Brevet FR2255982A1 — publié le 19750725

La présente invention se rapporte à un dispositif de coulée par gravité de masses fondues comportant un réservoir d'al± mentation ou accumulateur dans lequel staccumule la masse fondue et un récipient d t équilibre ou de compensation, relié par une ouverture de passage obturable à l'accumulateur, dans lequel le courant de la masse fondue est calmé et qui est muni d'un canal de coulée conduisant au moule, ainsi qu'un dispositif de chauffage pour la masse fondue se trouvant dans l'accutulateur et dans le récIpient de compensation, le dispositif de chauffage chauffant un volume entourant au moins une partie importante du récipient de compensation. Les dispositifs de ce type sont connus et ils se sont en général bien comportés. Lorsqu'on coule des substances de poids spécifique faible, par exemple des métaux légers ou dese matières plastiques, il faut toutefois que la colonne de masse fondue accumulée au-dessus de l'ouverture de passage obturable soit relativement haute, pour engendrer la pression nécessaire au remplissage du moule. Mais dans le cas de l'installation connue du type décrit plus haut, la masse fondue se refroidit relativement fortement dans la zone d'accumulation de sorte que, lorsque l'ouverture de passage s'ouvre, il passe dans le récipient de compensation une masse fondue trop froide ce qui entraine des difficultés au moment de la coulée. La masse fondue qui traverse le récipient de compensation est certes chauffée par chauffage du volume entourant ce récipient de compensation, mais ce chauffage n'agit que sur le récipient de compensation, et non sur l'accumulateur situé (dans le sens d'écoulement) en amont de l'ouverture de passage.Du fait que pour une cadence rapide de coulée la masse fondue contenue dans le récipient de compensation est renouvelée relativement rapidement, le chauffage n'est parfois pas suffisant pour amener la masse fondue contenue dans le récipient de compensation à la température souhaitez. Il est, par suite, difficile, d'obtenir les conditions les plus favorables pour une coulée idéale. On connaît également un dispositif dans lequel le récipient de compensation se trouve à l'intérieur de l'accumulateur et est entouré et baigne par la masse fondue qui se trouve ddns l'accumulateur. On peut certes maintenir ainsi la masse fondue se trouvant dans le récipient de compensation à la température que présente la masse fondue qui se trouve dans la partie de l'accumulateur qui entoure le récipient de compensation, mais un agencement de ce genre est limité à l'utilisation d'un chauffage électrique. Ce dispositif présente l'inconvénient que le renouvellement de la asse fondue est d'autant plus irrégulier que la colonr.e de masse fondue accumulée est plus haute et que sa section transversale est plus faible.Si l'on utilise un chauffage par induction, il s'ajoute encore l'inconvénient que, lorsqu'on coule de l'aluminium, les canalisations électriques de raccordement de l'installation de chauffage par induction doivent être renettoyés sans cesse, ce quip-end énormément de temps et entraîne donc une perte de production de l'installation. L'utilisation d'une installation de chauffage par résistance présente, quant à elle, l'inconvénient qu'il faut utiliser comme mère d'enrobage au voisinage immédiat des fils conducteurs chauffants une matière de particulièrement bonne qualité ce qui occasionne'de très grandes difficultés pour des températures de fusion élevées. Le mode de construction qui vient d'être décrit comporte en outre l'in- convénient suivant qui lui est propre.En cours de fonctionnement, il y a dans l'accumulateur et dans le récipient de compensation une quantité de masse fondue relativement importante. En cas de percées ou d'arrêt du dispositif, il faut cependant en général vider l'accumulateur et le récipient de compensation, pour pouvoir effectuer les réparations nécessaires, ou éviter une prise en masse,'par refroidissement, de l'installation. il faut couler la masse fondue en gueuses et cette quantité de masse fondue a des effets fâcheux sur le rendement. On connaît également un agencement de creuset pour machines de coulage sous pression (brevet allemand n" 510 366) dans lequel le creuset de fusion préalable et la chambre de compression sont séparés l'un de l'autre, tandis que le coude censtituant la chambre de compression est incorporé à demeure an récipient qui le reçoit. La cavité qui reste entre la gaine eixtérieure du coude et la paroi intérieure du récipient est remplie d'un bain de plomb fondu qui est chauffé par un brûleur, en même temps qu'un récipient branché sur le coude, destiné à l'aluminium à couler Dans ce cas également, le chauffage de la masse fondue à couler a donc lieu indirectement, c'est-à-dire par chauffage du bain de plomb, et ce dispositif présente donc les inconvénients précités. L'invention a pour tut de supprimer les inconvénients mentionnés des dispositifs décrits plus haut, tout en conservant leurs avantages, et de perfectionner un dispositif du type précité de façon d'une part à réduire le volume de masse fondue se trouvant dans le dispositif en cours de fonctionnement et, de l'autre, d'assurer le chauffage à la température souhaitée dans chaque cas pour la coulée du volume de masse fondue qui se trouve dans le récipient de compensation. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, le volume entourant le récipient de compensation ne contient pas de masse fondue et se présente sous la forme d'une chambre à brûleurs qui est chauffée directement par au moins un brûleur dirigé vers cette chambre et de laquelle part, le long de la paroi de l'ccumu- lateur, au moins un passage pour les gaz de combustion, le canal de coulée traversant la chambre à brûleurs et se raccordant de façon étanche à la paroi du récipient de compensation et à la paroi de la chambre à brûleurs cela garantit un chauffage direct du récipient de compensation et du canal de coulée, de sorte que la masse fondue à couler est efficacement chauffée et peut donc être coulée exactement à la température de coulée souhaité.En même temps, les gaz de combustion qui quittent la chambre à brt- leurs chauffent la masse fondue se trouvant dans 1'accumulateur, de sorte que, même dans le cas d'installation dans lesquelles la masse fondue à couler traverse rapidement le récipient de compensation et ne peut donc y être ehautfee que pendant un court intervalle de temps, on peut respecter la température de coulée souhaitée. En outre, tous les composants intérieurs du dispositif sont faciles à remplacer, sans qu'il y ait lieu d'évacuer auparavgntune certaine quantité de tasse fondue entourant le récipient de compensation. Du fait de l'abandon, comme source de chaleur, du chauffage par induction, on peut utiliser le dispositif aussi bien pour couler des masses fondues m+étaiÏiques de toutes sortes (par exemple de-fer, d'aluminiumy de laiton, etc.) que pour couler des masses fondues plastiques, alors qu'une installation de chauffage par indution n'est pas applicable2 en général, à ce dernier cas. En utilisant plusieurs brûleurs et en les agençant conve noblement, on peut obtenir~toute répartition de la chaleur souhaitée dans la chambre à brûleurs. Du fait que l'on utilise ega lement les gaz de combustion provenant de la chambre à brûleurs pour chauffer la masse fondue se trouvant dans l'accumulateur, un chauffage suffisant de la masse fondue se trouvant dans l'accumulateur est assuré même lorsque 1a hauteur de la masse fondue accumulée est importante et l'on obtient en même temps un rendement du dispositif favorable.On conserve, en outre, l'avantage propre au dispositif connu cité en premier, à savoir que la quantité de massue fondue se -trouvant dans l'installatlon est relativement faible, de sorte qu'en cas de percée de l'installation, les quantités de masse fondue sortant de cette installation sont relativement faibles, et que, en cas d'arrêt de l'installation il suffit d'évacuer une quantité de masse fondue relativement faible. Le fait que la chambre à brûleurs ne contient pas de masse fondue facilite également la réalisation des joints d'étanchéité du canal de coulée à la traversée de la chambre à brûleurs. Désormais, il suffit de réaliser le canal de coulée de façon qu'il soit étanche à la masse fondue seulement à sa jonction avec le récipient- de compensation et en revanche il ne faut plus que rendre étanche aux fumées-ltemplacement de raccordement du canal de coulée avec la paroi de l'accumulateur. On obtient des avantages particuliers si, selon une variante de l'invention, le, récipient de compensation traverse sensiblement horizontalement la chambre à brûleurs etimaintenu, de préférence, dans ses parois frontales, un brûleur étant placé dans la paroi frontale de la chambre à brûleurs voisine du canal de coulée. Cela garantit un chauffage particulièrement intense au voisinage de la tuyère de coulée, donc là où la masse fondue quitte le dispositif. 'Cela 'est particulièrement important dans le cas de pièces coulées dél Q ates pour lesquelles il est particuliere ment important de respecter exactement la température de coulée. On obtient, selon 1invention des avantages particuliers lorsque l'accumulateur est à double paroi, les deux parois for mant.une chambre de chauffage, fermée en soi et entourant la masse fondue, qui est parcourue par les gaz d'échappement provenant de la chambre à bru leurs. La chambre de chauffage annulaire formée de cette façon garantit une distribution de température uniforme dans toutes les zones de la masse fondue contenue dans l'ace wta7atetlr Or peut éventuellement prévoir, dans le cadre de l'invention, des brûleurs supplémentaires pour chauffer la masse fondue se trouvant dans l'accumulateur, c'est-à-dire, pour chauffer la chambre de chauffage, lorsque la chaleur des gaz d'échappement sortant de la~chambre à brûleurs et passant dans la chemise de l'accumulateur ne suffit pas à elle seule. La description détaillée d'un de ses modes de réalisation donné uniquement à titre d'exemple illustratif et sans caractère limitatif, fera mieux comprendre l'invention ; elle sera faite à l'aide des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe verticale du dispositif, les figures 2, 3 et 4 sont des coupes, respectivement suivant les lignes II-II, III-III et IV-IV de la figure 1. Le dispositif comporteun accumulateur 1 réservoir d'alimentation délimitant une chambre d'accumulation 2 dans laquelle la masse fondue à couler s'accumule jusqu'à un niveau 3 prédéterminé et qui peut être éventuellement fermée à sa partie supérieure par un couvercle. En outre, le dispositif comporte un récipient d'équilibre ou de compensation 4 qui délimite une chambre de compensation 5 qui communique avec la chambre d'accumulation 2 par une ouverture de passage 6 qui peut etre obturée par un bouchon 7. Le récipient de compensation 4 est formé par un tube allongé en matière réfractaire, qui aboutit à une ouverture d'évacuation 9 formée par un canal de coulée 8 et qui comporte une ouverture de passage 6 à laquelle la masse fondue parvient par des parois inclinées 30 fermant la chambre d'accumulation 2 dans sa partie inférieure.Le récipient de compensation 4 a, de façon connue, pour rôle de calmer la masse fondue qui en sortant de l'accumulateur 2 s'écoule fans la chambre de compensation 5 par l'ouverture de passage 6, de façon que cette masse fondue pénètre pratiquement sans turbulence dans le canal de coulée 8 et remplisse entièrement les cavités du moule 10 placé sur le canal de coulée 8. Le tube constituant le récipient de compensation 4 est horizontal et il s'appuie à ses deux extrémités dans les parois frontales 11, 12 d'une chambre à brûleurs 13 qui entoure le récipient de compensation ou une partie importante de celui-ci. Aux paroirs frontales 11, 12 de la chambre à brûleurs 13 aboutissent des conduites d'amenée 14, 15, 15a pour combustible liquide ou gazeux. Ces conduites d'amenée débouchent dans des buses dirigées vers lineariellr de le chambre à brûleurs 13 et elles constituent avec ces buses des brûleurs 16, 17, 17a, qui chauffent la chambre à brûleurs 13.La chambre 13 entoure annulairement le réci pient de compensation 4 et elle est traversée par le canal de coulée 8 dirigée vers le haut qui se raccordede façon étanche à la paroi de la chambre de compensation 4 et à la paroi de recouvrement 18 disposée à la partie supérieure sur laquelle est placé le moule de coulée 10. De cette façon, les gaz chauds qui circulent dans la chambre à brûleurs 13 chauffent non seulement la masse fondue qui se trouve dans le récipient de compensation 4, mais aussi la masse fondue qui se trouve dans le canal de coulée 8.Pour permettre un chauffage du canal de coulée 8 aussi intense que possible, les brûleurs sont disposés deux par deux dans la paroi frontale 12 de la chambre à brûleurs 13 voisine du canal de coulée 8, et les brûleurs 17a sont disposés de façon que les jets quien sortent soient dirigés vers le canal de coulée 8. En outre, les jets sortant des brûleurs 17, 17a sont dirigés dans la direction de l'axe longitudinal du tube constituant le récipient de compensation 4, de sorte que les gaz de combustion circulent le long du récipient de compensation 4 et/dDnc avec lui un contact particulièrement long et intime. Ainsi, le récipient de compensation 4 et, par suite, la masse fondue qui s'y trouve, sont chauffés de façon particulièrement intense. Pour chauffer également la masse fondue qui se trouve dans la chambre d'accumulation 2, au moins un passage d'évacuation 19, 20 pour les gaz de combustion va de la chambre à brûleurs 13 à l'accumulateur 1, de sorte que l'accumulateur 1 est chauffé par les gaz chauds qui circulent dans ces passages d'évacuation 19, 20. I1 est avantageux que l'accumulateur 1 soit réalisé sous la forme d'accumulateur à double paroi formé par une paroi intérieure 21 et une paroi extérieure 22, de façon qu'il se forme une chambre de chauffage 23, fermée en soi et entourant annulairement la masse fondue se trouvant dans la chambre d'accumulation 2, à laquelle se raccordent les passages de gaz de combustion 19, 20 et dans laquelle ces gaz peuvent circuler pratiquement librement autour de la chambre de stockage 2. Ainsi, la chambre de stockage 2. Ainsi, la chambre de stockage 2 avec la masse fondue qui s'y trouve est chauffée sur tous ses côtés, d'une façon sensiblement uniforme, ce qui est souhaitable. Le passage 19 comporte une ouverture 26, permettant aux gaz de cpm- bustion de sortir latéralement de la chambre à brûleurs 13, qui conduit à un canal 27 d'un ralcctoçd g U 24 qui est branché de façon amovible sur une ouverture/25 prévue dans la chambre de chauffage 23 (figure 2). Le raccord 24 est amovible, par exemple à des fins de nettoyage et/ou de réparation et/ou de surveillance de l'intérieur de la chambre de chauffage 23. Le pasage 20 est formé de façon paticulièrement simple, par une couverture 28, ménagée dans la paroi de fond 29 de la chaabre de chauffage 23, qui relie directement cette chambre de chauffage 23 à la chambre à brûleurs 13. Au lieu de la chambre de chauffage annulaire 23, on pourrait aussi prévoir plusieurs canaux, en particulier, verticaux, longeant la paroi de l'accumulateur 1 ou ménagés dans celle-ci, se raccordant par leurs extrémités supérieures. et inférieures, respectivement à un canal de distribution et à un canal collecteur faisant le tour de l'accumulateur 1. Au lieu de ce canal collecteur supérieur, la paroi intérieure de l'accumulateur pourrait être traversée, au-dessus du niveau de la masse fondue, par des ouvertures reliant les canaux de gaz de combustion verticaux à la partie de la chambre d'accumulation se trouvant au-dessus de la masse fondue, de façon que les gaz de combustion soient amenés au four de fusion à contre-courant par rapport à la masse fondue affluente, au-dessus de celle-ci, et forment ainsi une atmosphère gazeuse protectrice pour cette masse fondue.Si la chaleur fournie par les gaz d'échappement provenant de la chambre à brûleurs 13 n'est pas suffisante, on peut prévoir des brûleurs supplémen- taires 32 destinés à chauffer la chambre de chauffage 23, alimentés en combustible par des canalisations 33. Les gaz de combustion de ces brûleurs peuvent, comme les gaz de combustion provenant de la chambre à brûleurs 13, être évacués par un conduit d'évacuation 31, après avoir parcouru la chambre de chauffage 23. Lorsque l'installation est en fonctionnementX on laisse passer, avant le début de la première coulée, la masse fondue de l'accumulateur 2 dans la chambre de compensation 5, jusqu'à ce que cette masse fondue se trouve dans le canal de coulée 8 au voisinage de l'embouchure On peut y parvenir facilement en réglant de façon adéquate le dispositif. de fermeture formé par le bouchon 7 du passage 6. Si l'on doit alors remplir le moule 10, on soulève le bouchon 7, de sorte que la masse fondue contenue dans l'accumulateur 2 refoule sous l'action de son poids, dans les cavités du moule 10, la masse fondue qui se trouve dans la chambre de compensation @ et le canal de coulée 8. Lorsque le moule 10 qui peut être, par exemple, une coquille, est rempli, on fait redescendre le bouchon 7 et lion ferme ainsi l'ouverture de passage 6. Cn vide alors le moule 10 ou bien on le remplace par un nouveau moule 10, et l'opération tecommence. Il nty a aucune difficulté à commander automatiquement l'ali- mentation des brûleurs 16, 17, 17a et éventuellement du ou des brûleurs 32 en fonction de la température de coulée, de façon à mainténir la température de coulée constante. Cela améliore la qualité des pièces coulées. - REVENDICATIONS 1. - Dispositif de coulée par gravité de masses fondues comportant un réservoir d'alimentation ou accumulateur dans lequel staccumule la masse fondue et un récipient d'équilibre ou de compensation, relié par une ouverture de passage obturable à l'accumulateur dans lequel le courant de la masse fondue est calmé, et qui est muni d'un canal de coulée conduisant au moule; ainsi qu'un dispositif de chauffage pour la masse fondue se trouvant dans l'accumulateur et dans le récipient de compensation, le dispositif de chauffage chauffant un volume entourant au moins une partie importante du récipient de compensation, lequel dispositif de coulée est caractérisé en ce que le volume entourant le récipient de compensation (4)contient pas de masse fondue et se présente sous la forme d'une chambre à brûleurs (13) qui est chauffée directement par au moins un brûleur (16, 17, 17a) dirigé vers elle, et de laquelle part le long de la paroi (21) de l'accumulateur (1) au moins un passage pour les gaz de combustion (19, 20), le canal de coulée (8) traversant la chambre à brûleurs (13) et se raccordant de façon étanche à la paroi du récipient de compensation (4) et à la paroi (18) de la chambre à brûleurs (13). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient de compensation (4) traverse sensiblement horizontalement la chambre à brûleurs (13) et est maintenu, de préférence, dans ses parois frontales (11, 12), et en ce qu'un brûleur (17, 17a) au moins est placé dans la paroi frontale (12) de la chambre à brûleurs (13) voisine du canal de coulée (8). 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que au moins un brûleur (17, 17a), placé dans la paroi frontale (12) est dirigé en direction de l'axe longitudinal du récipient de compensation (4) formé par un tube. 4. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1à3, caractérisé en ce que l'accumulateur (1) est à double paroi, les deux parois (21, 22) formant une chambre de chauffage (23), fermée en soi et entourant la masse fondue, qui est parcourue par: les gaz d'échappement provenant de la chambre à brûleurs (13). 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des brûleur supp'mentQires (32), destinés à chauffer la masse fondue se trouvant dans lac- accumulateur (1), c'est-à-dire à chauffer la chambre dechauffage23.