Brevet FR2477922A1 — publié le 19810918

La présente invention est relative au domaine de la régénération du sable de moule s de fonderie rebutés après utilisation pour une première opération de moulage ou de coulée et elle concerne > plus particulièrement, la régénération du sable des moules formés par agglomération par un liant chimique conférant au sable une cohésion et une compacité aptes à supporter la charge mécanique et thermique lors de la coulée de métal dans l'empreinte qu'ils déli- mitent. La technique de réalisation de pièces obtenues par moulage dans des moules en sable est connue depuis longtemps. Initialement, le sable utilisé était considéré comme un produit perdu après la première opération de coulée et les moules ayant été utilisés étaient détruits et le sable jeté, Des considérations économiques ont ensuite amené les utilisa~ teurs à rechercher des moyens pour permettre une réutilisation du sable des moules rebutés après utilisation. Dans ce but, les installations de décochage des moules rebutés ont été exécutées dans le but de fragmenter les moules de gros volume et d'obtenir des morceaux ou des blocs pouvant etre transi portés dans une installation destinée à les réduire pour obtenir un matériau de granulométrie déterminée. Cette opération est généralement conduite au sein d'un ensemble comprenant un plateau tournant abrasif ayant pour fonction d'arracher les grains de sable des morceaux ou blocs provenant de la fragmentation des moules par le dispositif de décochage. Si une telle technique permet d'obtenir un sable de récupération de granulométrie constante, il s'avère en réalité que ces installations sont lourdes, volumineuses, encombrantes et surtout onérefuses, car leur entretien est d'autant plus délicat et important qu'il s'agit de provoquer la pulvérisation par arrachement de blocs de sable de nature abrasive. En outre, les installations du type ci-dessus permettent de récupérer un sable de granulométrie constante, mais qui n'est pas utilisable en tant que tel, étant donné qu'une grande majorité des grains ainsi récupérés sont toujours enrobés d'une peau, pellicule ou gangue provenant du durcissement, de la prise ou de la polymérisation du liant qui a été utilisé pour assurer leur agglomération lors de la constitution des moules. L'existence de cette peau ou gangue s'oppose à une réutilisation correcte du sable pour l'exécution de nouveaux moules, meme en utilisant le meme liant, étant donné que ce dernier n'est plus alors à meme d'établir une cohésion parfaite entre les différents grains de sable. Les moules ainsi réalisés n'ont pas de tenue mécanique ni de résistance convenable, soit à la charge, soit à la chaleur. En plus des inconvénients inhérents aux installations ainsi connues, il est donc nécessaire de réaliser le désenrobage des différents grains de sable, ce qui repre-sente une opération délicate, incertaine et en tout cas onéreuse à mener. La présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus en proposant une installation de régénération tout particulièrement con çue pour permettre le décochage des moules meme dans leur état non complètement refroidis, de manière à obtenir une fragmentation favorable à la réalisation d'une phase ultérieure de pulvérisation des morceaux ou blocs existants. L'objet de l'invention est conçu de manière à obtenir simultané~ ment et de façon certaine la pulvérisation et la désagrégation des morceaux ou blocs décochés et, par suite, la séparation des grains de sable entrant dans leur constitution, ainsi que la destruction de la peau ou de la gangue entourant ces derniers. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir une installation qui réalise simultanément encore la séparation des grains de sable pulvérisés, désagrégés et désenrobés d'avec les fragments de peau ou de gangue qui sont évacués de l'installation de façon automa tique pour ne laisser subsister qu'un sable fluide de granulométrie donnée susceptible d'etre directement réutilisé dans une installation de fabrication de moules de coulée, Un autre objet de l'invention est de proposer une installation particulièrement efficace et compacte représentant un ensemble unitaire pouvant etre installé dans tous les locaux de fonderie sans exiger, pour son implantation, de travaux de génie civil particulièrement lourds, coûteux et importants. Un autre objet encore de l'invention est de réaliser une installation qui puisse fonctionner de façon automatique pour ce qui concerne la phase de désagrégation et de désenrobage, de manière à pouvoir représenter une unité de traitement pouvant etre alimentée, en moules rebutés à fragmenter par plusieurs installations de coulée. L'installation conforme à l'invention vise à rendre possible la fragmentation des moules déjà utilisés, meme dans l'état chaud de ces derniers, c'est-à-dire dans un état favorable à la fragmentation et sans qu'il en résulte de production importante de fumées susceptibles de polluer l'atmosphère du local dans lequel ladite installation est entreposée. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir une installa tion susceptible de fonctionner de façon autonomie et possédant ainsi une capacité de traitement comparativement plus importante que celle pouvant etre escomptée glolbalement des différentes machines devant actuellement etre nécessairement mises en oeuvre successivement pour tenter de résoudre le probleme de la réutilisation du sable des moules de fonderie rebutés. Pour atteindre les résultats ci-dessus, objet de l'invention est caractérisé en ce que l'installation de régénération du sable de moules de fonderie comprend un bati supportant - un dispositif de décochage raccordé à l'entrée d'un convoyeur - et une tour de régénération placée latéralement au dispositif de décochage, dont la partie haute est raccordée à la sortie du convoyeur et comprenant une plaque de choc située à la sortie du convoyeur dans un premier étage de désagrégation et de collecte, un second étage de désagrégation, de fragmentation et de dépoussiérage, et un étage de calibrage. Diverses autres caractéristiques de l'objet de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limistatif, une forme de réalisation de objet de l'invention, La fig. 1 est une perspective partielle illustrant objet de l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation correspondant à la fig. 1. La fig. 3 est une vue en plan prise sensiblement selon la ligne III-III de la fig. 2. Selon les dessins, l'installation de régénération de sable de modes de fonderie comprend un bati destiné à supporter un dispositif de décochage 2 et une tour de traitement et de régénération 3 s'élevant verticalement à partir du bati 1 en étant située latéralement au dispositif 2. Le bati 1 est constitué par des profilés métalliques 4 qui sont assemblés relativement de toute manière convenable pour former un cadre ou une table horizontale pouvant etre monté et stabilisé sur un sol d'appui S soit par l'intermédiaire de pieds, soit directement, comme représenté à la fig. 2. Dans un tel cas, et pour des raisons qui ressortent de ce qui suit, une fosse 5 est ménagée dans le sol S pour etre située sensiblement à-l'aplomb du dispositif de décochage 2 lorsque le bati 1 est définitivement ancré. Le dispositif de décochage 2 comprend un chassies 6 constitué de toute manière convenable et monté par des blocs élastiques 7 sur des éléments 8 du chassis 1, par exemple des traverses profilées joignant des longerons constitutifs du chassis sur lequel elles sont fixées de façon amovible ou non. Le chassis 6 est conçu pour supporter une trémie 9 dont la section ouverte d'entrée affleure, par exemple, le bord supérieur du chassies 6, La trémie 9 comprend,dans un plan inférieur au bord du chassis 6, une grille de décochage 10 constituée, par exemple, par des barreaux 11 s'étendant parallèlement entre eux à distance et dans un plan surélevé à une plaque ajourée 12 de fragmentation, La trémie 9 est munie, parallèlement et dans un plan inférieur à la grille 10, d'un crible 13 situé sensiblement au niveau d'une porte de visite 14 dont la fonction apparat dans ce qui suit. Le fond 15 de la trémie 9 est muni d'au moins un générateur de vibration 16 > à fonctionnement autonome, de tout type convenable. La section ouverte basse de la trémie 9 est prolongée par une tubulure de sortiel7 aboutissant à un corps 18 de vanne obturatrice qui est interposé entre ladite tubulure et l'entrée d'un convoyeur 19. Le corps de vanne 18 est, de préférence, associé à un refroidisseurl8a par exemple constitué par un circuit de circulation d'un fluide liquide ou gazeux de refroidissement destiné à maintenir le corps de vanne 18 dans des conditions optimales de fonctionnement, meme lorsque le dispositif 2 est utilisé pour décocher des moules rebutés n'ayant pas encore été totalement refroidis après l'opération de démoulage. Ainsi que cela apparat à la fig. 2, le corps de vanne obturatrice 18, ainsi que la partie correspondante du convoyeur 19 sont situés dans la fosse 5 lorsque le bati 1 est monté et fixé directement sur le sol S Le convoyeur 19 est chargé de mettre en relation la base de la trémie 9 avec la partie supérieure de la tour de traitement 3 s'éle- vant verticalement à partir du bati 1 et latéralement au dispositif de décochage 2. Le convoyeur 19 est, de préférence, du type pneumatique et comprend un lanceur 20 constitué sous la forme d'un cylindre de réception raccordé au corps 18 de vanne obturatrice, Le lanceur 20 est relié, par l'intermédiaire d'un distributeur 21, à un réseau, non représenté, de fourniture d'un fluide porteur, par exem- ple de l'air sous pression.Le lanceur 20 est associé également à un détecteur de niveau 22 chargé de commander, d'une part, la fermeture et l'ouverture de la vanne du corps 18 et, d'autre part, l'ouverture et la fermeture du distributeur 21. Le lanceur 20 est raccordé à une gaine d'acheminement 23 qui s'élève verticalement pour aboutir à la partie supérieure de la tour de traitement 3. Selon l'invention > la gaine de cheminement 23 possède une orientation verticale et son extrémité ouverte supérieure 24 s'ouvre à l'aplomb et en-dessous d'une plaque de choc 25 qui est portée par la partie supérieure de la tour 3 La plaque de choc 25 est, de préférence, associée à une virole 26 de plus grand diamètre que la section de l'ouverture 24 et entourant des picots ou autres organes saillants à partir de la face de la plaque de choc 25 dirigée vers l'orifice 24. La plaque de choc 25 fait partie d'un premier étage de désagrégation et de collecte 27 comprenant une trémie collectrice 28, possédant une ouverture supérieure 32 raccordée à un circuit d'aspiration 29. La trémie 28 enveloppe la partie terminale supérieure de la gaine d'acheminement 23 et se trouve décalée latéralement ou déportée par rapport à l'axe vertical commun à ladite gaine et à la plaque de choc 25. 30 désigne un déflecteur s'étendant vers le bas partiellement dans la trémie 28 à partir du dessus 31 de la tour de traitement 3 et entre l'axe vertical de la gaine 24 et l'orifice 32. La trémie 28 possède une sortie inférieure 33 de faible section qui débouche dans un second étage 34 de désagrégation et de déplus~ siérage délimité par la tour 3. L'étage 34 comprend une trémie 35 disposée en-dessous de la trémie 28 en étant décalée par rapport à cette dernière dans le meme sens par rapport à la gaine 23. La trémie 35 possède en partie haute un orifice 36 de communication avec le circuit d'aspiration 29. La trémie 35 présente une sortie inférieure 37 décalée par rapport à l'orifice de sortie 33 de la trémie 28. La paroi périphérique de la trémie 35 possède une lumière ou une fenetre 38 d'admission d'une veine fluide sous pression, par ample fournie par un ventilateur 39. La fenetre 38 occupe un plan horizontal situé immédiatement en-dessous de la sortie 33 et se trouvé située verticalement en face d'une plaque de choc 40 diamétralement opposée à la fenetre 38 par rapport à l'axe de l'orifice de sortie 33. La plaque de choc 40 est disposée verticalement à la périphérie de la trémie 35 et comporte, éventuellement, sur sa face dirigée en direction de la fenetre 38 des a pérités, bossages, ou picots non représentés, Le circuit d'aspiration 29, commun aux trémies 28 et 35, aboutit à une tubulure de raccordement 41 portée par la tour de traitement 3 pour permettre le raccordement avec une unité d'aspiration non représentée, La sortie 37 de l'étage 34 est disposée à l'aplomb de la partie haute d'un ét age de calibrage 42 ménagé à l'intérieur de la tour 3. L'étage 42 comprend un tamis vibrant 43 occupant une position inclinée de manière que son bord inférieur aboutisse à une goulotte 44 prolongée par une manche 45 de recyclage par gravité en direction du dispositif de décochage 2. Le tamis vibrant 43 possède un fond à ouverture calibrée dont la maille est choisie en fonction de la granulométrie maximale acceptable du sable à régénérer. L'étage de calibrage 42 surplombe un étage 46 de stockage déliai~ té à l'intérieur de la tour 3 par une trémie 47 dont le fond 48 est relié par un corps de vanne obturatrice 49 à l'entrée d'un convoyeur 50 destiné à ramener le sable régénéré vers une installation de moulage non représentée. La tour 3 comporte, sur sa face latérale orientée en direction du dispositif de décochage 2, un circuit d'aspiration 51 dont la bouche 50 est disposée, comme cela apparat aux fig. 1 et 2, latéralement au plan de la section ouverte de la trémie 9 et de façon surélevée à cette dernière. -La bouche 52 est formée par un caisson 53 relié à la gaine d'admission 54 d'un groupe d'aspiration. L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Les moules en sable rebutés après une opération de coulée et de démoulage du produit solidifié, tel que celui représenté à la fig. 1 et désigné par la lettre M, sont amenés au niveau de la section ouverte de la trémie 9 par l'intermédiaire d'un transporteur T, Les moules M sont reçus dans la trémie 9 sur la grille 10 dont les vibrations permanentes produisent, par chocs successifs sur les barreaux 11, une première fragmentation des moules M. Les masses fragmentées sont ensuite morcellées par contact avec la plaque 12 qui réalise une désagrégation partielle, un morcellement des masses fragmentées ainsi qu'une séparation des inserts ou armatures éventuellement inclus au moment du moulage dans les moules M. Les armatures et inserts sont retenus par le tamis 13 et peuvent etre extraits périodiqueme-nt par la porte ou trappe de visite 14. Le tamis 13 assume lui aussi, par l'état vibrant qui lui est confé- r4 une fonction de désagrégation des morceaux admis à traverser la paroi 12, de sorte que le fond de la trémie -15 reçoit et retient une masse de particules agglomérées et de grains élémentaires qui sont admis dans le lanceur 20 lorsque la vanne obturatrice du corps 18 est en position ouverte. Le remplissage du corps 20 déclenche le détecteur 22 qui commande la fermeture du corps de vanne obturatrice 18 et, de façon temporisée, l'ouverture successive du distributeur 21. Sous l'action de l'air comprimé introduit dans le cylindre 20, une charge de matériau est amenée à emprunter la gaim ou colonne d'acheminement 23 pour etre élevée progressivement jusqu'à la partie haute de la tour de traitement 3. L'alimentation du distributeur 21 s'effectue de manière cyclique intermittente sous le contrôle de la fermeture de la vanne obturatrice 18, de manière que périodiquement une charge de matériau à régénérer soit amenée à la partie supérieure de la tour 3 Chaque charge de matériau à traiter est ainsi transférée du corps de lanceur 20 jusqu'à la tour 3 et projetée, à la sortie de l'orifice 24, contre la plaque de choc 25 de l'étage 27. Il en résulte une désagré gation des morceaux encore agglomérés par l'effet de choc sur la plaque 25 et par l'action d'usure et de frottement relatif entre lesdits morceaux et grains de sable déjà désagrégés. Pour chaque charge, la virole 26 se remplit d'une masse de morceaux et de grains maintenus emprisonnés au fur et à mesure de l'amenée successive constituant la charge déplacée.Il en résulte une action mutuelle abrasive des différents éléments constitutifs de la charge ensuite soumise à écoulement par gravité à l'intérieur de la trémie 28. Il y a lieu de noter que le déflecteur 30 s'oppose à la projection des grains de sable désagrégés en direction de l'ouverture 32. Le déflecteur 30 oblige aussi la charge d'air comprimé à suivre un cheminement infléchi selon la flèche F1 avant l'évacuation par l'orifice 32, le circuit 29 et la tubulure 21. Ceci permet de réaliser une première séparation entre les grains de sable désagrégés et les fragments de peau, pellicule ou gangue qui ont été détachés des grains par la projection contre la plaque de choc 25. Le sable traité dans l'étage 27 s'écoule par gravité sous forme d'une veine par la sortie 33 au--delà de laquelle elle est soufflée par la veine fluide sous pression amenée à traverser la trémie 35 à partir de la fenetre ou lumière 38. Les morceaux résiduels et les grains constitutifs de la veine sont ainsi projetés contre la paroi de choc 40 au niveau de laquelle ils subissent une désagrégation pour ce qui concerne les morceaux encore agglomérés et une fragmentation de la gangue enrobant les grains encore enrobés .La veille d'air soufflée par le ventilateur 39 assume dans l'étage 34 une fonction supplémentaire de prise en charge des poussières, fragments et débris de gangue détachés des différents grains de sable désagré gés, lesdits fragments étant emportés par la veine fluide s'évacuant par l'orifice 36 et le circuit d'aspiration 29. Les grains de sable complètement désagrégés et désenrobés s'écoulent alors par gravité jusqu'à l'orifice 37 par lequel ils sont di rigés sur le tamis vibrant 33 de l'étage de criblage 42, Ainsi que cela apparaît aux dessins, l'orifice 37 surplombe la partie haute du tamis vibrant 43 qui assume une fonction de calibrage des grains de sable et de retenue des morceaux éventuellement encore agrégés qui sont amenés à s'écouler par gravité jusqu'au niveau du colle ce teur ou de la goulotte 44 chargée de conduire les refus au dispositif de décochage 2 pour leur faire subir un nouveau cycle de traitement. Les grains de sable admis par le tamis vibrant 43 répondent, par conséquent, à la granulométrie considérée et sont reçus dans la trémie de stockage 47 à partir de laquelle, suivant par exemple l'état de remplissage de cette dernière déterminée par des sondes 55 et 56, ledit sable régénéré est prélevé par l'intermédiaire du convoyeur 50 pour etre ramené à une machine de réutilisation et de confection de nouveaux moules. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'installation de l'inven- tion représente un ensemble particulièrement compact et porté par un bati unique, de sorte que l'implantation d'une telle installation peut etre réalisée facilement sans astreindre l'utilisateur à des travaux d'adaptation ou de génie civil particulièrement importants. En outre, le fonctionnement automatique de l'installation permet d'obtenir un rendement horaire particulièrement élevé sans aucune manutention. En effet, les différentes opérations, nécessaires à la régénération du sable de moules de fonderie, s'effectuent sans intervention manuelle, étant donné que le transfert de la partie basse du dispositif de décochage 2 à la partie haute de la tour de traitement 3 est assuré par un convoyeur dont le fonctionnement est assez vi au taux de remplissage de la trémie 15. Un autre avantage de la structure selon l'invention réside dans l'existence des deux étages de désagrégation et dépoussiérage qui permettent d'obtenir, par l'intermédiaire des plaques de choc et des veines de circulation, une désagrégation et un désenrobage des grains de sable sans faire intervenir de mécanismes tournants mettant en oeuvre, comme dans les machines actuellement connues, une action d'abrasion pour réaliser la meme fonction. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que le dispositif de décochage 2 réalise, par l'intermédiaire de la grille 10, une fragmentation des moules en morceaux de taille pur ou gressivement réduite permettant d'obienir, par action mutuelle desdits morceaux, une première désagrégation des grains de sable qui sont propulsés, en meme temps que les morceaux restants dans les étages de désagrégation successifs où cette désagrégation, ainsi que le désenrobage sont obtenus par la proje ction sur les plaques de chocs et par l'usure et le frottement mutuel des grains.Ceci permet, par conséquent > de fournir à l'étage de criblage 42 des grains dont l'homogénéité en granulométrie est parfaite par l'intermédiaire du tamis 43 chargé de recycler et diriger les refus vers le dispositif de décochage 2. Outre les avantages ci-dessus > il y a lieu de noter également que la conception de la tour de traitement permet de réaliser sinsultané ment l'opération de dépoussiérage et d'extraction des fragments et débris de pellicules et gangues de liant, de sorte que le sable admis dans la trémie 47 est directement utilisable par une machine de confection de moules. Un autre objet de l'izuention tient au fait que la bouche d'aspiration 52, portée par la tour de traitement 3, est directement placée à hauteur de la section ouverte supérieure du dispositif de décochage 2, de sorte qu'il est possible d'alimenter ce dernier en moules non complètement refroidis En effet, les fumées dégagées lors de la fragmentation sont aspirées par la bouche 52, ce qui évite la pollu tion du local abritant l'installation. Cet avantage est tout particu fièrement intéressant car il permet de procéder à un décochage sur des moules chauds qui sont ainsi plus aisément fragmentables au niveau de la grille 10. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1/- Installation de régénération du sable de moules de fonderie caractérisée en ce qu'elle comprend un bati supportant - un dispositif de décochage raccordé à l'entrée d'un convoyeur - et une tour de régénération placée latéralement au dispositif de décochage, dont la partie haute est raccordée à la sortie du convoyeur et comprenant une plaque de choc située à la sortie du convoyeur dans un premier étage de désagrégation et de collecte, un second étage de désagrégation, de fragmentation et de dépoussiérage, et un étage de calibrage. 2. - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend un bati supportant - un dispositif de décochage raccordé à lgentrée d'un convoyeur, - et une tour de régénération placée latéralement au dispositif de décochage et comportant, en-dessous de l'étage de calibrage ge, un étage de stockage associé à un poste d'extraction. 3. - Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comprend un bati supportant - un dispositif de décochage raccordé à l'entrée d'un convoyeur, - et une tour de régénération supportant un circuit d'aspiration dont la bouche est placée latéralement et dans un plan surélevé par rapport à celui du dispositif de décochage. 4. - Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le convoyeur est du type pneumatique assurant de façon cyclique intermittente, le transfert d'une charge de sable à régéné rer à partir du dispositif de décochage vers la tour de régénération et la projection de ladite charge sur la plaque de choc 5. - Installation selon l'une des revendications l à 3 caractérisée en ce que le bati supporte un dispositif de décochage comprenant un chassis monté par des blocs élastiques sur le bati et portant une trémie, associée à au moins un générateur de vibrations, raccordée à sa partie basse à l'entrée du convoyeur et comportant une grille de décochage et de fragmentation s'étendant au-dessus d'un tamis cribleur. 6. - Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le bati supporte une tour de régénération délimitant à sa partie haute un premier étage de désagrégation comportant une plaque de choc disposée face à l'ouverture inférieure du convoyeur et dans une trémie collectrice dont la partie haute est en relation avec un circuit d'aspiration et dont la partie basse débouche audessus du second étage de désagrégation et de fragmentation. 7. - Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le bati supporte une tour de régénération comportant un second étage de désagrégation, de fragmentation et de dépoussiéra~ ge comprenant une trémie de transfert située en-dessous de la sortie de la trémie collectrice associée à la plaque de choc du premier étage, ladite trémie de transfert étant - reliée à sa partie haute à un circuit d'aspiration, - placée par sa partie basse au-dessus d'un tamis vibrant, - traversée, perpendiculairement à l'axe d'écoulement par gra vite, par une veine gazeuse sous pression, - munie d'une plaque de choc située à l'opposé d'une fenetre pratiquée dans la paroi de la trémie pour le passage de la veine. 8. - Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le bati supporte une tour de régénération comprenant un étage de calibrage comportant un tamis vibrant s'étendant de façon inclinée entre la sortie de la trémie de transfert et l'étage de stockage et dont la partie basse aboutit à un convoyeur de recyclage ramenant les refus au dispositif de décochage. 9. - Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le bati supporte une tour de régénération disposée latéralement à un dispositif de décochage comprenant1 entre la trémie et l'entrée du convoyeur, un corps de vanne obturatrice associé à un circuit de refroidissement.