Brevet FR2155781A1 — publié le 19730525

La présente inventioe,due aux travaux de Monsieur Jean-Louis Yves TRUCHELUT, est relative à un procédé et à une installation destinés au durcissement des moules et noyaux de fonderie en sable, à la résine, par diffusion gazeuse à travers le sable. On contact déjà un procédé de durcissement des moules et noyaux de fonderie en sable à la résine à prise à froid par diffusion dans le sable d'un mélange d'air etd- diméthyléthylamine (ci-après désignée par l'abréviation DMEA). On gagne ainsi un temps appréciable par rapport au durcissement en étuve, mais ce mélange gazeux présente un certain nombre d'inconvénients. Le mélange (air + DMEA) est, en effet, explosif et donc dangereux pour des teneurs en DMEA comprises entre 2 et 9 en masse du mélange. Si l'on dépasse cette teneur de 9 dans le procédé et les installations de type connu à injection de DMEA liquide sous pression de gaz inerte, dans un conduit d'air comprimé, à travers une électrovanne et des robinets, les proportions critiques à risque d'explosion peuvent narre accidentellement en un point de l'installation. I1 n'y a donc que pour une teneur en DMEA inférieure à 2% qu'il n'y a Das de risque d'explosion ou que du moins les risques sont faibles: on est donc obligé de se contenter d'une teneur en DMEA infterieure à 2%.Or le mélange (air + DMEA) a un faible pouvoir de diffusion à travers le sable de fonderie. Etant donné que la vitesse de prise d'un moule ou noyau de poids donné dépend du temps dans lequel on lui incorpore une masse donnée de DMEA, le procédé connu utilisant un tel mélange à moins de 2 de DMEA est donc encore relativement lent. De plus, la DMEA à l'état liquide est corrosive pour tout autre métal ou alliage métallique que l'acier. Elle attaque, en particulier, les joints en matière plastique et en élastomère. Aussi les installations connues de durcissement par un mélange (air + DMEA) sont compliquées, pour tenir compte de ces servitudes, sans pour autant éviter les inconvénients précités. La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de durcissement par diffusion gazeuse, d'éléments de fonderie (moules et noyaux) en sable à la résine, permettant de remédier aux graves inconvénients précités. Ce procédé perfectionné est caractérisé en ce quil consiste à former un mélange gazeux inexplosible de diméththylamine et de gaz carbonique, en faisant barboter le gaz dans la diméthyléthylamirt liquide et à faire passer le mélange gazeux pendant un temps très court à travers l'élément de fonderie à durcir. Suivant une caractéristique importante de l'invention, on utilise un mélange gazeux ayant une teneur très élevée, de l'ordre de 40%, en diméthyléthylamine. Grâce à ce procédé, outre que le mélange n'est pas explosif, son pouvoir de diffusion à travers le sable est bien supérieur à celui des mélanges utilises (air + DMEA) pauvres en DlEA et le temps de durcissement des moules et noyaux est considérablement réduit. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé de durcissement d'éléments de fonderie en sable à la résine. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison: un récipient étanche et fermé en acier; dans ce récipient, une certaine quantité de DMEA liquide ne remplissant que partiellement ce récipient de manière à ménager un espace libre dans le haut du récipient; un conduit d'entrée de gaz carbonique, ce conduit débouchant dans ledit récipient près de son fond; un conduit de sortie d'un mélange gazeux de durcissement formé de gaz carbonique et de diméthyléthylamine, ce conduit partant dudit espace libre du récipient; au moins une enceinte étanche et fermée à laquelle est relié ce conduit de sortie et qui contient au moins un élément de fonderie à durcir et est pourvue d'au moins un orifice de décharge disposé de manière que ledit mélange gazeux ne peut s'échapper par cet orifice qu'en diffusant à travers cet élément; et, sur les deux conduits, des dispositifs de robinetterie pour la commande de l'écoulement respectivement du gaz carbonique et du mélange gazeux. Grâce à cette installation, la DMEA n'est en contact à l'état liquide qu'avec le récipient en acier qu'elle n'attaque pas et les joints desdits appareils de robinetterie sont préservés puisqu'ils ne sont en contact qu'avec le gaz inerte ou le fluide gazeux constitué par le mélange obtenu. D'autres caractéristiques et avantages apparattront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est un schéma illustrant l'installation et le procédé; la Fig. 2 est une vue en coupe verticale de l'appareillage essentiel de cette installation. Suivant l'exemple d'exécution représenté schématiquement à la Fig. 1, l'invention a pour but de durcir rapidement des éléments de fonderie en sable à la résine et, en particulier, des moules ou portions de moule, des noyaux et pièces similaires. Ces éléments sont enfermés dans des réceptacles étanches 1, à raison d'au moins un, e, par feeptacle. Le ou chaque réceptacle 1 est étanche. I1 comporte un ajutage 2 d'entrée du mélange gazeux de durcissement et un ou plusieurs orifices de décharge 3 de ce mélange après sa diffusion à travers le ou les éléments; les orifices de décharge 3 débouchent dans un conduit non représenté allant vers un épurateur thermique où l'excédent de DMEA brûle avec un gaz de ville. Le mélanine gazeux utilisé est un mélange de dimthy1e'thylami- ne (DMEA) et d'un gaz inerte pour cette amine, en l'espèce le gaz carbonique F02, qui, outre son inertie, possède un pouvoir de diffusion élevé à travers le sable de fonderie. On adret le gaz par un conduit 4, le débit étant regle par un mano-détendeur 5, dans le bas d'un récipient 6 étanche, fermé, en acier dans lequel on le fait barboter dans du DMEA liquide 7. De l'espace libre 8 situé au-dessus du niveau supérieur 9 de l'amine liquide, un conduit 10 permet de prélever le mélange gazeux, (gaz + DMEA) et de l'admettre par l'ajutage 2 dans le ou les régep- tacles 1, car on peut traiter chaque élément e à tour de rôle ou plusieurs éléments e en parallèle. Pour chaque réceptacle, il est prévu un raccord en T, 11, que deux électro-vannes 12 et 13 ou moyens similaires de réglage de débit permettent de relier, respectivement au conduit 10 et à un conduit auxiliaire 14 contenant de l'air ou autre fluide gazeux de balayage; cependant qu'un conduit 15 est relié au réceptacle 1 correspondant. On se référera maintenant à la Fig. 2 qui représente plus en détail la partie essentielle de l'appareillage. Le récipient 6 en acier est fermé par un couvercle étanche 16 traversé par le conduit 4 d'arrivée de gaz carbonique sous pression, réglable au moyen d'un mano-détendeur 5. Le conduit 4 se termine juste au-dessusdu fond du récipient 6 et débouche dans le bain 7 de DMEA par un distributeur 17 à double paroi dont la paroi supérieure comporte de très nombreux orifices 18 de sortie de gaz. Sur le couvercle 15 est monté un manomètre 19. Ce couvercle est également traversé par le conduit de sortie 10 dont entrée est donc sensiblement au-dessus du niveau 9 de la DMEA liquide 7, par exemple au ras du couvercle 16. Le conduit de sortie 10 dirige le mélange de gaz carbonique et de DMEA vers le ou les réceptacles 1 à travers l'obturateur réglable 12 et le conduit 15 correspon- dant. I1 est à noter que l'installation de mélange de gaz carbonique et de DMEA peut être proche ou éloignée du chantier de moulage. où se trouvent le ou les réceptacles à éléments e en sable à durcir. D'autres éléments connus de l'installation tels que robinets, soupapes et clapets de non retour ne sont pas représentés, dans un but de clarté. Le fonctionnement est le suivant: 1 . - Formation du mélange gazeux : le mano - détendeur 5 étant ouvert et réglé en permanence , les électrovannes 12 et 13 sont fermées. Le gaz carbonique traverse le bain liquide 7 de DMEA sur toute sa surface, grâce à la répartition par la double paroi 17 et forme avec l'amine un mélange gazeux qui se rassemble à la partie supérieure du réservoir 6, en 8 au-dessus du niveau 9 du liquide. Ainsi dispose-t-on en permanence d'unelcréserve de mélange gazeux dans le récipient 6. 2.- Durcissement des éléments e en sable: pour chaque élément e à durcir, I'électrovanne 13 restant fermée, l'électrovanne 12 est ouverte un temps très court (de l'ordre d'une demi-seconde). Le mélange gazeux est acheminé par le conduit 15 vers le réceptacle 1. Puis 1'électrovanne 12 est fermée et l'électrovanne 13 est ouverte pendant un temps de l'ordre de quelques secondes. L'air sous pression arrivant par le conduit 14 répartit le mélange gazeux dans le moule 1 et rince l'excédent gazeux qui sort par les orifices 3 où il est récueilli et dirigé vers l'épurateur non représenté. I1 est à noter que pendant le temps très court d'ouverture de l'électrovanne 12, le gaz carbonique qui continue d'arriver dans le réservoir 6 reforme automatiquement au-dessus de l'amine liquide 7 une quantité de mélange gazeux correspondant à celle qui vient de sortir par le conduit 10, ce qui rétablit et maintient la pression initiale. A titre d'exemple, pour durcir un noyau en sable à la résine d'un poids de l'ordre de 8 kilos, il faut environ une demi-seconde de traitement au mélange gazeux de gaz carbonique et de DMEA, le gaz carbonique étant sous une pression de l'ordre d'un bar et la DMEA dans une proportion de 40% environ en masse du mélange, et il faut 4,5 secondes environ de passage d'air comprimé sous une pression de l'ordre de deux bars pour balayer le conduit 10 et parfaire la diffusion gazeuse dans le moule ou noyau 1. Par comparaison, suivant la technique connue de durcissement par mélange d'air et de DMEA à 2% du mélange, il faut un temps de 20 secondes. L'invention permet donc un gain de temps considérable. Le procédé et l'installation suivant l'invention présentent de nombreux avantages: ils permettent une cadence élevée de moulage grâce au temps rapide de durcissement, le seul temps mort étant celui de balayage du conduit d'admission 15 par l'air comprimé; ils offrent une grande sécurité pour le personnel puisque le mélange gazeux de gaz carbonique et de DMEA n'est pas explosif et que les joints des robinets de contrôle et de réglage de pression ne sont pas en contact avec la DMEA liquide; l'étanchéité est donc obtenue et conservée facilement dans une installation simple et robuste; le mélange gazeux étant envoyé vers les réceptacles sous une pression relativement basse, les moules ou noyaux ne sont nullement détriorés au droit de l'entrée de ce mélange gazeux; ; grâce à cette faible pression du mélange gazeux, on fait l'économie d'appareils de mise en pression progressive; enfin, les dimensions du récipient 6 ne sont pas limitées et peuvent être suffisamment grandes pour alimenter avantageusement en parallèle un nombre important de réceptacles à noyaux. REVENDICATIONS 1.- Procédé perfectionné de durcissement d'éléments (moules, noyaux et autres) de fonderie en sable et résine, caractérisé en ce qu'il consiste à former un mélange gazeux inexplosible de dimé thyléthylamine et de gaz carbonique en faisant barboter le gaz dans la diméthyléthylamine liquide, et à faire passer le mélange gazeux pendant un temps très court à travers l'élément de-fonderie à dur cir. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue un mélange dont la teneur en diméthyléthylamine est de 40% en masse environ, le reste étant du gaz carbonique. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on envoie le mélange gazeux dans les réceptacles à éléments en sable pendant un temps inférieur à une seconde et immédiatement on envoie de l'air ou autre fluide neutre de balayage sous pression dans ledit réceptacle pendant quelques secondes. 4. - Procédé suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise du gaz carbonique sous une pression de un bar environ et de l'air de balayage sous une pression de l'ordre de deux bars. 5.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant ltune quelconque des revendications précitées en vue du durcissement d'au moins un élément de fonderie en sable à la résine, caractérisée en ce qu'elle comporte en caibbinaison: un récipient (6) étanche et fermé en acier; dans ce récipient (6) une certaine quantité (7) de diméthyléthylamine liquide ne remplissant que partiellement ce récipient de manière à ménager un espace libre (8) dans le haut du récipient; un conduit (4) d'entrée de gaz carbonique, ce conduit (4) débouchant dans ledit récipient près de son fond; un conduitÓ)de sortie d'un mélange gazeux de durcissement formé de gaz carbonique etdediwthfiétAylamine,ce conduit partant dudit espace libre(8) du récipient; au moins un réceptacle (1) étanche et fermé auquel est relié ce conduit (10) de sortie et qui contient au moins un élément (e) de fonderie à durcir et est pourvu d'au moins un orifice (3) de décharge disposé de manière que ledit mélange gazeux ne peut s'échapper par cet orifice qu'en diffusant à travers cet élément; et, sur les deux conduits (4 et 10), des dispositifs de robinetterie (5, 12) pour la commande de l'écoulement respectivement du gaz carbonique et du mélange gazeux. 6.- Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le conduit (4).d'entrée de gaz carbonique débouche près du fond du récipient (6) dans un organe (17) de répartition du gaz dans le liquide (7). 7.- Installation suivant les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que l'organe (17) de répartition du gaz carbonique à travers le liquide (7) est une double paroi dont la face supérieure est percée d'orifices (18) de répartition du gaz. 8.- Installation suivant la revendication 5, caractérise en ce qu'elle comporte pour chaque réceptacle (1) un raccord tubulaire (11) en T dont une branche est reliée au conduit de sortie (10) du mélange gazeux à travers une électrovanne (12), tandis qu'une branche est reliée à une amenée d'air ou autre fluide gazeux comprimé à travers une autre électrovanne (13) et que la troisième branche tubulaire est reliée au réceptacle (1).