Brevet FR2493200A1 — publié le 19820507

La présenté invention concerne un procédé pour compacter des matières granuleuses, notamment des matiè- res pour moules de fonderie, au moyen d'une réaction exo- thermique d'un mélange d'air et d'au moins un combustible de base dans un système fermé, la réaction exothermique étant déclenchée par apport d'énergie d'allumage. Un procédé à explosion proposé dans le domaine de la fonderie pour la fabrication de moules et de noyaux, conformément au brevet US 31 70 202, n'a jamais dépassé le stade expérimental. Un tel procédé consiste à compacter la matière de moule par une combustion, du type à explosion, d'un combustible au dessus de ladite matière. Ce procédé présente l'inconvénient de conduire à des résultats non re- productibles. En outre, les valeurs de résistance nécessai- res pour l'exploitation en fonderie n'ont pas pu être attein- tes sans l'utilisation d'oxygène additionnel. L'invention a pour but de fournir un procédé qui élimine les inconvénients précités et qui permette une fa- brication économique de moules avec des valeurs de compac- tage sélectionnables et prédéterminées et avec une grande reproductibilité, sans utiliser de l'oxygène additionnel. Notamment, la pression maximale de compactage doit être re- lativement faible. Ce problème est résolu conformément à la présente invention grâce à ce procédé qui se caractérise en ce que, pour augmenter la vitesse de combustion, on incorpore au mélange une quantité prédéterminée d'au moins un combusti- ble additionnel sous forme gazeuse, dont la vitesse de combustion est bien supérieure à celle du combustible de base. D'autres caractéristiques et modes de réalisation particuliers de l'invention, qui permettent d'obtenir un processus de combustion conforme à l'objectif envisagé et reproductible, apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après. Conformément au procédé selon l'invention, il est particulièrement avantageux que la pression maximale attein- te dans le système fermé, après le déclenchement de la com- bustion, soit située en dessous de 8 bars, ce qui diminue considérablement la sollicitation exercée sur le disposi- tif. On utilise avantageusement un mélange de base for- mé d'air et de gaz naturel, car celui-ci est le plus écono- mique. On peut cependant également utiliser d'autres hydro- carbures. La vitesse théorique de combustion d'un tel mé- lange est d'environ 35 cm/s. En incorporant au mélange de l'hydrogène, dont la vitesse de combustion est d'environ 270 cm/s, on modifie substantiellement l'augmentation de pression par unité de temps. Il est ainsi possible, en faisant varier la quantité d'hydrogène incorporé au mélan- ge, d'agir de façon substantielle sur la dureté du moule. On peut aussi utiliser un mélange d'air et d'hydrogène. Bien que l'hydrogène soit le mieux approprié, il est également possible d'employer d'autres gaz, comme par exemple du gaz de hauts-fourneaux, du gaz de gazogène ou du gaz d'éclairage, qui ont généralement une plus grande vitesse de combustion qu'un mélange d'air et de gaz natu- rel (ou de méthane). On indiquera ci-après, à titre d'illustration, un exemple particulier de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Du gaz naturel est introduit sous une légère sur- pression dans une chambre de combustion fermée qui est remplie d'air atmosphérique, la chambre étant agencée de manière qu'une grande surface de la matière granuleuse à compacter soit exposée au mélange de gaz naturel et d'air contenu dans la chambre. Ensuite on fait arriver dans la chambre une quantité sélectionnée d'hydrogène sous une lé- gère surpression dans le mélange d'air et de gaz naturel ou bien on l'injecte dans la chambre en même temps que le gaz naturel. L'ensemble du processus de mélange se dérou- le à la température ambiante et à la pression ambiante. Le mélange, qui peut être formé d'une combinai- son de plusieurs combustibles, est mis en réaction exo- thermique par allumage. La chambre étant fermée, l'allu- mage provoque une réaction analogue à une explosion qui exerce une force suffisante sur la surface de la matière granuleuse en vue de la compacter de façon appropriée. Dans une chambre ayant un volume d'air d'un mètre cube, on ajoute typiquement une quantité de gaz naturel de 8,2% en volume et une quantité d'hydrogène de 10,3% en volume. Il s'est avéré que, en plus de la modification du mélange combustible, une variation de l'énergie d'allumage a également une influence importante sur le degré de com- pactage, car il existe une corrélation positive entre la quantité d'énergie d'allumage et d'une part le mélange com- bustible, et d'autre part l'augmentation temporelle de pression. Déjà pour une énergie d'allumage d'environ 40 microjoules,il se produit un allumage avec des mélanges combustibles favorables. De plus grandes énergies d'allu- mage peuvent être utilisées jusqu'à une valeur limite d'en- viron 10 000 joules. Des valeurs supérieures ne produi- sent aucune modification sensible. L'énergie d'allumage peut être produite de diffé- rentes manières. On peut utiliser un dispositif de déchar- ge à étincelles, une décharge capacitive ou bien une dé- charge à étincelles inductives, une flamme, un corps incan- descent ou bien une masse d'amorçage pyrophore en combus- tion. Cette énergie d'allumage peut être produite en un, deux ou plusieurs endroits. L'invention procure entre autres l'avantage que, pour un mélange d'air et de gaz naturel qui est par lui-mê- me déjà peu coûteux, il suffit d4utiliser de petites quan- tités d'hydrogène pour obtenir une augmentation de la vi- tesse de combustion et par conséquent une influence favo- rable du compactage du sable. On obtient également d'ex- cellents résultats dans le cas de noyaux de fonderie. REVENDICATIONS 1) Procédé pour compacter des matières granuleu- ses, notamment des matières pour moules de fonderie, à l'aide d'une réaction exothermique d'un mélange d'air et d'au moins un combustible de base, avec une vitesse de combustion relativement faible dans un système fermé, la réaction exothermique étant déclenchée par apport d'une énergie d'allumage, caractérisé en ce que, pour augmenter la vitesse de combustion, on incorpore au mélange une quantité prédéterminée d'au moins un combustible addition- nel sous forme gazeuse, dont la vitesse de combustion est bien supérieure à celle du combustible de base. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le combustible de base du mélange est un hydrocarbure,- de préférence du gaz naturel. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le combustible additionnel incorporé au mélange est de l'hydrogène, du gaz de hauts fourneaux, du gaz de gazogène ou du gaz d'éclairage. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la phase d'incorporation au mélange est effectuée à la température ambiante et à la pression ambiante. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on règle la valeur de l'éner- gie d'allumage. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'énergie d'allumage est pro- duite électriquement. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'énergie d'allumage est pro- duite par combustion d'une masse d'amorçage pyrophore. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'énergie d'allumage est pro- duite par une flamme ou un corps incandescent. 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'énergie d'allumage est produite en deux ou plusieurs endroits. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme combustible de base seulement de l'air qui est enrichi en hydrogène.