Brevet FR2491792A1 — publié le 19820416

-249 1792 La présente invention concerne les machines de coulée sous pression et plus spécifiquement les machines de coulée sous pression à chambre chaude. Les machines de coulée sous pression à chambre chaude comportent d'une manière générale une chambre chaude ou creuset, qui contient le matériau devant être utilisé dans le processus de coulée. Ce matériau,qui est maintenu à l'état fondu, est extrait automatiquement pour être introduit dans un dispositif de chargement du moule qui est au moins partiellement immergé dans le métal fondu. Ainsi, il ne se produit aucun transfert de matériau fondu dans le moule comme dans le cas de certains autres pro- cessus de coulée. Naturellement, le chargement automatique est plus avantageux; cependant, le mécanisme de chargement est soumis à certaines limitations. Les mécanismes classiques de chargement utili- sent d'une manière générale un piston fonctionnant à l'in- térieur d'un cylindre vertical. Pour diriger le matériau de coulée en direction du moule à partir du cylindre vertical, on utilise un col de cygne qui amène le matériau dans une position située au-dessus du niveau du système d'alimentation de la masse en fusion et extérieurement audessus du rebord du creuset jusqu'à l'emplacement du moule. L'orientation verticale du cylindre de chargement garantit que le mécanisme d'entraînement est situé au-dessus du creusetde sorte que le piston peut être aisément rétracté sans nécessiter un drainage préalable du creuset, et que les problèmes d'étanchéité sont réduits au minimum. En dépit des avantages associés à la disposition verticale, il se présente également une certaine difficulté propre. Le col de cygne requis avec un cylindre disposé verticalement engendre une perte de pression substantielle par suite de l'introduction à force du matériau de coulée, à une vitesse suffisante pour atteindre rapidement toutes les parties du moule. L'orientation du cylindre de charge- ment exige également que le col de cygne s'étende sur une distance importante. Ceci entraîne un refroidissement du matériau chargé avant qu'il atteigne le moule, dans le cas o l'on ne prévoit pas une certaine forme de chauffage additionnel. Pour résoudre le problème du refroidissement, il ne faut pas que le col de cygne s'étende jusqu'au mou- le. A sa place, il est prévu unetuyère destinée à s'étendre sur une distance importante entre le col de cygne et le moule. La tuyère est maintenue à l'état chaud au moyen de torches dirigées sur elle. Cette disposition maintient mieux le matériau à la température appropriée, mais entraîne une érosion très rapide de la tuyère. L'emplacement du piston vertical au-dessus du creuset, qui coagit avec le cylindre de chargement verti- cal, présente également un inconvénient propre, en ce que ce mécanisme tend à gêner un accès correct au creuset contenant le matériau fondu, pour le remplissage de ce creuset et autre. L'expérience pratique a montré que le processus requis avec la plupart des systèmes classiques pour le remplissage du creuset s'est soldé par un enlève- ment incorrect des couvercles du creuset par les ouvriers qui n'apportent pas une attention raisonnable à leur propre sécurité. L'enlèvement de ces couvercles fournit une commodité accrue aux ouvriers pour le remplissage du creuset. Cependant,un apport d'un matériau solide au ré- servoir contenant la masse fondue peut provoquer des écla- boussures et autres, susceptibles d'être dangereuses pour l'ouvrier. Par conséquent, bien qu'étant sûrs, les systèmes classiques peuvent être utilisés de façon ina- déquate et par conséquent mettre en danger l'ouvrier irresponsable. La présente invention concerne les machines de coulée sous pression à chambre chaude et met en oeuvre un cylindre de chargement essentiellement horizontal qui s'étend dans le creuset, à travers ce dernier au lieu de descendre dans ce dernier. L'orientation horizontale du cylindre réduit certains des problèmes associés aux cylin- dres de chargement à orientation verticale. Par exemple, le cylindre horizontal supprime la perte de pression attribuée au renversement du matériau chargé, qui est requis dans le col de cygne. En outre, la distance accrue que le matériau doit parcourir pour traverser le col de cygne est réduite de façon sensible. Il en résulte que la tuyère 249 1792 s'étendant entre le dispositif de chargement et le moule devient facultative et non plus impérative. En définitive, avec un cylindre de chargement essentiellement horizontal, le mécanisme à piston n'est plus disposé au-dessus du creuset. Il en résulte que l'on peut utiliser un couvercle que l'ouvrier négligent est moins susceptible d'enlever. Afin de garantir un fonctionnement approprié du cylindre de chargement et de son piston associé, on utilise un piston qui possède deux têtes espacées axiale- ment l'une de l'autre. La tête la plus proche du moule agit en tant que tête de chargement pour introduire à force le matériau dans le moule. L'autre tête est utilisée en tant que mécanisme d'étanchéité afin d'empêcher le matériau fondu de s'échapper de derrière la tête de charge- ment et de sortir du creuset. Le dispositif de chargement conforme à la présente invention peut également utiliser un mécanisme utile pour actionner le piston sans nécessiter un vidage du creuset. Un orifice de détente situé à l'arrière de la tête de chargement est disposé de telle manière qu'il est recouvert avant que la tête d'étanchéité soit entière- ment extraite du cylindre de chargement. Par conséquent, seule une faible partie du matériau fondu sera présente ou pourra s'échapper de l'arrière de la tête de chargement lorsque le piston est retiré du cylindre de chargement. Cette faible quantité de matériau s'échappe dans une gouttière qui est ménagée au-dessous de l'extrémité arrière du cylindre de chargement. Etant donné la faible quantité de matériau qui peut s'échapper du cylindre, le piston peut être rétracté pour permettre l'entretien du joint d'étanchéité, sans une perte importante. Pour un tel entretien, on peut en définitive rétracter le piston jusqu'à un point o la tête de chargement reste dans le cylindre de chargement uniquement en avant des joints d'étanchéité situés sur le pourtour de la tête de chargement. Bien que la capacité d'étanchéité de la tête soit réduite lorsque les bagues sont retirées du cylin- dre de chargement, le matériau fondu situé en avant du piston de chargement à cet instant-n'est pas sous pression. Ainsi, le faible jeu du piston lui-même à l'intérieur du cylindre de chargement fournit une étanchéité adéquate de manière à permettre un travail approprié sur le dispo- sitif d'étanchéité autour de la tête de chargement. On utilise ici un couvercle percé d'orifices permettant le remplissage du creuset. Le couvercle comporte des portes situées.au-dessus des orifices et qui sont conçues de manière à s'ouvrir seule- ment partiellement et à se fermer automatiquement lorsqu'il n'y a pas de support extérieur. De cette manière.tout éclaboussement est éliminé, avec suppression de l'incon- vénient selon lequel un ouvrier négligent pourrait sinon essayer d'enlever le couvercle. C'est pourquoi un objet de la présente inven- tion est de fournir une machine de coulée à chambre chaude perfectionnée. D'autres objectifs et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale de l'objet de la présente invention, sur laquelle le creuset et le cylindre de chargement sont représentés en coupe transversale verticale; - la figure 2 est une vue en plan de l'objet de la présente invention; - la figure 3 est une vue de face de l'objet de la présente invention, prise suivant la ligne 3-3 de la figure 1; et - la figure 4 est une vue en élévation en coupe transversale prise suivant la ligne 4-4 de la figure 1. En se référant de façon détailléeaux dessins, on y voit représentée une machine de coulée sous pression à chambre chaude, comportant un creuset 10 représenté en position dans un four 12 et s'étendant jusqu'à un pla- teau fixe 14. Le creuset 10 est conçu avec une forme globale permettant d'adapter les dispositifs existants uti- lisant des systèmes plus classiques. Une cavité centrale 16 contient le matériau fondu utilisé dans le processus de coulée. La cavité centrale 16 s'étend vers l'avant en direction du plateau fixe 14,de sorte que le matériau fondu contribue à maintenir à l'état chaud les parties avant du mécanisme. La surface supérieure du creuset 10 comporte une gorge 18 destinée à recevoir un couvercle 20. Le couvercle 20 ferme complètement la partie supé- rieure du creuset 10 et peut être agencé de manière à recevoir intérieurement un blindage de protection contre un gaz inerte. Le couvercle 20 permet d'accéder au creuset sans enlever le couvercle, par l'intermédiaire de deux portes montées pivotantes 22 et 24. Ces portes sont montées de façon à pouvoir pivoter sur des pattes 26 à l'aide de broches 28. Deux pattes 30 sont prévues sur chaque porte de manière à coopérer avec les broches 28 et les pattes 26 situées sur le couvercle 20. Les pattes 30 comportent des dispositifs d'arrêt réalisés sous la forme de tétons ver- ticaux 32 qui entravent le mouvement de pivotement complet des portes 22 et 24 autour des broches 28. L'état complètement ouvert des portes 22 et 24, tel qu'il est limité par les tétons 32, est représenté par une ligne en traits mixtes sur la figure 4. La position des tétons 32 est telle que le centre de gravité des portes 22 et 24 ne peut pas dépasser la partie supérieure des broches 28 au point que les portes resteraient ouvertes sans un soutien exté- rieur. C'est pourquoi, sauf si un tel soutien est prévu, les portes se ferment de façon automatique. Les portes sont disposées sur le couvercle 20 de telle manière qu'elles puissent être accessibles des côtés du creuset 10. Ceci naturellement contribue à_permettre un remplissage aisé du matériau de coulée dans le creuset 10. Un cylindre de chargement 34 s'étend à travers le creuset 10 dans une position essentiellement horizontale. Le cylindre de chargement 34 possède une première extré- mité ouverte 36 débouchant sur ce qui peut être considéré comme le côté arrière du creuset 10. La seconde ou l'autre extrémité ouverte 38 s'étend à partir du creuset 10 à travers la face avant de ce dernier. Ainsi, aucune extrémité du cylindre 34 n'est située à l'intérieur du creuset 10. La seconde extrémité ouverte 38 comporte un mécanisme permettant d'y fixer un bec 40. Dans la présente forme de réalisation, ce mécanisme est représenté comme étant un simple accouplement vissé du bec 40 sur l'extré- mité 38 du système de chargement 34. Le bec 40 s'étend à partir de la seconde extrémité ouverte 38 du cylindre de chargement 34, vers le haut en direction d'une position située au-dessus du matériau liquide contenu dans le creuset 10 et vers l'avant dans une position située à l'en- trée 42 du moule. Un passage 44 transmet par conséquent le matériau depuis l'intérieur du cylindre de chargement 34 dans le moule. La distance sur laquelle s'étend le passage 44 est de préférence maintenue à une valeur mini- male afin d'empêcher un refroidissement inutile du matériau traversant ce passage. Le bec 40 partage une interface commune importante avec le côté avant du creuset 10 de telle manière que la chaleur soit transmise à partir du creuset 10 en vue de chauffer le bec 40. Une gouttière 46 est disposée immédiatement au-dessous de la première extrémité ouverte 36 du cylin- dre de chargement 34. La gouttière 46 est conçue de manière à collecter et évacuer toute partie du matériau fondu qui pourrait sortir de la première extrémité ouverte 36 du cylindre de chargement 34. Un piston 48 est disposé à l'intérieur du cylindre de chargement 34. Le piston 48 est utilisé lors du fonctionnement du mécanisme de chargement entre une posi- tion rétractée, telle que représentée sur la figure 1, et une position avant ou déployée lorsque le chargement du moule est terminé. Pour effectuer l'entretien du piston 48, il est possible de retirer ce dernier par la première extrémité 36 du cylindre de chargement 34 pour le mettre en position ressortie ou de service, dégageant le mécanis- me d'étanchéité, comme cela va être décrit ci-après. Le piston 48 comporte une première tête ou tête de chargement 50, une seconde tête ou tête d'étanchéité 52 ainsi qu'un organe de liaison rigide 54 situé sur les deux têtes 50 et 52. Les têtes 50 et 52 et l'organe de liaison rigide 54 sont réalisés d'un seul tenant dans cette forme de réalisation. De même avec le piston 48 se trouve réalisée d'un seul tenant une tige de liaison 56 qui possède une longueur suffisante pour s'étendre depuis - la première extrémité ouverte 36 du cylindre de charge- ment 34, le piston 48 s'étendant dans sa position totale- ment avancée en direction du bec 40. La tête de charge- ment 50 et la tête d'étanchéité 52 sont toutes les deux dimensionnées de manière à s'adapter étroitement à l'inté- rieur du cylindre de chargement 34, et comportent en outre des moyens d'étanchéité situés autour de la périphérie des têtes. Les moyens d'étanchéité comportent des bagues 58 qui fournissent des possibilités supplémentaires d'étan- chéité en particulier pour la tête de chargement 50, qui est soumise à une pression hydraulique importante de la part du matériau qui est introduit à force dans le moule. Une longueur importante de l'extrémité avant de la tête de chargement 50 est située à l'avant de la première bague 58a. Cette partie de la tête 50 située en avant de la première bague 58a est conçue de manière à rester à l'intérieur du cylindre de chargement 34, lorsque la tête se trouve dans la position ressortie ou d'entretien de manière à faciliter l'étanchéité du cylindre, la pre- mière bague 58a étant dégagée en vue de son remplacement, comme on va le décrire ci-après. Ainsi, le piston 48 est monté de façon à pouvoir glisser en s'adaptant étroitement à l'intérieur du cylindre de chargement 34. L'organe de liaison rigide 54 situé entre les deux têtes 50 et 52 peut posséder tout diamètre approprié. Cependant, plus le dia- mètre de cet organe 54 est important, moins le matériau fondu est retenu dans l'espace annulaire situé entre l'organe 54 et le cylindre de chargement 34. Des moyens sont prévus pour réaliser le charge- ment du cylindre 34 avec le matériau fondu. Le chargement est réalisé par l'intermédiaire d'un orifice 60 dans la paroi du cylindre en un emplacement situé entre le piston 48 et la première extrémité ouverte 36 lorsque le piston est dans sa position rétractée. Etant donné que le niveau du matériau fondu à l'intérieur du creuset 10 est maintenu audessus du cylindre 34, le matériau fondu s'écoulera par l'orifice 60 en pénétrant à l'intérieur du cylindre de chargement 34 entre des courses de chargement du piston 48. Un second orifice de détente 62 est prévu entre la tête de chargement 50 et la tête d'étanchéité 52. La tête de chargement 50 et la tête d'étanchéité 52 sont suffisamment écartées l'une de l'autre pour que, pendant le fonctionnement normal du piston 48, aucune tête ne franchisse l'orifice de détente 62. L'orifice de détente 62 assure une diminution ou détente de pression pour tout matériau sous pression circulant autour des bagues sur la tête de chargement 50, par suite de la pression appliquée au matériau en avant du piston 48 lorsque le moule est chargé. L'orifice de détente 62 est également disposé à proximité de la partie arrière de la tête de chargement /de sorte que cet orifice sera recouvert assez rapidement lorsque le piston 48 est rétracté du cylindre de charge- ment 34. Au piston 48 sont raccordés des moyens per- mettant de repousser le piston axialement en vue de charger le moule et de rétracter le piston sur des courses succes- sives. Ces moyens sont constitués, dans la présenté forme de réalisation, par un cylindre hydraulique 64. Une liaison rigide 66, qui est amovible, est disposée entre le piston du cylindre hydraulique 64 et le piston 48. La tige de liaison 56 et le piston du cylindre hydraulique 64 sont tels que la liaison rigide 66 peut être enlevée, que le piston du cylindre hydraulique 64 peut être étendu et que la tige de liaison 56 peut être raccordée directement au piston du cylindre hydraulique 64. Après avoir retiré le cylindre hydraulique, on retire le piston 48 du cylindre de chargement 34. Grâce au choix de la liaison rigide 66, un retrait complet du cylindre hydraulique 64 laissera la partie avant de la tête de chargement 50 dans le cylindre de chargement 34, les bagues 58 étant entièrement dégagées en vue de leur remplacement. Ceci est réalisé en rendant la longueur efficace du lien rigide 66 entre les accouple- ments,aux différentes extrémités, égale à la distance entre la première extrémité du cylindre de chargement 34 sur le côté du creuset 10, voisin du cylindre hydraulique 64, et le côté éloigné de la bague avant 58a sur la tête de chargement 50. Si l'on considère alors le fonctionnement du mécanisme, le piston 48 fonctionne normalement à l'inté- rieur du cylindre de chargement 34.de sorte que la tête d'étanchéité 52 ne quitte pas ce cylindre de chargement 34. Lorsque le piston 48 est avancé à force, la charge située dans la partie avant du cylindre de chargement 34 est repoussée à force dans le moule. Lorsque le piston est rétracté en arrière de l'orifice 60, une nouvelle quantité de matériau peut s'écouler dans le cylindre de chargement 34. Comme cela a été mentionné ci-dessus, s'il existe une fuite de pression autour des joints d'étanchéité de la tête de chargement 50, cette pression est réduite par l'intermédiaire de l'orifice de détente 62 et aucun maté- riau ne passe plus au-delà de la tête d'étanchéité 52. Lorsque le piston 48 nécessite un entretien, on enlève la liaison rigide 66 comme cela a été mentionné précédemment, et l'on tire en arrière le piston 48 hors du cylindre de chargement 34. Lorsque ceci est réalisé, la tête d'étanchéité 52 doit en premier sortir du cylindre de chargement 34. Pendant la durée pendant laquelle le joint d'étanchéité muni de la tête d'étanchéité est dégagé l'orifice de détente 62 est recouvert par la tête de char- gement 50. La faible quantité de matériau fondu présente autour de l'organe de liaison rigide 54 s'évacue alors sans aucun problème dans la gouttière 46. Un nouveau re- trait du piston 48 dégage alors les bagues 58 situées sur la tête de chargement 50. De cette manière, on peut changer les bagues situées sur la tête de chargement 50 et sur la tête d'étanchéité 52 sans vider le creuset. La partie de 1 0 la tête de chargement 50 située à l'avant des bagues 58 assure une étanchéité suffisante pour cette opération. On peut alors lentement repousser vers l'avant le piston 48 dans sa position de fonctionnement sans perte importante de matériau de coulée. Ainsi, on a décrit une machine de coulée à chambre chaude perfectionnée, qui élimine les difficultés associées à des cylindres de chargement à orientation ver- ticale et fournit d'autres caractéristiques avantageuses et appropriées. Bien que l'on ait représenté et décrit des formes de réalisation et des applications de la présente invention, il apparaîtra au spécialiste de la technique que de nombreuses modifications peuvent y être apportées - sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine de coulée sous pression à chambre chaude du type comportant un creuset (10),- un cylindre de chargement (34), un piston (48) monté avec possibilité de glissement dans ledit cylindre, et un orifice de chargement (60) traversant la paroi dudit cylindre en avant du piston, lorsque ce dernier est dans sa position rétractée de fonctionnement, caractérisée en ce que le cylindre est disposé horizontalement à travers le creuset. 2. Machine de coulée sous pression à chambre chaude du type comportant un creuset (10), un cylindre de chargement (34), un piston (48) monté avec possibilité de glissement dans ledit cylindre, et un orifice de chargement (60) traversant la paroi du cylindre en avant dudit piston, lorsque le piston se trouve dans la position rétractée de fonctionnement, caractérisée en ce que le cylindre est disposé horizontalement à travers ledit ori- fice et que le piston comporte une tête de chargement (50), une tête d'étanchéité (52) et un organe de liaison rigide (54) situé entre ces deux têtes, ladite tête de chargement et ladite tête d'étanchéité comportant des bagues d'étanchéité (58) sur leur pourtour, tandis que le cylindre de chargement possède un orifice de détente (62) situé entre la tâte de chargement et la tête d'étanchéité. 3. Machine de coulée sous pression à chambre chaude selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un bec (40) en liaison avec une première extrémité du cylindre et s'étendant à partir de ladite première extrémité jusqu'à un point situé au-dessus du bord du creuset. 4. Machine de coulée sous pression à chambre chaude selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un couvercle (20) fermant de façon étanche le creuset et comportant une porte (22) montée de façon à pouvoir pivoter en vue de permettre l'accès au creuset, ladite porte comportant une butée (32) l'empêchant de rester ouverte sans un support extérieur.