Brevet FR2183868A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un procédé pour mettre sous pression des liquides, en particulier un métal en phase liquide. Un métal en phase liquide peut être mis sous pression dans un cylindre par le déplacement d'un piston longitudina- lement à l'intérieur du cylindre sous l'influence d'une pression hydrauligae. loutefois, il est très difficile de maintenir un joint efficace entre le piston et le cylindre, en particulier lorsque le métal fondu est de- faible viscosité. Par exem- ple, le plomb fondu a une viscosité correspoeidant approximativement au tiers de celle de l'eau. Selon la présente invention, un dispositif de transmission de pression colporte une chambre pour contenir un premier liquide, la chambre comprenant une sortie pour le premier liquide et une entrée communiquant avec un canal contenant un liquide intermédiaire interposé entre le premier liquide et un second liquide de mise sous pression, le liquide intermédiaire ne pouvant pas se mélanger avec les premier et second liquides qu'il sépare. De préférence, la chambre de stockage comporte une entrée commandée par un clapet pour y admettre le premier liquide. I1 est préférable que le second liquide soit une huile minéraie. Le liquide intermédiaire peut être appliqué directement ou indirectement aux autres liquides. S'il est appliqué directement, il ne doit pas etre miscible avec les autres liquides et la disposition physique de l'appareil doit entre telle qu' ' un liquide de plus faible densité soit placé au-dessus d'un liquide de plus grande densité.Si le liquide intermé di@ire est appliqué indirectement au premier liquide,il est possible de disposer un court bouchon de séparation entre le premier liquide et la liquide intermédiaire,ou bien un separa t,cjr flexible, par exemple un soufflet,peut être utilisé pour permettre le déplacement physique des liquides et empêcher leur mélange. L'invention peut- être utilisée par exemple pour pomper des liquides corrosifs ou des pâtes de suspensions abrasives à basse température ou bien des mati ares plastiques fondues. Dans ce cas, il est possible d'utiliser un liquide intermédiaire ne comprenant qu'une seule substance. Par exemple, le mercure peut être utilisé comme liquide intermédiaire entre un premier liquide comprenant de l'acide nitrique et un second liquide comprenant de l'huile minérale. Toutefois les circonstances peuvent exiger que le liquide intermédiaire comprenne deux substances mutuellement non miscibles en série, une première substance en contact avec le second liquide et une seconde substance en contact avec le premier liquide. Une telle disposition peut être nécessaire par exemple lorsque l'invention s'applique au pompage d'un métal fondu ou à la transmission d'une pression à ce dernier pour lequel deux substances peuvent être nécessaires pour établir un gradient de température convenable. Une première substance convenable est le mercure et une seconde substance convenable est un sel fondu. Commodément, le canal destiné au second liquide sous pression et au liquide intermédiaire comprend une partie en U la chambre de stockage du premier liquide et une branche de la partie en U voisine de ladite chambre étant placées dans une chambre de chauffage de manière que lorsque le premier liquide est un métal en fusion, le liquide intermédiaire comprenne un sel fondu, le métal contenu dans la chambre et le sel contenu dans ladite branche pouvant entre maintenus à l'état fondu. Avantageusement, on prévoit des détecteurs pour contrôler la position de l'interface entre le second liquide sous pression et le liquide intermédiaire afin d'indiquer le niveau du premier liquide dans la chambre de stockage. Commodément, le détecteur est un transducteur monte le long d'une partie convenable de la pXRrtie en U du canal. pression L'invention concerne également un appareil de mise sous/ destiné à dis.ibuer continuellement un premier liquide sous une pression détarminéa, l'appareil comportant deux circuits comme décrit plus haut qui sont ont en parallèle, les sor ties des deux circuits pouvant entre mis en communication par l'intermédiaire de vas avec Im conduit de sortie commun, la disposit::Lon étant telle qu'en service, les deux circuits fonctionnent de manière déphasée, le premier liquide étant déchargé de la chambre de stockage d'un circuit dans le conduit pendant qu'une certaine quantité du premier liquide est introduite d'une source d'alimentation dans la chambre de stockage de l'autre circuit. L'invention concerne en outre un appareil d'extrusion comprenant an appareil de mise sous pressicll, de préférence comme défini plus haut, le premier liquide étant un métal an fusion, et dans lequel le conduit de sortie dudit appareil communique avec une entrée d'un dispositif d'extrusion auquel est associé un dispositif de codage de manière que le métal en fusion provenant de l'appareil de mise sous pression puisse être déplacé à travers le dispositif, transformé à l'état solide et extrudé du dispositif d'extrusion à un débit sensiblement constant. Avantageusement, l'appareil d'extrusion comporte un détecteur de température à la sortie du dispositif d'extrusion et un débitmètre pour détecter le débit du produit extrudé à partir du dispositif, le détecteur de température et le débimétre transmettant-des signaux à un dispositif de com- mande à réaction à boucle fermée de manière que la température et le débit du métal extrudé soient comparés avec les paramètres voulus de température et de débit et que des si- gnaux d'erreur provoquant la compensation appropriée de la pression du liquide de mise sous pression dans les circuits de transmission de pression de maniere à ajuster la pression du métal en fusion dans les chambres de stockage et de circuit et par conséquent la température du métal en fusion à la sortie du dispositif d'extrusion. L'invention concerne en outre un procédé de mise sous pression d'un premier liquide contenu dans une chambre de stockage ayant une sortie pour ce premier liquide, le procédé consistant a' utiliser un liquide intermédiaire entre les premier et second liquides et en contact avec ces derniers, le liquide intermédiaire ne pouvant pas se mélanger avec les premier et second liquides et à appliquer une pression au second liquide yDour qu'elle soit transmise par le liquida intermédiaire au premier liquide de manière que ce premier liquide sot mis sous pression pour être refoulé par la sortié et à partir de la chambre.Le procédé convient pour extruder un métal en appliquant une pression à un métal en fusion contenu dans une chambre au moyen d'un liquide intermédiare disposé entre le métal en fusion et un second liquide de mise sous pression et au contact de ces derniers, la chambre comprenant une sortie pour le métal en fusion, en dépla çant le métal sous pression à travers un dispositif d'extrudé sien, en détectant la température du métal à la sortie de ce dispositif d'extrusion, en détectant le débit du produit extrudé à partir du dispositif, en comparant la température et le débit du métal avec des paramètres voulus et en provoquant une compensation appropriée de la pression du-liquide de mise sous pression de manière à ajuster la pression du métal liquide dans la chambre et la température du métal à la sortie du dispositif d'extrusion. L'invention concerne un produit extrudé qui est produit par un appareil ou par un procédé selon l'invention comme défini plus haut. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels Les figures 1, 2 et 3 représentent des parties successives de l'appareil. En examinant tout d'abord un seul circuit de transmission de pression, le circuit comporte une chambre cylindrique 10 destinée à contenir un premier liquida, dans ce cas du plomb fondu 11. L'extrémité inférieure de la chambre comporte une entrée 12 commandéc par un clapet et une sortie 13 commandée par un clapet, pour le passage du plomb. A l'extrémité supérieure du la chambre 10 se trouve une entrée 14 qui communique avec un canal 15 comportant une partie 16 en U de plus grand diam@tre que le reste du canal. Du côté de la partie en U éloignée de la ch@mbre 10, le canal l5 est relié à un manomètre 17 et une servo-valve 18 à débit proportionnel de manière que le canal puisse être relié par des conduits d'alimentation et de retour à une source d'un second liquide, dans ce cas une huile minérale sous pression 19 par exemple sous une pression de 350 bars.Entre le plomb en fusion et l'huile minérale est interposé un liquide inter médiaire comprenant une première substance telle du mercure 21 qui est en contact avec l'huile sous pression et une seconde substance telle qu'un sel fondu 22 qui est en contact avec le plomb. Le sel constitue un tampon de fluide d'entrée entre le mercure et le plomb- et le mercure isole le sel de l'huile minérale et établit un gradient de température entre le sel et l'huile.Un flotteur 23 est disposé à l'interface du mercure et de l'huile de manière qu'un transducteur 24 in dictateur de niveau puisse déterminer la position de l'inter- face et, par l'intermédiaire dlun dispositif de commande à réaction à boucle fermée, l'admission de l'huile sous pression par 1 'intermédiaire de la servo-valve 18. La chambre 10 et une partie d canal 15 comportant une branche 25 de la partie 16 en U voisine de la chambre sont enformées dans un compartiment de chauffage 26 maintenu à une température de 2540C de manière que le plomb ll et le sel 22 restent à l'état fondu. La chambre 10 et le canal 15 sont dimensionnes de maniè- re que le sel 22 reste toujours dans le compartiment de chauffage 26. Pendant le fonctionnement du circuit, la servo-vaîve 18 est actionnée pour interrompre l'admission de l'huile sous pression et permettre le retour de l'huile à partir du canal 15 pendant l'introduction du plomb fondu dans la chambre ,10 par l'intermédiaire d'une entrée 12 à partir d'un four 27a si tué à ulie hauteur de 3 mètres (pour établir une pression d'environ 3,5 bars), la sortie 1) se fermant automatiquement à cette pression Lorsque le plomb en fusion atteint un niveau prédéterminé dans la chambre 10, ce niveau étant indiqué par la posi -tion du flotteur 23 ct détecté par le transducteur 24, la servo-valve 18 laisse l'huile sous pression entrer dans le canal 15. La pression de l'huile (350 bars) est ainsi appliquée au mercure 21 et transmisc par l'intermédiaire du sel fondu 22 au plomb en fusion 11 contenu dans la chambre 10, la pression fermant l'entrée 12 et refoulant le plomb de la chambre par la sortie 13. Lorsque le niveau du plomb dans la chambre 10 tombe à une hauteur prédéterminée et est détectée indirectement par le transducteur 24, la servo-valve 18 in terrompt l'admission de l'huile sous pression. Le circuit de transmission de pression assure ainsi la mise sous pression à l'intérieur d'une chambre et le déplacement hors de cette dernière d'un métal fondu sans hysteri- sis ou pièce mécanique mobile susceptible de s'user. L'installation convient pour des métaux autres que le plomb et peut être utilisé pour mettre sous pression l'alumi- nium ou l'étain par exemple. Il est également possible d'utiliser d'autres matières appropriées pour le liquide intermédiaire; par exemple le mel- cure peut être remplacé par le produit "Cerromatrix" (28,5 de Pb, 48,0/ de Bi, 14,5% de Sn, 9 de Sb) ou le métal "Woods" (50% de Bi, 25% de Pb, 12,5% de Cd, 12,5% de Sn). Un appareil de mise sous pression destiné à distribuer continuellement un métal fondu sous une pression déterminée comporte deux circuits conune décrit plus haut disposés en parallèle comme indiqué sur les dessins, des parties du second circuit analogues à celles du premier étant désignées par les mêmes numéros de référence mais auxquels on a ajouté la lettre "a'. Les entrées 12, 12a commandées par des clapets sont reliées au conduit d'admission commun 27 par lequel le plomb fondu es-t introduit à partir du four 27a situé à une hauteur de 3 mètres. Les sorties 13, 13a commandées par des clapets sont reliées à un conduit commun de sortie 28 qui est enfermé dans le compartiment de chauffage 26 pour maintenir le plomb contenu dans le conduit 28 à l'état fondu. Un manomètre 29 est relié au conduit 28 après le sortie du second circuit. Les deux servo-valves i8, 18a à débit proportionnel sont reliées à la source 19 d'huile sous pression par des conduits communs d'alimentation et de retour. I1 est prévu des circuits de commande par lesquels lorsque la chambre de chaque circuit est remplie à 100% de sa caparité, une pression de base de 95% de la pression d'expulsion est appliquée au plomb. Lorsque le niveau du plomb refoulé à partir de la cham- bre d'un circuit atteint 10? de la capacité de cette dernière, une période de transition commence pendant laquelle la pression appliquée au plomb dans la chambre de l'autre circuit augmente progressiver.1ent de la pression de base de 95 à la pression d'expulsion de 100%; puis la pression appliquée au plomb contenu dans la chambre du premier circuit est progres-sivement réduite.Lorsque le plomb du premier circuit atteint 5% environ de la capacité de la chambre, la période de transition est terminée, la plomb fondu étant alors expulsé de l'autre circuit dans le conduit de sortie 28 à la pression maximale d'expulsion, tandis que la pression imposée dans la chambre du premier circuit est relachée et cette chambre est remplie par le conduit d'admission à 100% de sa capacité après quoi la pression de- base de 95% est réappliquée au plomb. L'appareil de mise sous pression assure ainsi la dls-t-ri.- bution du plomb fondu dans le conduit de sortie 28 à une pres- sion et un débit constants. L'appareil de mise sous pression décrit ci-dessus peut entre utilisé avec un appareil d'extrusion. Le conduit de sor-tie 28 est relié de maniera à communiquer avec une entrée 30 d'un dispositif d'extrusion 31. Ce dispositif 31 comporte une tata extrudause 32 ayant une buse d'extrusion 33 à l'extrémité éloignée de l'entrée 30. La tête 32 peut être considérée comme comportant trois zones : une zone c entra 34, une zone centrale 35 et une zone de sortie 36. Des détecteurs de température ayant la forme de thermo-couple 37 sont disposés dans la tête 32 dans chacune des trois zones. A l'extérieur de la tête 32, chaque zone est délimite par des écrans 38 qui forment des compartiments ouverts 39 autour de la tête. Chaque compartiment 39 renferme un ventilateur 40 qui peut refouler l'air à travers les zones respectives de la tête d'extrusion pour provoquer un refroi- pissement. Chaque ventilateur est commandé par un régulateur continu 41 qui réagit au thermocouple associé. Près de la buse d'extrusion 33 se trouve un bassin d'eau 42 relia à un échangeur de chaleur 43. Au--delà du bassin 42 se trouve un débimètre sous la forme d'un transducteur 44 sensible au déplacement, et un transporteur de sortie 45 destiné à déplacer et dimensionner le produit extrudé. Les thermocouples 37 le transducteur 44 et le transporteur 4-5 font partie d'un dispositif de cor--ana-e à réaction an circuit fermé qui comporte un appareil logique de traitement de données (non représenté). L'appareil d'extrusion peut être utilisé par exemple pour extruder un fil de plomb. Le plomb fondu provenant du conduit de sortie 28 de l'appareil de mise sous pression passe dans la tête d'axtrusion dans laquelle la température du plomb est abaissée, la température régnant dans la zone centrale 35 tombant au-dessous du point de solidification du plomb de sorte que le plomb sort de la buse 33 à l'état solide. Le fil de plomb extrudé passe dans le bain d'eau dans lequel il est entièrement refroidi à la température ambiante puis à travers un élément 44a du transducteur 44 avant de passer fin@lement sur le transporteur 45. La vitesse du transporteur est réglée de manière à assurer une vitesse de sortie constante voulue du fil. Le transducteur 44 contrôle la variation de la position de la boucle du fil formée entre le bain d'eau et le transporteur et les sigraux d'erreur provoquent des co@@ection de débit en modifi@@ la prension imposés au plomb dans les chambres de stockage 10, 10a afin d'effectuer les changements @@@ropriés de la t@mpérature du plomb dans la @use d'ex@@@@@@ 33 p@@r obtenir un débit constant du fil@ de plomb. L'invention s'applique par exemple à la fabrication de masses de plomb pour rideaux, de balles de plomb et au gainage continu de capables, auquel cas un fil métallique formant une âme peut entre introduit dans la tête d'extrusion 32. La présente invention est particulièrement avantageuse pour produire un produit extrudé de plus grade homogénéité que les procédés classiques dtextrusion. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit de transmission de pression, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre destinée à contenir un premier liquide, la chambre comprenant une sortie pour le premier li- quide et un entrée communiquant avec un canal contenant un liquide intermédiaire interposé entre le premier liquide et un second liquide de mise sous pression, le liquide intermédiaire ne pouvant pas se mélanger avec les premier et second liquides qu'il sépare. 2. Circuit'selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre comporte une entrée commandée par un clapet pour y introduire le premier liquide. 3.Circuit selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que le second liquide est une huile minérale. 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide intermédiaire est applique directement aux premier et second liquides, le liquide intermédiaire n'étant pas miscible avec les premier et second liquides, et un liquide de plus faible densité et dispose audessus d'un liquide de plus forte densité. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liquide intermédiaire comprend deux substances non miscibles disposées en série, une première substance é-tant en contact avec le second liquide et une seconde substance étant en contact avec le premier liquide. 6. Circuit selon la revendication 5,caractérisé en ce que la première substance e;t le mercure et la seconde subs- tance est un sel fondu. 7. Circuit selon l'une quelccque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le canal destiné au second liquide sous pression et au liquide intermédiaire comprend une partie en U la chambre contenant le premier liquide et une branche de la ps-rntie en LT située au voisi-name de la chambre se trouvant dans un compartiment de chauffage de façon que, lorsque le promier liquide est un métal en fusion et que le liquide intermédiaire est un sel fondu, le métal contenu dans la chambre et le sel contenu dans ladite branche puissent être maintenus à l'état fondu. 8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que des détecteurs sont prévus pour contrôler la position de l'interiac entre le second liquide sous pression et le liquide intermédiaire de manière à indiquer le niveau du premier liquide dans sa chambre. 9. Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle est un transducteur monté le long du tronçon approprié de la partie en U du canal. 10. Appareil de mise sous pression des à distribuer continuellement un produit liquide à une pression déterminée, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte deux cir-cuits selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 qui sont montés en parallèle, les sorties des deux circuits pouvant communiquer par l'intermédiaire de c].apets avec un conduit commun de sortie, la disposition étant telle qu'en service les deux circuits fonctionnent de manière déphasée, le premier liquide étant évacué de la chambre d'un circuit dans le conduit pendant qu'une certaine quantité du premier liquide est introduite a partir d'une source d alimentation dans la chambre de l'autre circuit. 11. Appareil d'extrusion caractérisé en ce qu'il compor- te un appareil de mise soess pression selon la revendication 10, le premier liquide étant un métal en fusion, et dans lequel le conduit de sortie communique avec une entrée d'un dispositif d'extrusion auquel est associe un dispositif de refroidissement, de manière que le métal en fusion provenant de l'appareil de mise sous pression puisse être déplacé dan ledit dispositif, transformé à l'état solide et extrudé ou dispositif d'extrusion à un débit sensiblement constant. 12. Appareil d'extrusion selon la revendication @@ caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de température à la sor@ie du dispositif d'extrusion et un débimètre pour détecteur le débit du produit extrudé par le dispositif, le détecteur de température et le débimètre faisant partie d'un circuit de commande à réaction à boucle fermé@ de mani@@e que la température et le débit du métal extrudé soient comparés avec des paramètres désirés et que les signaux d'erreur provoquent la compensation appropriée de la pression du liq ide de mise sous pression dans les circuits de transmission da pression de manière à régler la pression du métal fondu dans les chambres des deux circuit? et la température du métal à la sortie du dispositif d'extrusion. 13. Procédé de mise sous pression d'un premier liquide contenu dans une chambre présentant une sortie pour le premier liquide,procédé caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un liquide intermédiaire entre les premier et second liquides et an contact avec ces derniers, le liquide intermé- diapre ne pouvant pas se mélanger avec les premier et second liquides,et à appliquer une pression au second liquide pour la transmettre par le liquide intermédiaire au premier liquide de manière que ce premier liquide soit mis sous pression pour etre refoulé hors de la chambre par la sortie. 14. Procédé de- production d'un métal extrudé,caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer une pression au métal en fusion contenu dans une chambre par un liquide intermédiaire disposé entre le métal en fusion et un second liquide de mise sous pression et an contact avec cen derniers, la chambre comportant une sortie pour le métal en fusion, à déplacer le métal sous pression dans un dispositif d'extrusion, à détecber la température du-métal à la sortie de ce dispositif d'extrusion, à détecter le débit du produit extrudé par le dispositif,. à comparer la température et le débi-t du métal avec les paramètres désirés et à provoquer la compensation appropriée de la pression du liquide de mise sous pression de monière à régler la pression du métal en fusion dans la chair bre et la température du métal à la sortie. du dispositif d'extrusion. 15. Produit extrudé caractérisé en ce qu'il est produit par un appare@l s@lon l'une des revendications 10 et 11 ou par un procédé selon l'une des revendications 13 et 14.