4, en passant par ces orifices et par les fentes 21, de la douille à tirer 5, éjecte de celle-ci le mélange de moulage à travers la buse 44 vers la boite à noyaux. Cette éjection du mélange s'effectue instantanément et avec une grande force, de la même façon qu'un tir. Simultanément avec le vidage du réservoir 4, l'en- ceinte de ce dernier est isolée du système d'air comprimé. Après l'éjection du mélange, l'air comprimé est envoyé dans l'enceinte inférieure 41 du vérin 39 de commande des soupapes 22, et celles-ci ferment les orifices de soufflage. L'excédentd'air se trouvant, après le tir, dans la douille 5 est rejeté à l'atmosphère par l'intermédiaire de la soupape d'échappement 45.Ensuite la boite à noyaux est séparée de la buse 44, et le volet 7 est à nouveau ouvert pour permettre une détente préalable de la pression agissant sur le diaphragme 8 de compression du volet 7. Tors de l'ouverture du volet 7, la portion consécutive du mélange est chargée dans la douille à tirer 5 et les opérations décrites ci-dessus se répètent. Bien entendu, l'invention n' est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu ' à titre d'exemple En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant snn esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDiCATIONS 1. Tête à tirer pour une machine à confectionner les noyaux et demi-moules de fonderie, du type comprenant un corps pourvu d'un couvercle et de parois latérales doubles formant entre elles une enceinte constituant un réservoir d'air comprimé et dans lesquelles sont montées des soupapes d'injection commandées envoyant l'air comprimé dans l'enceinte interne du corps de la tête, dans laquelle est fixée une douille à tirer comportant des fentes pour le passage dans celle-ci de l'air comprimé qui éjecte de ladite douille à travers une buse située au dessus de la douille une portion du mélange de moulage arrivant périodiquement dans la douille à partir d'une trémie de chargement se trouvant au-dessus de ladite douille, à travers une fenêtre ménagée dans le couvercle dudit corps et obturée par un volet commandé1 caractérisée en ce que la douille à tirer a une section transversale de forme allongée, et en ce que les soupapes d'injection sont montées dans les parois latérales du corps de la tête le long des deux parois relativement longues de la douille, lesdites soupapes étant pourvues d'une commande commune. 2. Tête suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la commande-commune des soupapes d'injection comprend un vérin monté à l'extérieur du corps de la tête, du côté de l'une des parois relativement courtes de la douille et relié cinématiquement à deux arbres de distribution parallèles montés à l'extérieur du corps de la tête le long des deux parois relativement longues de la douille, et disposés à égale distance de ces parois et perpendiculairement aux axes des tiges des soupapes d'injection, qui sont reliées -cinématiquement aux arbres de distribution correspondants. 3. Tête suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le vérin précité est un vérin pneumatique différentiel comportant deux enceintes de diamètres différents dont la plus grande est commandée, tandis que la plus petite communique en permanence avec la conduite principale d'air comprime. 4. Tête suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la liaison cinématique entre le vérin précité et chaque arbre de distribution est assurée par deux leviers dont le premier est fixé au bout de l'arbre de distribution correspondant tandis que l'autre est articulé en son milieu au corps de la tête et ses extrémités sont reliées par l'intermédiaire de tringles d'articulation audit premier levier et à la tige dudit vérin respectivement. 5.Tête suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la tige de chaque soupape d'injection est reliée à l'arbre de distribution correspondant par l'intermédiaire d'une crémaillère ménagée sur son extrémité dépassant du corps de la tête, ladite crémaillère coopérant avec un engrenage calé sur ledit arbre et en ce que pour permettre le fonctionnement synchrone de toutes les soupapes d'injection, celles-ci comportent des tiges réglables en longueur. 6. Tête suivant la revendication 5, caractérisée en ce que pour permettre le réglage de la longueur desdites tiges celles-ci sont télescopiques se présentant chacune sous forme d'un corps comportant un canal axial débouchant dans lequel du côté de la douille, est engagé un coussinet mobile à position réglable sur lequel est fixé une bague élastique obturant l'orifice d'injection de la paroi du corps de la tête tandis que dans le côté extérieur du canal est engagée une vis de réglage articulée audit coussinet. 7. Tête suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le volet commandé précité est monté avec possibilité de mouvement rectiligne alternatif le long des parois relativement courtes de la douille à tirer. 8. Tête suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le déplacement du volet est réalisé par l'intermédiaire d'un vérin pneumatique fixé sur le couvercle précité et dont dont la tige est articulée au milieu de l'un des côtés longs du volet tandis que de l'autre côté ledit volet est articulé à une barre coaxiale à cette tige et se déplaçant dans un orifice de guidage ménagé dans le couvercle du corps de la tête.