Brevet FR2314822A1 — publié le 19770114

la présente invention concerne les dispositifs destinés à façonner des matériaux par pression et a plus précisément pour objet un dispositif pour le briquetage des matériaux pulverulents, utilisant l'énergie d'impulsion produite lors de l'inflammation d'une substance explosible dans un espace clos. L'invention trouve son meilleur emploi pour le briquetage des copeaux de métal, notamment des copeaux d'acier qui, étant élastiques, se prêtent mal à la compression dans les dispositifs connus. Elle peut être aussi utilisée en vue de briqueter des matériaux granulaires, des concentrés, des substances réfractaires et d'autres matériaux pulvéruients, ainsi que pour en fabriquer des ébauches ou des pièces finies de diverses formes et avec la précision requise. Il existe des dispositifs pour le briquetage des matériaux pulvérulents, utilisant l'énergie d'impulsions produite par une explosion, qui comprennent un corps contenant une chambre d'explosion mise en communication avec l'enceinte d'un vérin dont la tige porte un poinçon, et une abotte disposée en face du poinçon et reliée au corps rigidement au moyen de colonnes de raccordement. te corps et la chabotte sont installés sur un socle de manière à pouvoir reculer ensemble suivant l'axe du vérin et à la rencontre de la tige portant le poinçon, sans l'effet de la détonation dans la chambre d'explosion. Entre la chabotte et le corps, suivant l'axe du vérin, sont successivement disposés une matrice et un container mobile dans le sens axial et comportant un canal axial débouchant que lion remplit avec de matière à briqueter et où, au moment de la détonation dans la chambre d'explosion, se déplace la tige portant le poinçon, sous l'action duquel une briquette se fonte dans la matrice. Un doseur qui est relié au canal y introduit les portions de ratière à briqueter. Dans ces dispositifs pour le briquetage des matériaux pulvérulents, la matrice est rigidement fixée sur la chabotte et la formation de la briquette dans celle-ci se fait au mordent de la détonation dans la chambre d'explosion à la suite des chocs synchrones que la substance à briqueter subit du côté du poinçon et de la chabotte lorsque la chabotte solidaire du cors recule vers la tige portant le poinçon. Le recul est réalisable grâce au fait que la chabotte et le corps sont installés sur le socle au moyen de galets porteurs. Outre le vérin opérant le briquetage du matériau, les dispositifs connus sont munis d'un autre vérin prévu pour chasser la briquette finie de la matrice après que le container s'en est écarté dans le sens axial. Ce dernier vérin est placé dans la chabotte coaxialement au vérin disposé dans ledit corps, et le fond de la matrice comporte un trou pour laisser passer sa tige. Le container stécarte de la matrice dans le sens axial et puis revient en position initiale sous l'action de deux vérins montés sur le socle du dispositif. Encore un autre vérin est prévu pour faire revenir le corps et la chabotte en position initiale. Or le principal inconvénient des dispositifs connus réside dans le grand nombre de vérins qui exécutent successiverent les opérations auxiliaires pour la préparation du système au processus de briquetage, ce qui a pour conséquence la durée relativement grande de ces opérations et se traduit par un faible rendement. D'autre part, du fait que le fond de la actrice est pourvu d'un trou livrant passage à la tige du vérin destinée à @en chasser les briquettes finies, ce genre de matrice ne se prête pas au briquetage des matériaux pulvérulents finement dispersés, par exemple des poudres ou du sel, étant donné qutau cours du briquetage ces matériaux peuvent être projetés dans ce trou. Un autre inconvénient qui diminue le chars d'app1ication des dispositifs connus, réside danse fait qu'ils ne sont pas adaptés pour le briquetage des matériaux pulvérulents nécessitant un chauffage préalable , ainsi qu'au briquetage dans le vide ou dans un gaz protecteur. la qualité des briquettes-ainsi obtenueS partir des matériaux pulvérulents laize à désirer. Enfin, les dispositifs connus sont trop encombrants et insuffisamment rigides par suite de la disposition peu rationnelle de leurs organes. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif pour le briquetage des matériaux pulvérulents, dont la disposition fonctionnelle des organes permettrait de réduire le nombre de vérins fonctionnant successivement et, par là même, d'élever son rendement, ainsi que de briqueter toutes sortes de matériaux, y cor ris les poudres fines, en le rendant ainsi universel. Ce problème est résolu grâce à un dispositif pour le briquetage des matériaux pulvérulents, utilisant de l'énergie d'impulsion produite par une explosion, et dont aussi bien le corps abritant une chambre d'explosion communiquant avec l'enceinte d'un vérin dont la tige porte un poinçon, que la chabotte placée en face d'un poinçon et solidaire dudit corps, sont installés sur un socle de menière à pouvoir reculer au moment de la détonation suivant l'axe du vérin et en direction de sa tige portant le poinçon, tandis que, toujours dans l'axe du vérin, entre le corps et la chabotte, sont disposas successivement une matrice et un container mobile dans le sens axial et ayant un canal axial débouchant que l'on remplit avec de la matière à briqueter, et où, au moment de la détonation, se déplace la tige portant le poinçon sous l'action duquel une briquette se forme dans la matrice, ledit dispositif étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que lesdits vers sont disposés dans la chabotte de telle scrte que leurs axes soient parallèles à l'axe du veroen situé dans - e serre et soient équidistants de cet axe tandis que leurs tiges sent rigidenent accouplées en une seule pièce avec le container, le container et le vérin installé dans i corps étant exécutés de telle sorte que l'un puisse pénétrer dans 'autre se manière que la briquette finie soit chassée de la matrice par le p@inçon pendant la course aller des tiges ies vérins disposés dans la me@@te, st que, pendant @eur @@@@@@@@ @etour, le c@@antes s@ @@ Cette conception permet de faire coincider les opérations auxiliaires pour la préparation du système avec l'opération suivante de briquetage, car la briquette finie est chassée de la matrice par les mêmes vérins, montés dans la chabotte, et en m8me temps le container est ramené en position initiale, ce qui contribue à élever sensiblement le rendement du nouveau dispositif. Le fait que la matrice et le container soient réalisés e4ine seule pièce permet par ailleurs de briqueter des matériaux pulvérulents finement dispersés tels que des poudres métalliques, des concentrés de minerais, du sel, des substances réfractaires, etc. Conformément à l'une des versions du dispositif proposé, la surface extérieure du container a une forme cylindrique et son diamètre est pratiquer:-ent égal au diamètre de l'enceinte du vérin ; cette enceinte a une extrémité ouverte du côté de la chabotte en vue d'y recevoir le container. Entre la chabotte et le corps, sur le socle, est fixée une butée limitant la course du container par la longueur du recul qu'effectuent le corps et la chabotte pour revenir en position initiale, pendant la course aller des tiges des vérins. Une telle conception permet de ramener le corps et la chabotte en position initiale sans entraînements supplémentaires, en élevant ainsi davantage le rendement du dispositif et en reduisant sensiblement son encombrement, aussi bien qu'en rendant plus rigide les éléments de sa construction. Conformément à une autre version du dispositif proposé, le diamètre du canal du @ntainer est pratiquement égal au diamètre extérieur du vérin, qui peut ainsi pénétrer dans ladite enceinte. Le socle porte, en dehors du corps, un vérin qui ramene le corps et la chabotte en position initiale. Il est utile de rendre étanche l'enceinte du canal du container et de la faire communiquer avec une pompe à vide ou bien avec un réservoir contenant un gaz neutre; Afin de rendre étanche 'enceinte du canal du container, 0ï re:t ménager sur la ch & ote, du caté de la matrice, une saillie cylindrique a diamètre égal å celui de la matrice, tandis que la surface cylindrique de la saillie et la surface extérieure du vérin, à proximité de son extrémité, peuvent agoir des gorges circulaires dans lesquelles sont disposées des bagues d'étanchéité. Dans ladite seconde version de réalisation du dispositif, il est avantageux de pratiquer une enceinte annulaire dans les parois du container et d'y loger un élément de chauffage électrique. Tout cela permet d'augrenter sensiblement la densité et la solidité des briquettes, car, avant le briquetage, les matériaux pulvérulents peuvent être chauffés dans le canal même du container, et s'il le faut, dans le vide ou dans un gaz protecteur. Cela permet en particulier de briqueter dans un milieu non-oxydant des copeaux d'acier allié, des alliages à base de titane et, ce qui importe le plus, de fabriquer, directement à partir de copeaux et de poudres, des pièces présentant d'excellentes caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques et n'exigeant aucun usinage ultérieur. Ci-après est donnée la description détaillée de deux versions non limitaties de réalisation de l'invention, avec références aux dessins annexés qui représentent - la figure 1 représente schématiquei:ent une vue d'ensamble de la première version du dispositif pour le briquetage des matériaux pulvérulents conformérent à l'invention, en position de départ (coupe longitudinale ) - la figure 2, idem, au moment de la fin du briquetage (coupe longitudinale) - la figure 3, idem, au moment où une briquette finie est chassée de la matrice et où le corps et la chabotte sont rameners en position initiale (coupe longitudinale) ;; -- la figure 4, une vue d'ensemble de la seconde version du dispositif conforme à l'invention, en position de départ (coupe longitudinale) - la figure 5, idem, au moment de la fin du briquetage (coupe longitudinale) - la figure 6, idem, au mazent où une briquette fini est @@ssée de la matrice (coupe longi tudinale) ; Un dispositif utilisant de l'énergie d'impulsion produite par une explosion pour le briquetage des matériaux pulvérulents comprend, conforéaent à l'invention, un socle 1 (figures là 6) sur lequel sont installés, au moyen des galets porteurs 2, un corps 3 et une chabotte 4 accouplés rigidement au moyen de quatre tiges de raccordement 5 horizontaux. Le corps 3 renferme une chambre d'explosion 6 et l'enceinte 8 d'un vérin 9. Cette enceinte, ouverte du côté de la chabotte 4 et communiquant avec la chambre d'explosion 6 par une soupape de by-pass 7, contient un piston 10 avec une tige il portant sur son extrémité libre un poinçon 12. La chambre d'explosion 6 est liée à une source (qui ne figure pas dans les dessins), de porteur d'énergie, dont le choix est fonction des circonstances concrètes dans lesquelles fonctionne le dispositif. En tant que porteur d'énergie cl pourra utiliser des charges en poudre, des mélanges explosibles air-gaz, etc. Entre le corps 3 et la chabotte 4, se trouve, dans l'axe du vérin, un container 13 avec une matrice 14. Dans le container 13, est pratiqué un canal axial débouchant 15. Ce canal est périodiquement chargé de portions d'un matériau pulvérulent à briqueter 16 à travers une ouverture 17 pratiquée dans la paroi supérieure du container 13 et communiquant avec un doseur (qui ne figure pas sur les dessins). Conformément à l'invention, la matrice 14 est réalisée en une seule pièce avec le container 13, tandis que le logement conique de la matrice est pratiqué dans la face du container 13 orientée vers la chabotte 4. Au moment où se produit l'explosion du combustible dans la chambre d'explosion 6, la tige 11 du vérin 9 portant le poinçon 12 se déplace dans le canal 15 du container 13. Il s'ensuit la formation d'une briquette 18 à partir de matériau pulvérulent dans la matrice 14, sous l'action du poinçon 12. En même temps, au moment dè l'Explosion dans la chambre d'explosion 6 et à la suite du recul, le corps 3 et la chabotte 4 se déplacent, par rapport au socle 1, sur leurs galets porteurs -, le long de l'axe du vérin 9 et en direction de sa tige Il portant le poinçon 7. Dans la chabotte 4, conformément à l'invention, sont montés quatre yérins t9 dont les axes sont parallèles à l'axe du vérin 9 se trouvant dans le corps 3, et sont équidistants par rapport à cet axe, tandis que leurs tiges 20 sont rigidement assemblées à la face de la matrice 14. Conformément à l'invention, le container 13 et le vérin 9 installé dans le corps 3 sont exécutés de telle sorte qu'ils puissent pénétrer l'un dans l'autre. Selon la première version (figures 1 à 3) du dispositif conforme à l'invention, la surface extérieure du container 13 a une forme conique et son diamètre est pratiquement égal au diamètre de l'enceinte 8 du vérin 9. Cette enceinte 8est ouverte du côté de la chabotte 4 pour recevoir le container 13 poussé par les tiges 2G des vérins 19. Selon cette version du dispositif (figures 1 à 3), entre la chabctte 4 et le corps 3 on fixe sur le socle 1 une butée 21 qui limite la course du container 13 par une longueur S égale à leur recul. Grâce à une telle conception, il se produit, pendant la course aller des tiges 20 des vérins 19 qui déplacent le container 13 dans le sens axial, l'expulsion de la briquette finie 18 depuis la matrice 14 à l'-- du poinçon 12 ainsi que le retour du corps 3 avec la chabotte 4 en position initiale. Au retour des tiges 20 des vérins 19, le container 13 et la matrice 14 sont appliqués contre la chabotte 4. Selon la seconde version (figures 4 à 6) du dispositif conforme à l'invention, le diamètre du canal axial 5 du corwtSiner 13 est pratiquement égal au diamètre extérieur du vérin 9 pour permettre à ce dernier d'entrer dans le canal 15 du container 13 au cours du déplacement axial de ce dernier sous l'action des tiges 20 des vérins 19 a une longueur gale à la course de la tige Il portant le poinçon 12, de qui permet à ce dernier de chasser la briquette 18 de la matrice 14. Selon cette version du dispositif, le socle 1 porte un vérin 22 disposé à l'extérieur du corps 3 et ramenant le corps 3 avec la chabotte 4 en position on initiale. Selon la seconde version (figures 4 à 6) @@ disp étanche et mis en con.munication, à l'aide d'une tubulure 23, avec une pompe à vide ou bien avec un réservoir contenant un gaz neutre (la pompe et le réservoir ne figurent pas dans les dessins). Afin de rendre étanche le canal 15 du container ss, on prévoit sur la chabotte 4, du cavé de la matrice 14, une saillie cylindrique 24 dont le diamètre est pratiquement égal à celui de la matrice 14. Sur la surface cylindrique de cette saillie 24 de la chabotte 4 et sur la surface extérieure du vérin 9, à proximité de sa face extérieure, sont pratiquées des gorges circulaires où sont logées des bagues d'étanchéité 25. Dans les parois du container 13 on ménage une enceinte annulaire où est logé un élément 27 de chauffage électrique. Le dispositif pour le briquetage des matériaux pulvérulents fonctionne de la manière suivante. En position de départ (figures 1 et 4) dans les deux versions du dispositif, le corps 3 avec la chabotte 4 et le piston 10 avec la tige 11 et avec le poinçon 12 du vérin 9 se trouvent en position extrême droite, tandis que le container 13 se trouve en position extrême gauche. A ce moment, les tiges 20 des vérins 19 montés dans la chabotte 4 sont retirées, tandis que la matrice 14 est appliquée contre la chabotte 4. Le cycle d'opérations commence par l'introduction par doseur, d'une portion de matériau pulvérulent iQ briqueter dans le canal 15 du container 13, à travers son ouverture de chargement 17. Ensuite, la chambre d'explosion 6 et mise en communication avec la source de porteur d'énergie (mélange gaz-air) et, après la fermeture de la soupape de communication 7, on fait détonner le mélange dans la chambre 6. Les gaz sous haute pression qui se forment alors parviennent par la soupape 7 ouverte dans l'enceinte 8 du vérin 9 au-dessous de son piston 10. Le piston pousse la tige 11 portant le poinçon 12 à gauche à une vitesse toujours croissante dans le canal 15 du container 13 (comme montre sur les figures 2 et 5), en réplaçant dans La ême direction la portion de matériau pulvérulent k6 introduit dans le canal 15, et en la pressant dans la matrice 14 pour en former une briquette 18. En même temps, le corps 3 avéc la chabotte 4, à la suite du recul, se déplacent sur les galets 2 relativement au socle 1 et le long de l'axe du vérin 9 à la rencontre de sa tige 11 portant le poinçon 12. Au moment de la formation de la briquette 18, le corps 3 avec la chabotte 4 occupe la position extrême droite, comme montré sur les figures 2 et 5. Selon la première version (figure 2) du dispositif, on constate alors qu'entre le corps 3 et la butée 21 il reste un espacement égal à une longueur o qui est la longueur du recul du corps 3 avec la chabotte 4. Ensuite on fait avancer les tiges 20 des vérins 19, disposés dans la chabotte 4, sous la poussée desquelles le container 13 vient occuper sa position extrême droite, comme montré sur les figures 3 et 6. Alors, pour la première version (figure 3) du dispositif, le container 13 pénètre dans l'enceinte 8 du vérin 9 en entraînant avec lui la tige 11. Au moment où le piston 10 du vérin 9 bute contre son fond, le poinçon 12 ehasse de la matrice 14 la briquette finie 18 qui, sous l'effet de son propre poids, tombe dans un dispositif récepteur (qui n'est pas représenté sur les dessins) à travers une ouverture ménagée dans le chassis 1. En même temps une bride extérieure 13a (figure 3) du container 13 ute contre la butée 21 fixée sur le socle 1 ; tandis que les tiges 20 des vérins 19 continuent à se déplacer à droite, le corps 3 et a chabotte 4 se déplacent a gauche (figure 3) d'une valeur > égale à celle de leur recul, c'est-à- dire qu'ils reviennent à leur position de départ Selon la seconde version (figure 6) du dispositif (lors de l'avancement des tiges 2O des vérins 19), le container 13 avec la tige 11 du vérin 9 se déplace jusqu'à leur position extrême droite (figure 6). Le vérin 9 pénètre alors dans le canal 15 du container 13. Au moment où le piston 10 du vérin 9 bute contre son fond, le poinçon 12 chasse la briquette finie 18 de la satrice 14, @ Le tem@e dans le dispositif réespteur @qui n'est pas représenté sur les dessins). Selon les deux versions du dispositif, au moment où les tiges 20 des vérins 19 se retirent, le container 13 se déplace jusqu'à sa position initiale (figures 1 et 4). Selon la seconde version du dispositif, le corps 3 avec la chabotte 4 est déplacé jusqu'à sa position initiale à l'aide de la tige du vérin 22. Après cela, les dispositifs réalisés selon les deux versions sont protes pour le cycle suivant (figures 1 et 4). La particularité-du fonctionnen:ent du dispositif réalisé selon la seconde version (figures 4 à 6) consiste en ce qu'après l'introduction par portions du matériau à briqueter 16 dans le canal 15 du container 13, l'enceinte 15 est rendue étanche par les bagues d'étanchéité 25, on y fait entrer, par la tubulure 23, un gaz neutre, et on branche, s'il le faut, le réchauffeur électrique 26. Lorsque la portion du matériau pulvérulent 16 est portée à la température voulue, on procède au briquetage en suivant l'ordre d'opérations mentionné. Une fois la briquette 18 formée (figure 5), on arrête l'amenée du gaz neutre dans la cavité 15 du container 13 et puis on opère l'expulsion de la briquette 18 de la matrice 14 de la manière mentionnée. Le dispositif pour le briquetage des matériaux pulvérulents, conforme à l'invention, est caractérisé par un rendement plus élevé que les dispositifs analogues connus, et il est en outre moins encombrant et plus solide dans son ensemble. Ze fait que le container soit muni d'un réchauffeur électrique 27 et que son canal 15 soit rendu étanche, permet d'améliorer la qualité des briquettes et d'obtenir à partir des matériaux pulvérulents, y compris les matériaux finement dispersés, non seulement des demi-produits nécessitant un usinage ultérieur, nuais aussi des pièces finies présentant de bonnes propriétés physiques, chimiques, mécaniques ainsi que de bonnes caractéristiques d'exploitation. Tout cela assure au dispositif proposé des indices élevés au point de vue technologique et économique. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'a' 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 son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif à briqueter des matériaux pulvérulents avec utilisation de l'énergie d'impulsion produite par une -explosion, dont aussi bien le corps 3 contenant une chambre d'explosion mise en communication avec l'enceinte d'un vérin 9 dont la tige porte un poinçon, que la chabotte placée en face du poinçon et solidaire dudit corps, sont montés sur un socle de manière à pouvoir reculer, au moment de la détonation, suivant l'axe du vérin 9 et en direction de sa tige portant le poinçon, tandis qu'entre le corps 3 et la chabotte sont disposés suceessivement, suivant l'axe du vérin 9 une matrice et un container mobile axialement et comportant un canal axial débouchant que l'on remplit de matière à briqueter et dans lequel, au moment de la détonation, se déplace la tige portant le poinçon sous l'action duquel une briquette se forme dans la matrice, des vérins 19 étant en outre prévus pour chasser de la matrice la briquette obtenue et pour faire revenir le container et le corps 3 avec la chabotte à leur position initiale, caractérisé en ce que les vérins 19 sont disposés dans la chabotte de telle sorte que leurs axes soient parallèles à l'axe du vérin 9 disposé dans le corps 3 et équidistantsde cet axe, tandis que leurs tiges sont rigidement accouplées à la matrice qui est réalisée d'une seule pièce avec le container, ledit container et le véfin 9 disposé dans ie corps 3 étant exécutés de manière que l'un puisse pénétrer dans l'autre, de telle sorte que la briquette obtenue soit chassée de la matrice par le poinçon lors de la course aller des tiges des vérins 19 disposés dans la chabotte et que lors de leur course retour le container et la matrice soient serrés contre la chabotte. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la surface extérieure du container a une forme cylindrique et son diamètre est sensiblement égal au diamètre de l'enceinte du vérin 9, cette enceinte ayant une extrémité ouverte du côté de la chabotte pour permettre au container d'y pénétrer, tandis qu'entre la chabotte et le corps 3, sur le socle est fixée une butée limitant la course du container d'une longoez égale a celle du recul quteffeetuent le corps 3 et lathabotte pour revenir en position initiale, pendant la course aller des tiges des vérins 19. 3. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du canal du container est sensiblenent égal au diamètre extérieur du vérin 9 qui peut de ce fait pénétrer dans ledit canal, et en ce que le socle précité porte un vérin 22 monté du crté extérieur du corps 3 et qui ramène en position initiale le corps 3 avec la chabotte. - 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte du canal du container est rendue étanche et mise en communication avec une pompe à vide ou bien avec un réservoir contenant un gaz neutre. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'afin de rendre étanche l'enceinte du canal du container, la chabotte comporte, du côté de la matrice, une saillie cylindrique dont la diamètre est sensiblement égal à celui de la matrice, tandis que la surface cylindrique de cette saillie et la surface extérieure du vérin 9, à proximité de sa face extérieure, sont pratiquées des gorges circulaires où sont ioo, des bagues d'étanchéité. 6. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que dans les parois du container est ménagée une enceinte annulaire où est logé un élément de chauffage électrique.