Brevet FR2387711A1 — publié le 19781117

La présente invention est relative à une installation pour l'élimination des écailles d'oxydes de la surface des pièces d'acier chauffees et destinées à être forgées par un machine à forger (presse à forger, mouton de forge ou autre appareil équivalent). Les pièces d'acier qui sortent du four de rechauffage pour être envoyées à la machine à forger présentent sur leur surface des écailles d'oxydes qu'il est nécessaire d'éliminer avant que les pièces ne soient mises en forme. Cette nécessité est particulièrement sensible lorsque les pieces doivent être formées à la machine à forger. Dans la suite du present mémoire on appellera simplement "pièces, les pièces d'acier réchauffées et destinées à être envoyées à la machine à forger. Les installations les plus fréquemment utilisées pour éliminer les écailles d'oxydes sont celles qui tirent parti d'un ou plusieurs coups donnés sur la pièce à l'aide de la machine a forger ou encore de jets d'eau à haute pression projetes sur cette pièce. Le fait de soumettre la pièce à des coups de machine à forger avant le formage implique l'introduction d'une phase supplémentaire dans le cycle de travail, ce qui représente au moins une perte de temps entraînant une réduction du rendement du cycle. Le procedé qui consiste à projeter sur la pièce des jets d'eau à haute pression impliquait jusqu'à present l'implantation de reseaux centraux comportant des accumulateurs hydrauliques de grande capactie travaillant à des pressions très élevées ; or ces réseaux représentent des investissements considérables, ils constituent une source de risques pour le personnel et le matériel donnent lieu à de fréquentes interruptions du travail parce qutils desservent simultanément plusieurs machines à forger et que toute avarie du réseau central interrompt ou compromet le fonctionnement de toutes les machines à forger. L'installation d'élimination des écailles d'oxydes suivant l'invention est une installation autonome et automatique du type à projection d'eau sous haute pression qui élimine tous les inconvénients des installations mentionnées plus haut. En effet, l'installation suivant l'invention est une installation autonome pouvant être affectée individuellement à une machine à forger de sorte qu'elle utilise des volumes d'eau et de fluide sous pression extrêmement réduits, ainsi que des appareils à pression de dimensions et de poids très réduits qui, en cas d'eclatement, ou d'explosion réduisent à un minimum les risques pour le personnel et le matériel ; l'installation est de construction très économique et son fonctionnement et sa commande sont très simples. L'i.nstallation est automatique en ce sens qu'elle n'exige pas l'intervention du personnel puisqu'elle entre en action automatiquement lorsqu'une pièce passe devant une cellule photo-electrique (ou devant un autre détecteur équivalent). L'installation pour l'élimination des écailles d'oxydes suivant l'invention fonctionne sensiblement de la façon suivante une piece à forger sort du four de réchauffage et est acheminée par une courroie transporteuse à la machine à forger ; le long du trajet que la pièce parcourt entre le four et la machine, elle est interceptée par une cellule photo-électrique, puis traverse une chambre dans laquelle elle passe à l'intérieur d'un anneau circulaire formé d'un tube (qu'on appelera anneau dans la suite du présent mémoire), lequel présente des buses réparties le long de sa circonference et orientées radialement vers l'intérieur ; la cellule photo-electrique transmet un ordre par l'intermédiaire d'un dispositif temporisateur a un dispositif oleodydamique qui, à son tour, agit sur un dispositif hydraulique, de manière à faire émettre par chaque buse de l'anneau un jet d'eau sous pression dirigé vers la pièce. Après chaque projection d'eau, et par conséquent lorsque la pièce est sortie du champ d'action des buses, le dispositif oléodynamique, de même que le dispositif hydraulique, reviennent à l'état de depart et sont prêts à répéter l'action de projection lorsqu'une pièce suivante aura été Tnterceptée par la cellule photo-electrique. L'installation suivant l'invention est donc essentiellement constituée par les parties principales suivantes : un circuit oléo- dynamique comprenant un réservoir de fluide dans lequel une pompe électrique met un fluide sous pression ; des organes qui commandent la pression de ce fluide et d'autres organes (un distributeur electro-magnétique à deux electro-aimants) qui établissent alternativement entre le réservoir de fluide sous pression et l'une ou l'autre des deux chambres d'un vérin oléodynamique qui sont séparées par un piston, un circuit hydraulique relie au circuit oléodynamique par la liaison établie entre un cylindre hydraulique appartenant à ce circuit et le cylindre oléodynamique au moyen d'un piston commandé par le piston dudit cylindre oléodynamique et qui coulisse dans le cylindre hydraulique, le circuit hydraulique comprenant un conduit qui relie une chambre du cylindre hydraulique, d'une part à l'anneau muni de buses et contenu dans la chambre dans laquelle circulent les pieces et, d'autre part, au reseau hydraulique extérieur ; une cellule photo electrique qui, lorsqu'elle intercepte une pièce, agit sur le distributeur électromagnétique pour mettre en compression le piston du cylindre oléodynamique et par conséquent, le piston du cylindre hydraulique, de manière à mettre sous pression, l'eau contenue dans ce cylindre et à la projeter sur la pièce à travers les buses pour éliminer les écailles d'oxydes présentes sur cette pièce. Pour mieux faire comprendre l'invention, rendre compte de tous les organes qui la constituent et comment ils fonctionnent, on donnera ci-après la description d'une forme de realisation, uniquement à titre d'exemple et en se référent aux dessins annexés sur lequels, La figure 1 est une vue de côté, partiellement en coupe, de la partie de T'installation-de forgeage comprise entre la sortie des pièces d'un four de réchauffage et l'arrivée des pièces à une machine à forger, partie qui est reliée à la partie oléodynamique et hydraulique de l'installation représentée schématiquement en S La figure 2 est une vue partiellement en coupe, suivant la ligne I-I de la figure 1, qui montre la chambre renfermant l'anneau et les buses de projection ;; La figure 3 est un schéma représentant la partie oleodyna- mique et hydraulique de l'installation. Le schema de la figure 3 represente l'installation dans l'état qui précède une phase dans laquelle l'eau est projetée par les buses sur une pièce, phase que l'on appellera simplement dans la suite phase de projection. On suppose également que l'installation est mise en action apres une période d'interruption, de sorte que la description de son fonctionnement sera plus complète. La vanne manuelle L, qui a provoqué la decharge de la pression du fluide du circuit oléodynamique à la fin d'un cycle de travail précédent, est ouverte et le circuit electrique alimentant l'installation entre la cellule photo-électrique PH et le circuit oléodynamique est egalement ouvert. Maintenant, en agissant sur un interrupteur non représenté, on met en marche le moteur électrique 13 qui commande la pompe à fluide 14. Ensuite, on ferme la vanne L de mise à la bâche du fluide. Un relais temporisé, non représenté, connecté à l'interrupteur du moteur, ferme le circuit électrique seulement après écoulement d'un certain temps après la mise en marche. De cette façon, la pompe à fluide 14 peut se mettre en marche en refoulant un fluide qui est encore sous pression nulle puisqu'il est contenu dans un circuit encore ouvert au niveau de la soupape électro-magnétique 15 qui est ouverte. Ce temps écoulé, le circuit électrique se trouve sous tension et, étant donné que le réservoir de fluide 16 n'est pas sous pression, le pressostat 20 maintient l'electro-vanne 15 excitée, de maniere que cette derniere interrompe l'écoulement du fluide. A ce stade commence la phase de mise sous pression du circuit oléodynamique et le fluide commence à se mettre sous pression dans le réservoir 16 et dans le circuit oléodynamique jusqu'à Ce qu'on ait atteint une pression voulue qui est d'environ 320 atmosphères. Pendant la phase de compression oléodynamique, l'électro- vanne ou distributeur 17 se trouve dans la position 17", dans laquelle le circuit oléodynamique b-d qui relie le réservoir 16 à la chambre cl du cylindre C1 est établi. En même temps, le circuit a-a', qui met la chambre c2 du cylindre C1 en communication avec la bâche A est établi. Dans cette condition, le piston 18 est en position basse dans la chambre c2. De même, le piston 19 du cylindre C2 est en position basse, de sorte que la chambre el renferme de l'eau aspire dans le réseau hydraulique à travers le filtre fl et le clapet anti-retour NR2. Lorsque la pression du circuit oléodynamique a atteint la valeur maximale voulue, le pressostat 20 intervient pour provoquer l'ouverture de la vanne électromagnétique 15 et envoyer le fluide à la bâche pour maintenir la pression du circuit oléodynamique à la valeur voulue. L'installation comprend egalement une -soupape de sûreté 15' intercalée en prevision d'une panne eventuelle du pressostat et qui est placee dans la position indiquée sur la figure 3. Dans ces conditions, dans le circuit oléodynamique, le piston 18 est refoulé partie fluide de la chambre cl puisque le distributeur électromagnétique 17 à deux electro-aimants se trouve dans la position 17". L'état du circuit hydraulique est le suivant : la chambre el du cylindre C2 renferme une quantité d'eau au moins égale à celle qui doit être expulsée par les buses pendant la projection d'eau sur une pièce ; le clapet anti-retour NR1 evite que l'eau contenue dans l'anneau 5 ne soit aspirée lorsque le piston 19 descend dans la chambre e2.La liaison entre le cylindre oléodynamique et le cylindre hydraulique est réalisée par la disposition coaxiale des cy lindres C1 et C2 par le fait que le piston 19 est monté sur l'une des extrémités de la tige 21 et que cette derniere porte le piston 18 à son autre extrémité, cette tige 21 coulissant à joint étanche dans une garniture 24 interposée entre les cylindres C1 et C2. Lorsque l'installation se trouve dans l'état décrit plus haut, une piece 1 provenant du four F de réchauffage et transportée vers la machine P par la courroie transporteuse 2 à vitesse reglable est interceptee par la cellule photo-électrique PH placée en dehors de la chambre 4.Avec un retard egal au temps que la pièce demande pour passer de la cellule photo-électrique aux quatre buses 6, et plus précisement avec intervention d'un deuxième temporisateur non représente sur les dessins, la cellule photo-electrique PH excite un relais non représenté, qui place le distributeur 17 dans la position 17' de sorte que le circuit b, situé en amont du distributeur 17, entre en communication avec le circuit a situé en aval de ce distributeur et, par consequent, avec la chambre c2 du cylindre C1. En même temps, le circuit d est mis en communication avec le circuit a' et par conséquent avec la bâche A.De cette façon, le piston 18 est pousse dans le sens de la flèche V, il expulse le fluide de la chambre cl à travers le circuit d-a' et, en meme temps, au moyen de la tige 21, il pousse le piston 19 qui refoule l'eau de la chambre el à travers le clapet anti-retour NR1 vers l'anneau 5 et le projette sur la piece 1. Les oxydes eliminés de la pièce 1 et l'eau projetée par les buses 6 sont évacués par le conduit d'écoulement D. Dans le circuit b est intercalé un robinet d'étranglement 22 associé à un clapet anti-retour NR3 ; au moyen du robinet 22, on peut regler la quantité de fluide qui est refoulée dans la chambre c2 lorsque le distributeur 17 passe à la position 17'. Le robinet 22 joue le rôle d'un organe auxiliaire du temporisateur qui règle la durée de la phase de projection. Le jet d'eau projeté par les buses est dosé en quantité et en durée en fonction des dimensions de la pièce, c'est à dire de telle maniere que, la projection d'eau s'interrompe lorsque la pièce est sortie du clamp d'action des buses. Cette interruption est égale- ment assurée par le fait qu'à l'aide d'un temporisateur non represen té, on règle le temps pendant lequel l'electro-aimant du distributeur electro-magnétique 17 reste alimente et maintient ce distributeur dans la position 17" Lorsque ce temps est ecoulé, le distributeur 17 revient à la position 17', dans laquelle il est rappelé par l'électro- aimant correspondant qui, à son tour reste sous tension pendant le temps voulu, puis est désexcité (sous l'action d'un temporisateur non representé).A ce moment, la pression du fluide est envoyée à la chambre cl tandis que la chambre c2 est mise en communication avec la bâchera par l'intermédiaire des circuits a et a'. De cette façon, les pistons 18 et 19 sont rappelés en sens inverse ; l'air contenu dans la chambre e2 s'échappe par le trou Z ; l'eau est aspirée dans la chambre el en provenance du réseau hydraulique, à travers un filtre fl qui empêche les corps étrangers de pénètrer dans cette chambre. L'installation est maintenant prête à exécuter une autre phase de compression et de projection dès qu'une autre pièce 1' qui se déplace comme indiqué par la flèche B, est interceptée par la cellule photo-electrique PH. Il est evident que le fluide envoyé à la bâche A par le distributeur 15, liaw soupape de sureté 15' ou la vanne L à commande manuelle est recueilli et réintroduit dans le circuit oléodynamique. La pression impose au fluide pendant la phase de compression du piston 18 peut être contrôlée au moyen d'un manomètre MN monté en un point du circuit a, tandis qu'un clapet anti-retour NR4 evite que le fluide ne soit refoulé vers la pompe pendant la phase de compression et de projection. La pression du fluide pendant la phase dans laquelle la pompe met le fluide sous pression dans le circuit et dans le reservoir 16 est mesurée à l'aide d'un manomètre M. La pression de l'eau envoyee dans l'anneau 5 pendant la phase de projection est mesurée à l'aide d'un manomètre M' branché sur l'anneau lui-même. Dans la forme de réalisation décrite plus haut, on suppose qu'il s'agit de traiter des pièces à forger d'un poids d'environ 10 kg et possédant une longueur d'environ 20 cm. Si la vitesse de la courroie transporteuse est de 50 cm/s, la durée de la--projection sera réglée sur environ une demi-seconde et on constate que la pression la plus appropriée pour l'eau envoyee dans l'anneau est comprise entre 120 et 150 atmosphères.La quantite d'eau contenue dans la chambre el du cylindre C2 sera au moins d'un litre dans le cas de buses possédant des orifices qui projettent environ 0,4 litre d'eau par seconde sous une pression de 120 atmospheres. La quantite de fluide contenue dans le circuit oléodynamique est de 15 litres, y compris le réservoir et la chambre du cylindre. Les buses sont de toute façon interchangeables de manière que l'installation puisse s'adapter à une large gamme de débits de projection d'eau. Il est evident que, avec des modifications appropriées, executées à l'aide de moyens connus, l'installation peut être construite de manière que le cylindre hydraulique puisse aspirer à chaque manoeuvre dans sa chambre el une quantité d'eau suffisante pour agir en plusieurs phases successives sur plusieurs pieces au lieu d'agir sur une seule pièce. REVENDICATIONS 1. Installation pour éliminer à l'aide de jets d'eau sous haute pression les écailles d'oxydes portees par les pinces d'acier réchauffées avant d'être forgees à la machine à forger (presse,mouton de forge ou équivalent), cette installation étant caractérisée par le fait qu'elle est associée à une seule machine et qu'elle travaille dans un mode entierement automatique et que toutes les phases exécutees pour projeter l'eau sur chaque piece et éliminer les écailles d'oxydes de la surface de cette pièce, puis pour ramener l'installation à l'état intitial sont mises en marche et se succèdent automatiquement chaque fois qu'une pièce est interceptée par une cellule photo-électrique, ou par un autre détecteur équivalent, placé le long du trajet que la pièce parcourt entre le four de réchauffage et la machine dans laquelle la pièce doit être forgée. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les jets d'eau sont émis par deux ou plus de deux buses qui font partie d'un dispositif hydraulique commandé lui-même par un dispositif oléodynamique, lequel est mis en action chaque fois que la cellule photo-eectrique, ou un autre détecteur équivalent, intercepte une pièce dirigee vers la machine à forger. 3. Installation suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la cellule photoelectr'ique ou autre détecteur equivalent qui a intercepte une pièce en cours de transport vers la machine à forger, excite un relais, lequel commande un distributeur électromagnétique à deux électroaimants de manière à mettre une extrémité d'un cylindre oléodynamique en communication avec un réservoir de fluide sous pression pour que la pression du fluide repousse le piston de ce cylindre oléodynamique et que le piston d'un cylindre hydraulique, relie au piston du cylindre oléodynamique, refoule un volume d'eau à travers le dispositif hydraulique pour determiner la projection des jets d'eau sur la pièce à travers les buses, le relais étant excité par la cellule photo-électrique ou autre détecteur équivalent, par l'intermédiaire d'un temporisateur approprie, avec un retard égal au temps que la pièce demande pour passer de la cellule photo-électrique à une position située entre les buses. 4. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le temps pendant lequel les buses projettent de l'eau sur la pièce est commande par un organe temporisateur qui provoque le retour du distributeur électromagnetique à sa position initiale lorsque la pièce a subi l'action des jets d'eau sur toute sa longueur. 5. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que, lorsque la projection d'eau par les buses est terminée, le dispositif hydraulique et le dispositif oléodynamique reviennent à la position initiale en vue d'executer une nouvelle phase de projection d'eau à travers les buses lorsqu'une autre piece aura été interceptée par la cellule photo-électrique ou autre detecteur équivalent. 6. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait que les buses qui exécutent la projection d'eau sur les pieces sont montées le long d'un tube en forme d'anneau et orientées radialement vers I'intérièur de l'anneau qui est traversé par la pièce, ledit anneau et lesdites buses étant enfermés à l'intérieur d'une chambre qui est traversée par la courroie transporteuse servant à transporter la pièce du four de rechauffage à la machine à forger, la courroie transporteuse possedant une vitesse réglable en fonction des caractéristiques des pièces à forger. 7. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que, dans le circuit hydraulique qui relie le cylindre hydraulique à l'anneau muni de buses, est intercalé un clapet anti-retour qui empêche l'eau contenue dans l'anneau de refluer vers le cylindre hydraulique lorsque le piston de ce cylindre se rétracte à l'intérieur de son cylindre. 8. Installation suivant la'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'entre le cylindre hydraulique et le réseau hydraulique extérieur duquel le piston aspire de l'eau apres chaque phase de projection d'eau par les buses, sont intercalés d'une part, au moins un clapet anti-retour servant à empêcher que la pression hydraulique engendrée dans la phase de projection d'eau par les buses ne se transmette au réseau hydraulique et, d'autre part, un filtre servant à filtrer l'eau qui pénètre dans le cylindre hydraulique, de manière à éviter que des corps etrangers ne pénètrent dans ce cylindre. 9. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le piston du cylindre oléodynamique qui commande le piston du cylindre hydraulique est commandé par le fluide sous pression contenu dans un réservoir de fluide qui est lui-mêle relié au cylindre oléodynamique au moyen d'un circuit et d'un distributeur électromagnétique à travers lesquels la pression du fluide est transmise, alternativement, en amont du piston du cylindre oléodynamique, pour provoquer la compression du volume d'eau contenu dans le cylindre hydraulique, et en aval du piston du cylindre oléodynamique pour rétracter ce piston ainsi que le piston du cylindre hydraulique à leur position initiale, afin d'aspirer dans le cylindre hydraulique, en la prélevant sur le réseau hydraulique exterieur la quantite d'eau qui sera nécessaire dans la phase suivante de projection d'eau par les buses. 10. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un organe temporisateur maintient le distributeur électromagnétique dans la position qui provoque la compression du piston dans le cylindre oléodynamique pendant le temps nécessaire et suffisant pour projeter l'eau sur toute la longueur de la pièce. 11. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caracterisee par le fait que, lorsque le distributeur électromagnétique est revenu à sa position de depart après exécution de la phase de compression du piston dans le cylindre oléodynamique, on rétablit la communication entre le reservoir de fluide et la partie du cylindre oléodynamique située en aval du piston, le fluide contenu dans le cylindre oléodynamique est expulsé du cylindre et envoye dans un récipient de récuperation pour être remis en circuit tandis que l'eau est aspirée dans le cylindre hydraulique. 12. Installation suivant la'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'entre le réservoir de fluide et le distributeur électromagnétique est intercalé un robinet de réglage au moyen duquel on peut faire varier le débit de fluide qui est- refoulé dans le cylindre oléodynamique.