Brevet FR2436641A1 — publié le 19800418

La présente invention est relative à un dispositif d'amenée de matière pulvérulente de traitement de la fonte dans la coquille de coulée d'une machine de centrifugation de tuyaux en fonte ou analogues. L'invention s'applique en particulier à l'application contrôlée d'une matière pulvérulente d'inoculation de la fonte, telle que le ferro-silicium ou autre produit équivalent, sur la paroi de la coquille de centrifugation, avant la coulée de la fonte. Ces dispositifs d'amenée comprennent généralement un réservoir de matière pulvérulente qui est relié à un tube de soufflage alimenté par une source de gaz comprimé par il intermédiaire d'un robinet d'arrêt. Dans des dispositifs connus de ce type (voir par exemple le brevet français nO 761 670),le réservoir de poudre est ouvert à l'atmos phère et muni d'une ouverture de sortie calibrée et réglable débouchant directement dans le tube de souffla go ,ainsi que de moyensmécaniquesd'entrainement de la poudre. On a constaté que, lorsque l'on utilise ces dispos il tifs connus, le début et l'arrét de l'apport de matière pulvérulente ne sont pas contrôlés avec précision: il S'écoule un certain temps, dit "temps de réponse",d'une part entre l'ouverture du réservoir et le début effectif de la projection de poudre, et d'autre part entre la fermeture du réservoir et l'arrêt de cette projection. L'invention a pour but de fournir un dispositif d'amenée du type précité qui remédie à cet inconvenient,'c'est- à-dire au moyen duquel des quantités de poudre prédéterminées puissent être apportées à l'intérieur de la coquille de centrifugation avec précision et de manière fidèlement reproductible. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce que le réservoir est une enceinte fermée maintenue sous pression de gaz et dont le conduit de sortie est muni d'un organe d'obturation et se prolonge au-delà de celui-ci par un conduit de poudre débouchant dans une tuyère qui est alimentée en gaz comprimé par ladite source et qui est reliée au tube de soufflage. Un organe d'obturation particulièrement bien adapté à cette application est une membrane souple écrasable sous l'action d'un gaz comprimé, de préférence une manchette tubulaire serrée de façon étanche à ses deux extrémités et entourée par une chambre annulaire qui est reliée à une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un robinet d'arrêt. La régularité du soufflage est augmentée çi le conduit de poudre débouche coaxialement dans la tuyère. I1 est très avantageux que la pression de gaz régnant dans le réservoir soit réglable ainsi que le débit de gaz fourni à la tuyère, car on peut alors régler le débit de poudre en faisant varier la pression du réservoir et ajuster avec précision le débit minimal nécessaire de gaz transporteur correspondant à ce débit de poudre et à la perte de charge du tube de soufflage. La poudre est ainsi répartie sur la coquille de centrifugation de manière régulière et uniforme, contrairement à ce que l'on observait avec les dispositifs connus mentionnés plus haut. Ceci conduit a son tour à une diminiution des défauts sur les pièces coulées et à une meilleure protection de la coquille, et donc à unallongementde la durée de vie de celle-ci. Si de plus le conduit de poudre est interchangeable afin de pouvoir modifier son diamètre, le dispositif peut être utilisé quel que soit le diamètre de la coquille à revêtir. Dcautres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Au dessin-annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig. 1 est une vue schématique à petite échelle d'une machine à centrifuger munie d'un dispositif d'amenée conforme a l'invention, la Fig. 2 est une vue schématique en coupe à plus grande échelle de ce dispositif d'amenée; la Fig 3 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle que la Fig. 2, d'un détail de l'injecteur de ce dispositif; la Fig. 4 est une vue partielle en coupe, à la meme échelle que la Fig. 2, de l'organe de fermeture du dispositif d'amenée,représenté en position fermee. Suivant l'exemple d'exécution de la Fig. 1, l'invention est appliquée à une machine à centrifuger du type DeLavaud. Cette machine comprend un chariot 1 mobile en translation et portant une coquille rotatïve 2 d'axe X-X pour la coulée par centrifugation de tuyaux en-fonte. Cette coquille est alimentée èn fonte par un canal de coulée 3 supporté par des supports escamotables 4. A l'amont du canal 3, un déversoir 5 reçoit la fonte liquide d'une poche de coulée basculante 6 articulée sur un bâti 7 et la déverse dans le canal 3. Le canal 3 porte latéralement sur presque toute sa longueur un tube 8 de transport par soufflage d'une poudre de traitement de la fonte, par exemple d'une poudre d'inoculation telle que du ferro-silicium. Le tube 8 sé termine à l'aval par une tête 9 de projection fixée près du bec de coulée 10 du canal 3. Le tube 8 pourrait également,en variante, être fixé sous le canal 3. Le dispositif d'amenée de poudre comprend, outre le tube 8, un dispositif d'alimentation 11 qui va maintenant être décrit et qui est représenté en détail aux Fig.2 à-4. Au droit de l'extrémité amont du canal 3, au voisinage du déversoir 5, est fixée sur le bâti 7 une trémie 12 formant réservoir de poudre d'inoculation 13. La trémie 12 est fermée de manière étanche à sa partie supérieure par un couvercle 14 qui est seulement traversé par un conduit 15 d'admission d'air sous pression relié à une source d'air comprimé (non représentée) par l'intermé diaire d'un détendeur réglable 16 et d'un robinet d'arrêt 17. A sa partie inférieure, la trémie 12 est prolongée par une goulotte verticale 12a qui est obturée par un robinet d'arrêt 12b D'un point de la goulotte 12a situé au-dessus de ce robinet part radialement un conduit amont 18 d'alimentation en poudre. Ce conduit 18 est relié au tube aval 8 de transport de poudre par l'intermédiaire d'un distributeur-doseur 19 de poudre et d'air sous pression. Le distributeur-doseur 19 comprend trois parties ou corps coaxiaux 20, 21, 22 assemblés entre eux, par exewr ple par des vis 23, de manière étanche, à savoir un corps 20 d'entrée de poudre, un corps 21 de commande de l'admission de la poudre, et un corps 22 d'injection à venturi. Ces trois corps ont pour l'essentiel une forme cylindrique de même axe de révolution à peu près horizontal Y-Y que le conduit 18. Le corps 20 est prolongé vers l'aval par un nez 24 de forme extérieure tronconique. Intérieurement, ce-corps est percé d'un passage d'axe Y-Y qui comporte une partie cylindrique 25 dans laquelle s'ajuste l'extrémité aval du conduit 18, puis une partie convergente 26 s'étendant jusque dans le nez 24, enfin une sortie cylindrique 27. Le corps 21 présente à chaque extrémité un alésage convergent 28 dont l'angle d'ouverture est le même que celui du nez 24. Entre les extrémités intérieures de ces deux alésages s'étend une chambre cylindrique 29 de diamètre nettement plus grand dans laquelle débouche un conduit radial 30 Dans celui-ci est ajustée l'extrémité d'un tuyau 31 relié à une source (non représentée) d'un fluide comprimé, par exemple d'air comprimé, par linter médiaire d'un distributeur à deux positions (non représenté). Le corps 22 présente à son extrémité amont un nez tronconique 32 analogue au nez 24 du corps 21. A partir de son autre face d'extrémité, le corps 22 est creusé d'un alésage cylindrique borgne 33 dont la partie extérieure 34, de plus grand diamètre, est taraudée. Une buse 35 fait saillie sur lewfond de l'alésage 33; comme on le voit aux Fig. 2 et 3, la surface extérieure de cette buse est suoeessiment cylindrique,trcnconig': convergente et de nouveau cylindrique. Un conduit cylindrique 36 d'axe~Y-Y s'étend de l'extrémitédùnez 32 échelle de la buse 35, et un conduit radial 37 débouche au voisinage du fond de l'alésage 33. L'extrémité aval d'un tuyau 38 relié à une source d'air comprimé (non representee) par l'intermédiaire d'un robinet d'arrêt (non représenté)est ajustée dans le conduit 37. Un raccord 39 s'adapte à ltextrémité aval du corps 22. Ce raccord présente extérieurement, amont en aval, un nez cylindrique 40 pouvant coulisser sans jeu dans l'alésage 33, une partie cylindrique 41 de plus grand diamètre, filetée, vissée dans la contre-alésage 34, une bride de butée 42 et un embout 43. Sur ce dernier est ajustée l'extrémité amont d'un flexible 44 dont l'autre extrémité est reliée àI'êxtrémité amont du tube de transport 8.Intérieurement (Fag. 2 et 3), le raccord 39 est percé d'une tuyère en venturi d'axe-Y-Y constituée, d'amont en aval, d'une partie tronconique 45 conjuguée de la partie convergente de la buse 35, d'une partie cylindrique 46 dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur de l'extrémité de cette buse, d'une partie divergente 47 et d'une partie cylindrique de sortie 48. L'extrémité de la buse 35 pénètre dans les parties 45 et 46 de cette tuyère 45-46-47-48, de sorte que l'air introduit par le tuyau 38 doit pour s'échapper traverser un passage annulaire convergent puis cylindrique. Lorsque le raccord 39 est vissé à fond, la partie tronconique 45 s'applique contre la partie tronconique conjuguée de la buse 35, bloquant tout écoulement, et, en dévissant ce raccord, le débit d'air correspondant à la pression d'ali tentation du tuyau 38 croit progressivement jusqu'à une yaleur maxime définiepar la section libre comprise entre l'extrémité cylindrique de la buse 35 et la partie cylindrique 46 de la tuyère 45-46-47-48. La tuyère et la buse constituent ainsi un injecteur de poudre. Enfin, une manchette tubulaire souple 49, par exemple en élastomère tel que le caoutchouc, est prévue dans le corps 21. Chaque extrémité de cette manchette est évasée et serrée de façon étanche par les vis 23 entre un nez 24 ou 32 des corps 20 et 22 et l'alésage tronconique respectif 28 du corps 21, et sa partie médiane divise la chambre 29 de ce dernier en un passage intérieur 50 et en un espace annulaire extérieure 51. Lorsque de l'air comprimé est admis dans l'espace 51 par le tuyau 31, la manchette 49 s'aplatit et obture de façon parfaite le passage 50, comme représente à la Fig. 4. Fonctionnement. Soit à projeter de la poudre 13 d'inoculation sur la paroi intérieure de la coquille 2, à l'aide de la tête 9, immédiatement avant la coulée de fonte par le canal 3. Avant la projection, le dispositif d'alimentation 11 est à l'arrêt. Le robinet 17 est fermé, et la poudre 13 contenue dans la trémie 12 est constamment sous pression d'air admis par le conduit 15. Cette pression est réglée au moyen -dU détendeur 16 à une valeur relative comprise entre 0,5 et 1,2 bar et, par exemple, de l'ordre de lbar. La manchette 49 est fermée, c'est-à-dire étranglée complètement, ses parois étant en contact suivant des génératrrees opposées, sous l'action du fluide sous pression admis- par le conduit 31. Par conséquent, la poudre 13 est repoussée par la pression d'air régnant dans la trémie 12 jusqu'à la manchette 49 fermée, qu'elle ne dépasse pas. Le robinet qui commande le conduit 38 est fermé. Pour effectuer la projection de poudre 13 de ferrosilicium dans la coquille 2, on admet tout d'abord l'air de transport par le conduit 38 sous une pression relative de l'ordre de 0,5 à I bar. On règle le débit d'air dans l'espace annulaire situé entre la buse 35 et la tuyère du raccord 39 en vissant plus ou moins celui-ci dans le filetage 34. Puis l'on ouvre la manchette 49-en mettant à l'at -mosphère le tuyau 31. Sous la poussée de l'air admis dans la trémie 12,la poudre 13 s'engouffre dans la manchette 49 et pénètre dans le conduit 36. A la sortie de la buse 35,le flux de poudre est aspiré et entraîné à grande vitesse par le jet d'air de transport qui est soufflé à débit réglé par le conduit 38 et l'espace annulaire situé entre la buse 35 et la tuyère du raccord 39. La poudre 13 est transportée ainsi 8 travers le flexible 44 et le tube 8 jusqu'à la tête 9, qui la projette en jets sur la paroi de la coquille 2. Pour augmenter le débit de poudre 13 projeté par la tête 9 en utilisant un conduit 36 de diamètre donné, il faut augmenter la pression de l'air admis par le conduit 15 dans la trémie 12. Inversement, pour diminuer le débit de poudre avec le meme conduit -36 , il faut au contraire diminuer la pression de l'air entrant dans la trémie 12par le conduit 15. Si l'on ne veut pas augmenter ou diminuer à l'excès la pression d'airadmîsepar le conduit 15 mais plutôt maintenir cette pression dans des valeurs raisonnables comprises entre 0,5 et 1,2 bar par exemple, il faut changer le corps d'injection 22 en fonction du diamètre de la coquille de centrifugation. C'est pourquoi le dispositif 19 est muni d'un jeu de corps d'injection 22 interchangeables diffe- rant les uns des autres par le diamètre de leur conduit 36. C'est ainsi que pour un gros diamètre de coquille nécessitant un gros débit de poudre, on adopte une buse 35 ayant un conduit 36 de gros diamètre, et inversement pour un petit diamètre de coquille.Le remplacement du corps 22 est manifestement très simple à effectuer. Pour tran-sporter convenablement un débit de poudre do né dans le conduit 8 de grande longueur produisant une perte de charge élevée, et le projeter par la tête 9 de manière régulière et uniforme, il faut adapter convenablement au débit de poudre fourni par la buse 35 le débit d'air d'entraînement qui entre parle conduit 38 dans le corps 22. A cet effet, on règle la section utile de l'espace annulaire situé entre la buse 35 et la tuyère du raccord 39 en vissant ou en dévissant la bride 42, pour un rétrécissement ou un élargissement respectivement. On utilise la section minimale nécessaire pour un débit de poudre donné, c'est-a-dire la section minimale permettant la projection correcte de--poudre par la tête 9 9compte tenu de la perte de charge dans le conduit 8.Si l'on augmente ou si l'on diminue. le débit de poudre, on augmente ou on diminue corrélativement la section utile dudit espace annulaire. Pour une fabrication donnée employant une coquille de cou lée de diamètre donné, on ne modifie plus la section utile de cet espace annulaire lorsqu'elle a été réglée comme indiqué ci--dessus. Pour arrêter la projection de poudre 13 de ferrosilicium, on admet du fluide sous pression dans le conduit 31 en actionnant le distributeur correspondant, ce qui provoque l'étranglement complet de la manchette 49 et obte re de façon étanche le passage 50 de celle-ci par apla tissement de l'élastomère. Ainsi, l'écoulement de poudre s'arrête net. On arrête simultanément l'alimentation en air du conduit 38. La combinaison de la buse 35 et de la tuyère définit un ajutage calibré réglable à convergent-divergent ou venturi annulaire, et le débit d'air d'entrainement et de transport de poudre par le conduit 8 est adaptable au débit de poudre fourni parle conduit36 de maniere à obtenir.la projection de poudre la plus régulière par la tête 9. Ce réglage sseffectue avec toute la précision que l'on peut obtenir du vissage et du dévissage dans le filetage 34. Le robinet 12b prévu sous la trémie 12 sert à la décompression-vidange de cette trémieenfin d'utilisation du dispositif. Grâce à la manchette -49, on peut maintenir constamment l'admission flair sous pressionPar le conduit 15 dans la tremie 12, de sorte que l'écoulement de poudre peut être initié ou arrêté de manière nette et quasi-instantanée par la seule manoeuvre de cette manchette. Ceci permet de doser avec précision la quantité de poudre projetée sur la coquille 2 en mesurant le temps d'ouverture de la manchette 49, pour un débit donné de poudre. On voit donc que le dispositif d'alimentation 11 à distributeur-doseur 19 est un instrument de mesure précis et fidèle. En outre, du fait qu'il est placé à l'amont du canal 3, loin du bec de coulée et de l'intérieur de la coquille 2 où règne la plus forte chaleur pendant la coulée, ce dispositif est à l'abri de la chaleur; il est donc facile à régler et présente une grande fiabilité. L'ensem ble du dispositif d'amenée de poudre, en permettant d'effectuer de façon sure un revêtement régulier et uniforme des coquilles de centrifugation, quel que soit leur diamètre puisque le distributeur-doseur est adaptable aux différents diamètres, réduit considérablement la proportion de défauts de structure des tuyaux coulés et prolonge beaucoup la durée de vie des coquilles, qui sont mieux pro tégées. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'amenée de matière pulvérulente de traitement de la fonte dans la coquille de coulée d'une machine de centrifugation de tuyaux en fonte ou analogues, du type comprenant un réservoir de matière pulvérulente qui est relié à un tube de soufflage alimenté par une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un robinet dtarrêt, caractérise en ce que le réservoir (12) est une enceinte fermée maintenue sous pression de gaz et dont le conduit de sortie (18) est muni d'un organe d-'obturation (49) et se prolonge au-delà de celui-ci par un conduit de poudre (36) débouchant dans une tuyère (45 à 48) qui est alimentée en gaz comprimé par ladite source et qui est reliée au tube de soufflage (44-8). 2.- Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'organe d'obturation (49) es-t une membrane souple écrasable sous l'action d'un gaz comprimé. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en -ce que la membrane (49) est une manchette tubulaire serrée de façon étanche à ses deux extrémités et entourée par une chambre annulaire (511~qui est reliée à une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un robinet d'arrêt. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le conduit de poudre (36) débouche coaxialement dans la tuyère(45 à 48). 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le passage annulaire défini autour du conduit de poudre (36) est convergent (45) puis cylindrique (46) et débouche dans une partie divergente (47) de la tuyère (45 à 48). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracterise en ce que la pression de gaz régnant dans le réservoir (12) est réglable ainsi que le débit de gaz fourni à la tuyère (45 à 48). -7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la tuyère (45 à 48) comprend des moyens pour modifier la section de passage du gaz dans le tube de soufflage (44-8). 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisa en ce que la tuyère (45 à 48) présente une surface convergente (45) conjuguée d'une surface convergente définie autour du conduit de poudre (36), ces deux surfaces pouvant être eloignées ou rapprochées par vissage ou dévissage relatif. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le conduit de poudre (36) est interchangeable afin de pouvoir modifier son diamètre.