Brevet FR2447760A1 — publié le 19800829

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un circuit d'agent de transmission d'énergie, notamment d'agents de transmission d'énergie en forme de glace et de neige dans des installations de formage par explosion. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le domaine d'application de l'invention est plus particulièrement le formage par explosion de corps creux, comportant la préparation, l'utilisation et le traitement ultérieur de glace ou de neige utilisée comme agent de transmission d'énergie pour le formage par explosion. Selon une solution technique connue conforme au brevet DD 114 012 on a utilisé, comme agent de transmission d'énergie pour le formage par explosition de corps creux, du sable humide. En raison du genre complètement différent de la nature, de la structure et du traitement de cet agent de transmission, le procédé en question ne peut pas être considéré comme base d'état de la technique pour l'utilisation de glace ou de neige comme agent de transmission. Une solution technique connue pour l'utilisation de neige et de glace comme agent de transmission d'énergie n'a été portée jusqu'ici à la connaissance que par le brevet DD B 21 D/204 617. On ne peut toutefois déduire de cette solution des points de départ concrets - pour la réalisation d'un circuit d'agent de transmission d'énergie - qui seraient utilisables pour l'application pratique. L'invention a pour but de réaliser un circuit optimum d'un agent de transmission d'énergie sous forme de glace et de neige dans des installations de formage par explosion. Le but de l'invention est également d'assurer avec une bonne qualité une production de grande série de pièces formées par explosion et d'améliorer les conditions de travail relatives au formage par explosion. L'invention a pour objet un procédé - ainsi qu'une installation - pour réaliser un circuit d'agent de transmission d'énergie, qui assure un déroulement automatique du processus de formage par explosion et crée lui-même une unité entre la préparation, l'utilisation et le traitement ultérieur de l'agent de transmission d'énergie et de l'opération de formage. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que, après avoir congelé l'agent de transmission d'énergie, on broie celui-ci a une grosseur de grain correspondant aux conditions de formage et on l'envoie a un réservoir d'alimentation dont le niveau de remplissage commande l'amenée de cet agent, on en remplit, par mouvement continuel, le corps creux à former et on le comprime, en amenant du liquide, jusqu'à une densité 3 dépassant 800 kg/m , puis, une fois le formage effectué, on retire du corps creux formé l'agent de transmission d'énergie restant, on le broie, on le liquéfie et on le renvoie à l'installation de congélation. Dans l'installation de production de neige ou de glace, on produit de la neige, ou de la glace, avec une grosseur de particules optimale pour ces installations. Le broyeur a marteaux disposé à la suite, dont le moteur électrique, en vue de préserver de courants d'air chaud préjudiciables, est monté dans un couloir d'aération relié à l'air extérieur, optimise la grosseur de particules pour le remplissage de la pièce à former avec une densité élevée. L'installation de production de neige ou de glace ainsi que le broyeur à marteaux comportent des dispositifs d'entratnement électriques, ce qui rend nécessaire leur isolation électrique vis-a-vis des autres parties d'installation, afin d'exclure avec une grande sareté le risque d'un amorçage accidentel, par suite de dommages techniques ou de défauts d'entretien, du détonateur électrique utilisé au poste de formage. C'est pourquoi tous les éléments d'entratnement disposés à la suite sont des transformateurs de courant sous pression. Lorsqu'on atteint le niveau de remplissage correspondant dans le réservoir d'alimentation, 11 indicateur de niveau de remplissage minimum réagit et met en circuit la production de neige ou de glace ff cette production est débranchée lorsque l'indicateur de niveau de remplissage maximum indique que celui-ci est atteint.Les agitateurs en forme de spirales, munis d'entranements, qui sont mis en place dans les embranchements empochent une agglutination des particules de neige ou de glace et assurent leur amenée aux vis sans fin de remplissage Sous l'effet du déplacement des unités de guidage, les plaques de sortie et d'étanchement assurent l'étanchéité au moyen des éléments d'étanchéité élastiques - du carter des vis sans fin de remplissage à l'égard de la pièce soumise au formage, c'estwå-dire assurent la fermeture de la pièce, lorsqu'on n'utilise qu'une seule vis sans fin de remplissage, sur la face de cette pièce qui est opposée au boulon de fixation. Les surfaces de piston différentes engendrent alors une composante de force ayant pour effet que la pièce à former se trouve pressée contre le boulon de fixation et fixée ainsi pour l'opération de formage. Les vis sans fin de remplissage entratnées par le moteur hydraulique pressent les particules de neige ou de glace, par les plaques de sortie et d'étanchement, dans la pièce à former ; en meme temps, par les perçages ménagés dans les vis sans fine ou par de petits tubes qui leur sont fixés, dans l'embouchure des plaques de sortie ou d'étanchement on ajoute, par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée de liquide en rotation, de l'eau additionnée dans un mélangeur d'un agent de protection contre la rouille et dosée au moyen d'un dispositif de dosage en vue d'obtenir une densité de l'agent de transmis 3 sion d'énergie de plus de 800 kg/m3. Les hydromoteurs-de l'installation de remplissage sont commutés, lorsqu'on atteint la pression maximale, à un nombre de tours minimal, avec lequel l'installation de remplissage est maintenue en mouvement en dehors de l'opération de remplissage, afin d'empêcher une congélation. Par la fente d'air formée entre le contour intérieur de la pièce et la plaque isolante, une partie de l'agent de transmission d'énergie se trouve, sous l'effet de la pression d'explosion; projetée vers l'extérieur, et par suite se trouve limitée la pression dans la zone de l'explosion. Grâce aux plaques conductrices les particules qui sortent sont déviées, avec amoindrissement de leur énergie cinétique, et évacuées vers le bas dans une goulotte collectrice.Les résidus de l'agent de transmission d'énergie qui, après le formage par explosion, sont restes dans la pièce sous forme de neige ou de glace - mais en étant en partie agglutinés - sont d'abord poussés en direction horizontale, par les dispositifs d'éjection, vers le milieu de la pièce formée, et ensuite expulsés en direction verticale hors de l'ouverture résultant dans la pièce de la flexion due à l'explosion Des parties constituées en genre de mottes sont moulues par le broyeur jusqu'à une grosseur de particules favorable pour leur évacuation ou leur récupération Sur la bascule disposée à la suite, l'eau de fusion s'écoule hors de la pièce placée en position inclinée. Des résidus de l'agent de transmission d'énergie restant dans la matrice inférieure sont éliminés au moyen d'un dispositif de nettoyage, de préférence une brosse rotative Tous les résidus de l'agent de transmission d'énergie qui sont recueillis dans la goulotte collectrice arrivent à un bassin de réception dans lequel, au moyen d'un échangeur thermique, on fait passer â l'état liquide des particules de neige ou glace encore présentes. L'échange de chaleur est activé dans l'échangeur thermique sous l'effet du courant d'écoulement qui y est produit par une pompe fonctionnant par jet d'eau.Des résidus solides tels que fils d'amorce et autres se déposent dans le bassin de réception L'eau récupérée s'écoule dans le bassin de déversement et est ramenée à partir de là à l'instal- lation de production de neige et de glace ; il en résulte un circuit fermé de l'agent de transmission d'énergie. L'invention s'étend également à une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit dessus permettant de constituer un circuit d'agent de transmission d'énergie servant au formage par explosion de corps creux en matrices. Cette installation qui comporte, dans le domaine d'un poste de remplissage, un bâti porteur sur lequel est montée une installation de production de neige ou de glace - de préférence une installation de production de glace en paillettes isolée du passage du courant, bridée sur un broyeur à marteaux dont le moteur d'entranement est placé dans un couloir d'aération. Au-dessous de l'installation de production de neige ou de glace et du broyeur à marteaux est disposé un réservoir d'alimentation équipé d'indicateurs de niveau de remplissage maximum et de niveau de remplissage minimum ; de ce réservoir partent un ou plusieurs - de préférence deux - branchements ceux-ci sont équipés d'agitateurs en forme de spirales, pour l'entra1nement desquels on prévoir des transformateurs de courant sous pression à rotation; de préférence des moteurs hydrauliques. A une ou plusieurs - de préférence deux - vis sans fin de remplissage sont associées des unités de guidage pourvues de cylindres de travail dont les surfaces de piston sont de grandeur différente l'une de l'autre Dans le bâti fixe de la machine est prévu un boulon de fixation auquel la pièce soumise au formage est rattachée Le carter de la vis sans fin de remplissage est muni d'une plaque de sortie et d'étanchement, comporte un appendice adapté au contour intérieur de la pièce et pénétrant dans celle-ci; et est pourvu sur la surface frontale d'un élément d'étanchéité élastique. Dans le cas où l'on ne dispose qu'une seule vis sans fin de remplissage on ne prévoit à l'endroit de la face de la pièce qui est opposée au boulon de fixation, sur l'unité de guidage, qu'une seule plaque d'étanchement avec appendice correspondant et élément d'étanchéité élastique. La vis sans fin de remplissage comporte des perçages ménagés parallèlement à son axe longitudinal, ou bien de petits tubes qui lui sont fixés reliés à une conduite d'amenée de liquide, un mélangeur et un dispositif de dosage, et porte comme élément de travail un hydromoteur La vis sans fin de remplissage, la conduite d'amenée de liquide, le mélangeur, le dispositif de dosage et le moulin à battoirs sont réalisés en accord l'un par rapport à l'autre de telle manière, que l'agent de transmission d'énergie présente une densité supérieure à 800 kg/m3. Les dispositifs de barrage prévus au poste de formage comportent de chaque coté une plaque isolante pénétrant dans la pièce soumise au formage et présentant de tous côtés en direction de son contour intérieur une fente d'air ; ces dispositifs comportent également une ou plusieurs plaques conductrices. En vue d'évacuer l'agent de transmission d'énergie on prévoit, agissant vers le milieu de la pièce formée, des dispositifs d'éjection en direction horizontale et en direction verticale, un broyeur placé au-dessous une bascule, et au-dessus de la matrice inférieure un dispositif de nettoyage de préférence une brosse rotative - en liaison avec un élément d'entraînement et de guidage par translation ; on prévoit également une goulotte collectrice menant à un bassin de récep tion, un échangeur thermique muni dlune pompe fonctionnant par jet d'eau et un bassin de déversement avec tubulure d'écoulement LU invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'inventione dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique de l'installation servant à la préparation de la glace comme agent de transmission d'énergie ainsi qu'au remplissage de la pièce à former au moyen de vis sans fin la figure 2 montre le circuit de l'agent de transmission énergie - la figure 3 est une vue en coupe schématique de l'installation de remplissage de la pièce à former avec organe de bourrage, complétée par une coupe partielle suivant le plan A - B Un bâti de support 128 intégré dans une installation servant au formage par explosion de corps d'essieux ou autres dans une matrice, est monté dans la zone d'un poste de remplissage conformément à la figure 1. Sur ce bati porteur est montée une installation de production de glace en paillettes 1, sur laquelle est bridé un broyeur à marteaux 2. Ce broyeur broie jusqu'à une grande finesse de grains cette glace en paillettes, qui, en raison du caractère grossier de cette structure, ne convient pas pour l'obtention d'une forte compression dans la pièce à former. Afin de préserver la glace d'influences calorifiques préjudiciables, le moteur d'entralne- ment du broyeur 2 est placé dans un couloir d'aération 14, de sorte que la chaleur du moteur se trouve évacuée dans l'air environnant. Afin d'exclure avec une grande sûreté le risque d'un amorçage accidentel, par suite de dommages techniques ou de défauts d'entretien, du détonateur électrique utilisé au poste de formage, l'installation 1 de production de glace et le broyeur 2, qui sont pourvus de dispositifs d'entraînement électriques, sont isolés électriquement par rapport au bâti porteur 12 au moyen d'isolateurs 13 Dans le reste de l'installation sont prévus pour cette raison exclusivement des transformateurs de courant sous pression. Au-dessous de l'installation 1 de production de glace et du broyeur 2 est disposé un réservoir d'alimentation dont l'état de remplissage est maintenu dans des limites déterminées par la production de glace commandée par l'indicateur 41 du niveau de remplissage minimum et l'indicateur 40 du niveau de remplissage maximum. En passant par les deux branchements 5 et les conduites d'amenée flexibles 6 qui leur sont raccordées, la glace est envoyée aux vis sans fin de remplissage 7. Des agitateurs 15 en forme de spirales, commandés par des transformateurs de courant sous pression 35, empêchent une agglutination des particules de glace La pièce 43 soumise au formage, à remplir avec l'agent de transmission d'énergie, est insérée dans la matrice inférieure llc Du bâti fixe 39 sort un boulon de fixation 32 qui est engagé dans le perçage de la pièce qui est nécessaire pour le formage par explosion Les deux faces frontales de la pièce à former, encadrées par des plaques de sortie et d'étanchéité 8, à l'aide d'éléments d'étanchéité élastiques 36, s'y trouvent enfermées au aufait que les vis sans fin de remplissage 7 sont pressées contre la pièce à former, au moyen d'unités de guidage 9, sous l'action de cylindres de vérin 33, 34. La surface de piston du cylindre 33, plus grande que la surface de piston du cylindre 34, produit, pour une même pression de travail hydraulique, une composante de force qui applique la pièce contre le boulon de fixation 32 et par suite fixe avec précision la position de cette pièce dans la matrice inférieure pour l'opération de formage par explosion qui suivra. En rapport avec cette disposition, le perçage ménagé dans la pièce à former est obturé par le dispositif d'étanchéité 44 se déplaçant vers le base au moyen d'un élément d'étanchéité élastique. L'appendice 37 de la plaque 8 pénètre dans la pièce à former, dans une mesure prédéterminée conditionnée technologiquement par des exigences du dispositif de barrage comportant une plaque isolante 24 et une plaque directrice 25 -, et maintient cet espace exempt d'agent de transmission d'énergie.Les vis sans fin de remplissage 7 pressent alors, en étant entraînées par des moteurs hydrauliques 18, la glace s'écoulant par les branchements 5, pour la faire pénétrer à partir des deux faces frontales dans la pièce à former En vue d'obtenir une densité de l'agent de trans 3 mission d'énergie de plus de 800 kg/m , au moyen de la conduite d'amenée de liquide 10 et par le perçage ménagé dans l'axe de la vis sans fin 7e on ajoute en même temps un mélange d'eau et d'agent de protection contre la rouille - préparé dans le mélangeur 3 et dosé en conformité avec la prescription technologique à l'aide du dispositif de dosage 16 prévu à la sortie de la vis sans fin 7 - à travers la plaque de sortie et d'étanchéité 8. Llopération de remplissage est terminée lorsqu'on atteint le couple de rotation établi sur le moteur hydraulique 18 ; après quoi les vis sans fin de remplissage 7 ne tournent plus qu'avec un nombre de tours minimum, afin d'éviter une congélation Après avoir écarté l'une de l'autre les unités de guidage 9 au moyen des cylindres de vérin 33, 34, et avoir relevé le dispositif d'étanchement 44 et le boulon de fixation 32, la pièce, insérée dans la matrice inférieure 11, peut quitter le poste de remplissage en vue d'être soumise à un traitement ultérieur. Au poste de formage, des dispositifs de barrage agissent sur les deux faces frontales de la pièce. La plaque isolante 24 présente en direction du contour de la pièce une fente d'air par laquelle, sous l'effet de la pression d'explosion, une partie de l'agent de transmission d'énergie est projetée vers l'extérieur, et par suite la pression dans la zone de l'explosion se trouve limitée. Grace aux plaques directrices 25 7 les particules de glace qui sortent se trouvent déviées, avec amoindrissement de leur énergie cinétique, et évacuées vers le bas dans une goulotte collectrice 26. A partir des deux faces frontales de la pièce, des dispositifs d'éjection 19, actionnés au moyen de cylindres de vérin, poussent les résidus qui restent dans la pièce après le formage par explosion sous forme de glace - mais en partie agglutinés vers son milieu ; là sous l'action d'un dispositif d'éjection 20 disposé verticalement, actionné par un cylindre de vérin, l'expulsion de ces restes s'effectue vers le bas à travers l'ouverture formée dans la pièce comme conséquence de la flexion résultant de l'explosion L'appareil de broyage 21 monté au-dessous des dispositifs d'éjection divise les parties de glace formées en particules sorte de mottes jusqu a une grosseur favorable pour assurer leur évacuation et leur récupération. La pièce que l'on a soumise au formage est placée en position inclinée sur la bascule 22 afin d'assurer le glissement au dehors de particules de glace de faible dimension et de permettre l'écoulement de l'eau de fusion. Un dispositif de nettoyage 23 - dans l'exemple décrit une brosse rotative > déplacé au moyen d'un élément d'entraînement et de guidage par translation 38, commandé luimmeme par un cylindre de vérin, nettoie la matrice inférieure en la débarrassant de restes de glace. La goulotte collectrice 26 reçoit les restes de glace et l'eau de fusion provenant des postes mentionnés ci=dessus et les conduit au bassin de réception 27, dans lequel, sous l'action de l'échangeur thermique 28, la quantité restante de glace est mise a l'état fondu Une utilisation d'énergie particulièrement favorable résulte de ce que l'échangeur thermique 28 est parcouru par l'eau de refroidissement de la machine frigorifique qui est nécessaire au fonctionnement de l'installation 1 de production de glace en paillettes.Ainsi, de façon avantageuse pour lteconomie d'énergie, l'eau de refroidissement est refroidie en retour et en même temps l'eau de fusion est réchauffée pour dégeler les restes de glace ; Par suite il n'y a besoin d'envoyer à un circuit de refroidissement particulier qu'une faible partie de l'eau de refroidissement. Le courant d'écoulement produit dans l'échangeur thermique 28 par la pompe 29 fonctionnant par jet d'eau active l'échange thermique. Une fois que se sont déposées des particules solides ainsi que des résidus métalliques du détonateur électrique, des fils d'amorce et analogues, l'eau de fusion se déverse dans le bassin à débordement 30, est aspirée par la pompe 42 et ramenée par la conduite 45 à l'installation 1 de production de glace. Sur ce trajet de la conduite 45, celle-ci est rejointe par une conduite, désignée par la référence 46, prévue pour l'agent de protection contre la rouille. Le circuit d'agent de transmission d'énergie se trouve ainsi fermé. Des excédents d'eau de fusion sont évacués par la tubulure d'écoulement 31. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation pour le remplissage de la pièce à former avec de la glace. Les trémies de remplissage 47, qui se raccordent aux branchements 5, sont remplies de glace provenant du réservoir d'alimentation. Le perçage opéré dans la pièce soumise au formage est étanché au moyen du corps d'étanchéité 48, pourvu de fentes 49. Un récipient sous vide 50 est relié par une conduite flexible avec intercalation d'une soupape d'arret 51 - au corps d'étanchéité 48 Une fois que, par des moyens techniques connus, la dépression nécessaire a été produite par le récipient sous vide 50, après ouverture de la soupape d'arrêt 51 la glace est aspirée de la trémie de remplissage 47 dans la pièce soumise au formage. Les fentes 49 séparent la glace du courant d'air et sont nettoyées par les éléments de nettoyage 52 qui plongent dans ces fentes. Une fraction de la glace aspirée reste dans les tuyaux de remplissage 53, et est poussée ensuite dans la pièce au moyen de l'organe de bourrage 54 actionné mécaniquement, de sorte que tout le remplissage de glace se trouve comprimé. Le tuyau de remplissage 53 présente une section transversale carrée et, sous l'action d'un mécanisme de pivotement 55, il reçoit un mouvement d'oscillation. Sous l'effet de ce mouvement, le résidu de glace qui reste, après le remplissage de la pièce avec la densité prévue obtenue par compression, dans le tuyau de remplissage 53, est cisaillé entre l'ouverture de sortie de ce tuyau 53 et le remplissage de glace contenu dans la pièce soumise au formage. Le résidu de glace restant alors dans le tuyau 53 est expulsé après le retour des unités de guidage 5. REVENDICATIONS 101 procédé pour réaliser un circuit d'agent de transmission d'énergie, pour des agents de transmission d'énergie en forme de glace et de neige dans des installations de formage par explosion, procédé caractérisé en ce que, après avoir congelé l'agent de transmission d'énergie, on broie celui-ci à une grosseur de grain correspondant aux conditions de formage et on l'envoie à un#réservoir d'alimentation (4) dont le niveau de remplissage commande 11 amenée de cet agent, on en remplit, par mouvement continuel, le corps creux à former et on le comprime, en amenant du liquide, jusqu'à une densité dépassant 3 800 kg/m puis, une fois le formage effectué, on retire du corps creux formé l'agent de transmission d'énergie restant on le broie, on le liquéfie et on le renvoie à l'installation de congélation (1) 20) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractériséeen ce que, sur un bâti porteur (12) une installation (1) de production de neige et de glace, de préférence en paillettes, est reliée à un broyeur à marteaux, dont l'entraînement est disposé dans un couloir d'aération (14), et est isolée du passage du courant, installation au-dessous de laquelle sont prévus un réservoir d'alimentation (4) muni d'indicateurs (40, 41) du niveau de remplissage, de préférence plusieurs branchements (5) dans lesquels sont disposés des agitateurs (15) en forme de spirales équipés de transformateurs de courant sous pression (35), plusieurs vis sans fin de remplissage (7) munies d'unités de guidage (9) et de cylindres de vérin (33, 34) comportant des surfaces de piston de grandeur différente, ainsi qu'un boulon de fixation (32) dans la zone de l'espace de remplissage. 30) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un, de préférence plusieurs récipients sous vide (50) sont reliés par l'intermédiaire de conduites et de soupapes d'arrêt (51) avec un corps d'étanchéité (48) pourvu de fentes (49), des fentes situées au-dessus, des éléments de nettoyage correspondants (52), et d'autre part sur les deux faces frontales de la pièce soumise au formage sont montés a' pivotement des tuyaux de remplissage (53) à section transversale carrée munis par bridage de trémies de remplissage (47) et d'organes de bourrage (54) et qui sont équipés d'un entraînement (55) permettant de les faire osciller. 40) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le carter (17) de la vis sans fin de remplissage (7) est relié a' une plaque de sortie et d'étanchement (8) pourvue d'un appendice (37) dont la forme est adaptée au contour intérieur de la pièce soumise au formage et qui pénètre dans celle-ci, avec, sur la surface frontale, un élément d'étanchéité élastique (36) et d'autre part la vis sans fin de remplissage (7) comporte parallèlement à son axe longitudinal un ou plusieurs perçages ménagés intérieurement dans ladite vis, ou de petits tubes fixés sur celle-ci, en liaison avec l'amenée de liquide (10), le mélangeur (3) et le dispositif de dosage (16), à un moteur hydraulique (18) étant associé à la vis sans fin (7). 50 Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les dispositifs de barrage comportent des plaques isolantes (24) dont chacune pénètre dans la pièce soumise au formage et présente de tous cotés en direction du contour intérieur de la pièce une fente d'air, ainsi qu'une ou plusieurs plaques conductrices (25), et il est prévu des dispositifs d'éjection (19, 20) agissant vers le milieu de la pièce, un broyeur (21) disposé au dessous, une bascule (22), et au-dessus de la matrice inférieure (11), un dispositif de nettoyage (23), en liaison avec un élément (38) d'entraînement et guidage par translation, tandis que sont disposés une goulotte collectrice (26) menant à un bassin de réception (27), un échangeur thermique (28) muni d'une pompe à jet d'eau (29) et un bassin de déversement (30) avec tubulure d'écoulement (31).