Brevet FR2442094A1 — publié le 19800620

La presente invention est relative aux machines de centrifugation de tuyaux de fonte à emboîtement dites " refroidissement par enveloppe d'eau" ou "à carter sec". Plus particulièrement, l'invention concerne les machines du type comprenant un carter dans lequel est montée rotative une coquille dont l'extrémité à emboitement est fixée à une extrémité d'une chemise tubulaire qui entoure la coquille en ménageant avec elle un espace annulaire, l'autre extrémité de la coquille étant munie d'un anneau coupe-fonte reçu à coulissement étanche dans l'autre extrémité de la chemise, une chambre annulaire à joints tournants entourant chaque extrémité de la chemise et communiquant avec ledit espace par des lumières ménagées autour d'une circonférence de la chemise, ces chambres communiquant respectivement avec une conduite d'entrée et avec une conduite de sortie d'eau de refroidissement traversant le carter. Le brevet US 2 123 037 montre une machine de centrifugation de ce type. On sait que c'est le bout uni des coquilles de centrifugation qui est leur extrémité la plus chaude, car c'est là que la fonte est coulée en dernier. Or, dans cette machine connue, l'anneau coupefonte est situé nettement au-delà des lumières correspondantes de la chemise, de sorte que la région adjacente de la coquille se trouve en dehors de la circulation principale à grande vitesse de liteau de refroidissement. I1 en résulte un refroidissement insuffisant de cette extrémité de la coquille. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant une machine qui assure une meilleure circulation d'eau au contact du bout uni. A cet effet, l'invention a pour objet une machine du type précité, caractérisée en ce que l'extrémité axialement intérieure de l'anneau coupe-fonte se trouve à peu près dans le même plan que 1' extrémité axialement extérieure des lumières de l'extrémité correspondante de la chemise lorsque la coquille est dilatée axialement par la chaleur. L'écoulement de l'eau est encore amélioré si, suivant une autre caractéristique de l'invention, à chaque extrémité de la chemise,lesdites lumières ont définies par une série d'entretoises à peu près axiales reliant la partie principale de la chemise à une partie d'extrémité séparée de cette chemise. Ces entretoises sont avantageusement constituées par des barreaux à section circulaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention allant dans le même sens, la chambre d'entrée et la chambre de sortie de l'eau peuvent avoir, en section transversale, une forme en colimaçon, la première convergente et la seconde divergente. D'autres caractéris-tiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé, sur lequel la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une machine de centrifugation de tuyaux en fonte conforme à l'invention; la Fig. 2 est une vue de détail en coupe longitudinale, à plus grande échelle, de l'extrémité de cette machine située du côté du bout uni de la coquille; les Fig. 3 et 4 sont respectivement des vues en coupe transversale, prises suivant les lignes 3-3 et 4-4 des la Fig. 1, des chambres de sortie et d'entrée d'eau de refroidissement; la Fig. 5 est une vue prise en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3 ou de la Fig. 4;; les Fig. 6 et 7 sont des vues partieRes en coupe, à la même échelle que la Fig. 2, des deux extrémités d'une variante de la machine des Fig. I à 5. La machine de centrifugation représentée aux Fig. 1 à 5 comprend un chariot I mobile en translation sur des roues 2. Ce chariot comporte un carter 3 à l'in- térieur duquel est montée rotative une coquille 4 de coulée par centrifugation, d'axe X-X à peu près horizontal. L'extrémité à bout uni de la coquille 4 est prolongéepar un anneau 5 dit "coupe-fonte" de section méridienne en triangle rectangle. Comme on le voit bien à la Fig.2, un côté 6 de l'angle droit de cette section méridienne est une génératrice d'une surface cylindrique périphérique de 11 anneau 5. L'autre côté 7 de l'angle droit est une tranche plane d'extrémité axialement intérieure fixée à une collerette 8 en saillie extérieure sur l'extrémité du bout uni au moyen de vis 9. Le diamètre intérieur du côté 7 est inférieur à celui de la coquille 4 d'une quantité correspondant au double de l'épaisseur des tuyaux T à réaliser. L'hypoténuse 10 de cette section méridienne triangulaire est un évasement tronconique s'élargissant de la tranche d'extrémité de la coquille 7 vers l'extérieur de la machine. L'extrémité à emboîtement de la coquille 4 se termine par une collerette extérieure 11. Une chemise 12 entoure coaxialement la coquille sur toute sa longueur en ménageant avec celle-ci un espace annulaire 13 d'épaisseurfaible à peu près constanteElle comporte une extrémité cylindrique dans laquelle coulisse à joint étanche l'anneau coupe-fonte 5, ltétancheite étant assurée par une garniture annulaire 14 comprimée radialement entre la paroi intérieure de la chemise et le fond d'une gorge ménagée dans la surface cylindrique extérieure de l'anneau coupe-fonte. L'autre extrémité de la chemise 12 diverge à peu près suivant le même angle que l'emboîtement de la coquille et se termine par une collerette radiale 15 munie à sa racine d'un évidement annulaire 16. La collerette 11 est serrée dans cet évidement par une bague de fixation 17 vissée contre la collerette 15. Comme connu en soi par le brevet FR 1 152 385, le support coaxial de la coquille dans la chemise est complété par une série de couronnes 18 portées par la coquille. La surface extérieure de chaque couronne présente un évidement, et un ressort hélicoidal 19 refermé sur lui-même à la façon d'un bracelet est disposé entre cet évidement et la paroi intérieure de la chemise, contre lesquels il n'exerce que des contacts à peu près ponctuels. En fait, les deux extrémités de la chemise 12 sont constituées par des pièces séparées réunies chacune à sa partie principale 12a par des entretoises: l'extré- mité cylindrique 12b, côté bout uni, est réunie à la partie 12a par huit barres rondes 20 parallèles à l'axe X-X dont le diamètre est égal à l'épaisseur de la paroi de la chemise et qui sont régulièrement réparties sur la circonférence. L'autre extrémité 12C de la chemise est reliée de même à la partie 12a par huit autres barres rondes 20 de même diamètre, régulièrement espacées et inclinées sur l'axe X-X d'un même angle correspondant à peu près à l'angle d'évasement de l'emboîtement de la a c coquille 4. Les faces en regard des parties 12a à 12C de la chemise sont planes et perpendiculaires à l'axe X-X. Une ouverture d'entrée d'eau 21 et une ouverture de sortie d'eau 22, à peu près continues sur toute la périphérie , sont ainsi définies respectivement près de l'emboîtement et près du bout uni de la coquille 4, ces ouvertures étant chacune constituées par huitlumières d'une cage de révolution. La chemise 12 porte en saillie extérieure, symétriquement de part et d'autre de chacune des ouvertures d'entrée 21 et de sortie 22, deux collerettes radiales 23, l'une d'elles se confondant avec la collerette 15 mentionnée plus haut. Au droit de chaque ouverture 21, 22, une couronne 24 à section méridienne en U ouverte vers l'axe X-X est fixée au carter 3 et communique à sa partie supérieure par un orifice avec une tubulure 25 dont l'axe est situé dans le même plan perpendiculaire à l'axe X-X que le milieu de l'ouverture 21, 22 respective . A chaque aile de ces U est fixé un diaphragme annulaire souple 26 qui s'étend vers l'axe X-X et porte à son extrémité interne un joint annulaire d'étanchéité 27 qui s'applique axialement contre une zone annulaire d'une collerette 23; ceci définit autour de l'ouverture 21 une chambre annulaire 28 à peu près étanche d'entrée d'eau de refroidissement dans l'espace 13 et, autour de l'ouverture 22 , une chambre annulaire 29 à peu près étanche de sortie d'eau de refroidissement.En variante, on peut utiliser d'autres dispositifs d'étanchéité à ,ointstournantWpar exemple des joints à chambre annulaire gonflable tels que décrits au brevet FR 2 261 089. L'un des dispositifs 18-19 est voisin de la chambre annulaire 29. En section transversale (Fig. 3 et 4), les chambres 28 et 29 ont une forme en colimaçon; plus précisément, les tubulures 25 s'y raccordent tangentiellement, et la section d'écoulement de la chambre 28 décroît progressivement sur un tour complet tandis que celle de la chambre 29 croît progressivement sur un tour complet. Ces sections d'écoulement sont déterminées en Fonction de l'épaisseur de espace 13 et du refroidissement désiré pour la coquille 4.Aux Fig.1 et 2, les tubulures 25 ont ét ramenées dans le plan de coupe pour plus de clarté. Dans l'exemple représenté, la section transversale des tubulures 25 est rectangulaire (Fig.5).En variante, cette section pourrait être par exemple circulaire, et/ou la section méridienne des couronnes 24 pourrait être semi-circulaire. L'ensemble coquille 4-chemise 12,porté par des rouleaux 30, est entraîné en rotation dans le sens f (Fig. 3 et 4) par un moteur 31 fixé sur le carter 3. L'agencement est tel que la face d'extrémité intérieure 32 de la partie 12b,qui constitue l'extrémité extérieure de l'ouverture 22,se trouve dans le même plan radial quel'ai- le extérieure 24a de la couronne 24 correspondante,et éga- lement dans le même plan radial que le côté 7 de l'anneau coupe-fonte 5 à l'état dilaté de la coquille 4,c'est-à-dire lorsque celle-ci reçoit de la fonte liquide et qu'un tuyau T vient d'être oeu lé (Fig. 2) Par caltre,aprds drrlage du tuyau T,et lorsque lacoquil- le 4 ne contient plus de fonte et est moins chauve et doec à l'état axialement contracté,la face radiale 7 de l'anneau consefonte,qui li- mite axialement à la fois le tuyau T et l'espace ~annulaireF 13,n'est pas tout à fait au droit de ladite faoe 32 mais légèrement décalée vers l'intérieur par rapport à celle-ci. En fonctionnement,de l'eau sous pression est envoyée dans la charrbre 28 par la tubulure 25 correspondante.Cette eau circule autour de la chambre 28 à section dégressive(Fig.3), pénètre dans l'espace 13 par l'ouverture 21, entre les barreaux 20,parcourt en hélice toute la longueur de la coquille à travers l'espace 13 en formant dans celui-ci une enveloppe annulaire d'eau sous pression,et ressort à travers l'ouverture 22,entre les barreaux 20,dans la chambre 29 puis dans la tubulure 25 associée.On a représenté ce mouvement par des flèches aux Fig. 1, 3 et 4. On constate que l'agencement décrit permet d'obtenir, pour des conditions d'alimentation données, une vitesse de l'eau accrue, des pertes de charge réduites et une bonne répartition circonférentielle des vitesses de l'eau. Le bout uni est, comme ltemboitement, bien léché par l'eau en circulation, et la section de l'ouverture 22 peut être suffisamment faible pour limiter de façon efficace l'effet de centrifugation de l'eau à cet endroit de façon à s'opposer au phénomène de caléfaction. L'invention permet ainsi d'obtenir un refroidissement amélioré de toute la longueur de la coquille 4. Il est à noter que la section ronde des barreaux 20 favorise une faible perte de charge et est propice à un écoulement d'eau variable ' adapté notamment aux grandes variations de vitesse de rotation de la coquille pendant le cycle de fabrication d'un tuyau de fonte. De plus, on obtient une rotation bien concentrique de la coquille grâce aux dispositifs de support 5 et 1819 et, par suite, une parfaite régularité de section annulaire et d'épaisseur du tuyau T moulé, notamment à son bout uni. Par ailleurs, le montage et le démontage de la coquille 4 portant l'anneau coupe-fonte 5 s'effectuent facilement et rapidement car la solidarisation de la coquilleetdelachemise en vue de la rotation de la coquille est réalisée seulement à l'extrémité à emboltement: il suffit de désolidariser cette extrémité en retirant la bague 17 et de tirer la coquille dans le sens du bout uni vers l'emboîtement pour démonter la coquille portant l'anneau coupe-fonte 5-avec la bague d'étanchéité 14 et les dispositifs 18-19 de centrage. En variante (Fig. 6 et 7), l'ouverture 22 peut avoir une dimension axiale réglable au moyen d'un fourreau ou manchon cylindrique 33 s'ajustant au diamètre intérieur de la chemise 12 et obturant partiellement cette ouverture Pour agrandir ou diminuer l'ouverture 22, on déplace dans le sens convenable le fourreau 33 et on le fixe à la chemise 12 au moyen de vis 34, celles-ci pouvant traverser des boutonnières axiales du fourreau pour faciliter le réglage. On peut régler de façon analogue l'ouverture 21 au moyen d'un fourreau ou manchon tronconique 35 appui qué sur la paroi intérieure de la chemise 12, fixé au moyen de vis 36 et obturant une partie de cette ouverture 21. Pour le réglage axial de ce fourreau, on peut soit utiliser un fourreau fendu à diamètre variable, soit un jeu de fourreaux de différents diamètres. Les fourreaux 33 et 35 permettent d'adapter la section utile de passage de l'eau aux paramètres du refroidissement désiré : diamètre de la coquille et épaisseur de l'espace 13 qui en résulte, profil extérieur et intérieur de la coquille, épaisseur du tuyau, etc. I1 est clair que l'invention s'applique également au cas où la circulation de l'eau de refroidissement s'effectue en sens inverse de celui représenté, c'est-à-dire du bout uni vers l'emboitement de la coquille 4. - REVENDICATIONS 1.- Machine de centrifugation de tuyaux de fonte à emboitement, du type comprenant un carter dans lequel est montée rotative une coquille dont l'extrémité à emboîtement est fixée à une extrémité d'une chemise tubulaire qui entoure la coquille en ménageant avec elle un espace annulaire, l'autre extrémité de la coquille étant munie d'un anneau coupe-fonte reçu à coulissement étanche dans l'autre extrémité de la chemise, une chambre annulaire à joints tournants entourant chaque extrémité de la chemise et communiquant avec ledit espace par des lumières t ménagées autour d'une circonférence de la chemise, ces chambres communiquant respectivement avec une conduite d'entrée et avec une conduite de sortie d'eau de refroidissement traversant le carter, oette machine étant - caractérisée en oe que l'extrémité axialement intérieure Y7) de l'anneau coupe-fonte (5) se trouve à peu près dans le même plan que l'extrémité axialement extérieure (32) des lumières (22) de l'extrémité correspondante de la chemise (12) lorsque la coquille (4) est dilatée axialement~par la chaleur. 2. - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite extrémité axialement intérieure (7) de l'anneau coupe-fonte (5) est définie par une surface plane radiale ainsi que ladite extrémité axialement extérieure (32) des lumières (22) de la chemise (12). 3.- Machine suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la conduite correspondante(25) est également située à peu près dans ledit plan. 4.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, à chaque extrémité de la chemise (12),lesdites lumières (21,22) sont définies par une série d'entretoises à peu près axi.ales (20) reliant la partie principale (12a) de la chemise (12) à une partie d'extrémité séparée (2b,12C) de cette chemise. 5.- Machine suivant la revendication 4,caractérisée en ce que les entretoises (20) sont constituées par des barreaux à section circulaire. 6.- Machine suivant la revendication 5,caractérisée en ce que les barreaux (20) ont un diamètre égal à l'épaisseur de paroi de la chemise (12). 7.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (33, 35) de réglage des lumières (21, 22) de la chemise (12). 8.- Machine suivant la revendication 7,caractérisée en ce que lesdits moyens de réglage (33, 35) sont constitués par un manchon pouvant être fixé à la paroi intérieure de la chemise (12) en une position axialement réglable. 9.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la coquille (4) porte sur son fût des couronnes (18) à surface extérieure évidée, des ressorts hélicoldaux (19) fermés sur eux-mêmes étant disposés entre les évidements de ces couronnes et la paroi intérieure de la chemise (12), de sorte que la coquille (4) peut être extraite axialement de la chemise (12) après désolidarisation des extrémités à emboîtement de la coquille (4) et de la chemise (12). 10.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la chambre d'entrée (28) et la chambre de sortie (29) de l'eau ont, en section transversale, une forme en colimaçon, la première convergente et la seconde divergente.