Brevet FR2503595A1 — publié le 19821015

t PROCEDE ET APPAREIL DE REALISATION DE NOYAUX La présente invention se rapporte à un procé- dé et à un appareil de réalisation de noyaux, dans les- quels un noyau non durci est réalisé en sable de mou- lage contenant un agglomérant soluble dans l'eau, puis est durci rapidement par séchage. Plus particulière- ment, l'invention concerne un procédé et un appareil de réalisation de noyaux. Il est bien connu de réaliser un noyau en sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau. En résumé, ce procédé connu consiste à charger une boite à noyau avec du sable de moulage contenant de la dextrine soluble dans l'eau, puis à placer et à chauffer la boite à noyaux dans une étuve ou similaire pour évaporer l'eau que contient le sable de moulage, afin de le sécher et de le durcir. Mais ce procédé con- nu utilisant un agglomérant soluble dans l'eau n'est pas largement répandu en raison du temps relativement long qu'il faut pour le séchage. Mais au cours des der- nières années, le procédé de réalisation de noyaux uti- lisant un agglomérant soluble dans l'eau a été reconsi- déré en raison de différents poblèmes tels que l'élimi- nation du sable de moulage, l'augmentation du prix des agglomérants résineux et la production de gaz gênants et de gaz dangereux dans les opérations de moulage en carapace et en boites à noyau, etc. Dans ces conditions, différentes études ont été faites pour améliorer le procédé de réalisation de no- yaux utilisant des agglomérants solubles dans l'eau. En particulier, une étude a été faite pour amé- liorer le procédé de réalisation de noyaux, par diver- ses expériences dont certaines sont expliquées ci- après. Selon l'un des procédés expérimentaux, le sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau (dextrine soluble dans l'eau ou résine organique solu- ble dans l'eau) est préalablement chauffé jusqu'à une température de 80 à 900C dans un récipient fermé et il est chargé dans une bodte à noyau par une trémie. En- suite, la pression dans la boîte à noyau est réduite pour évaporer l'eau que contient le sable de moulage, afin de le sécher et de le durcir. Dans ce procédé ex- périmental, le temps de durcissement du noyau est rela- tivement court mais le sable de moulage qui reste dans la trémie risque de se refroidir et de sécher, détério- rant ainsi ses caractéristiques pour le soufflage. Selon ce procédé, il est donc nécessaire de charger et de chauffer le sable de moulage à chaque opération de mou- lage pour en maintenir les caractéristiques voulues au soufflage. Cela est très désavantageux sur le plan du rendement du travail. Dans un autre procédé expérimental, du sable de moulage à la température normale et contenant une dextrine soluble dans l'eau est chargé dans une boîte à noyau, et de l'air comprimé chauffé est introduit dans la boîte à noyau pour s'infiltrer à travers le sable de moulage dans la boite afin d'évaporer l'eau et de sécher et durcir le sable de moulage. Mais ce pro- cédé est très long et laborieux, particulièrement lors- que le noyau à réaliser est de grande dimension ou de forme compliquée. De plus, il est difficile de faire en sorte que l'air comprimé chaud s'infiltre uniformé- ment dans toute la partie du sable de moulage dans la boite à noyau, de sorte qu'il apparait souvent que cer- taines parties ne sont pas durcies. Il est apparu par divers essais et erreurs dans les expériences expliquées ci-dessus, un fait in- attendu à savoir que le sable de moulage dans la boite à noyau consistant en une moitié supérieure et une moi- tié inférieure ne sort pas de sa forme sous l'effet de l'application d'air comprimé chaud, même si la moitié supérieure de la boîte à noyau est enlevée, exposant ainsi une moitié du sable de moulage non durci reposant sur la moitié inférieure. Ce fait dépasse l'imagination des spécialistes en la matière, jouissant du sens com- mun, car ils auraient pensé que le sable de moulage non durci, exposé à l'air comprimé, se déformerait rapide- ment. L'invention repose donc sur cette constata- tion. Un objet de l'invention est donc de proposer un procédé de réalisation de noyaux utilisant du sable de moulage qui contient un agglomérant soluble dans l'eau, et consistant à former un noyau non durci en sable de moulage contenant l'agglomérant soluble dans l'eau, et à sécher et durcir le noyau en une courte période. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil de réalisation de noyaux agencé pour former un noyau non durci en utilisant du sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau, et pour sécher et durcir le noyau en une courte période. Un autre objet de l'invention est deproposer un appareil de réalisation de noyaux, utilisant une boîte à noyau consistant en une moitié supérieure et une moitié inférieure, la moitié inférieure étant agen- cée pour être enlevée facilement et rapidement. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexé sur lesquels: La Figure 1 est une vue de face et en partie coupée d'un mode de réalisation de l'invention, la Figure 2 est une vue en plan de l'appareil de la Fig. 1, la Figure 3 est une vue de côté de l'appareil de la Fig. 1, la Figure 4 illustre une opération dans un pro- cédé de réalisation de noyau selon l'invention, dans laquelle une forme inférieure maintenant un noyau non durci est couvertepar une boite de couverture et, les Figures 5 et 6 illustrent le procédé d'appli- cation d'air comprimé chaud dans des expériences de ré- férence. Les Figures montrent une colonne 1 dont l'ex- trémité supérieure comporte une tête la avec une partie d'extrémité avant en saillie horizontale. Un vérin 4 2503595 élévateur 2 est fixé sur un côté avant et inférieur de la colonne 1. Le vérin 2 comporte une tige de pis- ton 2a sur l'extrémité supérieure de laquelle est fixée une table élévatrice 3. Une tête de soufflage 5 est suspendue à la surface inférieure de la tête la au-dessus de la table élévatrice 3. La tête de souffla- ge 5 comporte un alésage intérieur qui reçoit un man- chon fendu (non représenté) avec un intervalle angu- laire prédéterminé formé entre la surface périphérique intérieure de l'alésage et la périphérie extérieure du manchon fendu. Une plaque de soufflage 4 est fixée sur la face inférieure de la tête de soufflage 5. L'ex- trémité supérieure de la tête de soufflage 5 traverse la tête la et fait saillie au-dessus, de manière à communiquer avec une trémie à sable 6. La trémie à sable 6 est fixée sur la surface supérieure de la tête la par une pièce élastique 7, de manière que les vibra- tions produites par un vibrateur 8 ne soient pas trans- mises vers la colonne 1. La référence numérique 9 dé- signe une porte coulissante entre la tête de soufflage et la trémie 6. La porte coulissante 9 est accouplée par son extrémité arrière avec la tige de piston lOa d'un vérin 10 qui est fixé sur la surface supérieure de la tête la. La disposition est telle que le passage de communication entre la tête de soufflage 5 et la trémie 6 est ouvert et fermé quand le vérin de porte 10 fonc- tionne. Une forme supérieure 11 de noyau, faite d'une résine résistant à la chaleur, comporte sur la face in- férieure une partie en creux qui communique avec la face supérieure de cette forme supérieure 11 par des trous de soufflage. La forme supérieure 11 de noyau est fixée sur la face inférieure de la tête de soufflage 5 par l'intermédiaire de la plaque de soufflage 4 de manière que les trous de soufflage de la forme supérieure il soient alignés avec les trous de soufflage formés dans la plaque 15. Deux longerons de convoyage 13 qui sup- portent chacun,de manière qu'elles puissent tourneràdes roues à boudin 12 avec un pas constant, sont disposés dans une partie intermédiaire de la machine de souf- flage réalisée de la manière décrite, en la traversant horizontalement. Plus particulièrement, les longerons de convoyage 13 sont supportés par des pieds 14 montés verticalement sur une base, et ils comportent des ex- trémités de droite vues sur la Fig. 1, se prolongeant à l'extérieur d'un poste de séchage qui sera mentionné par la suite. Les longerons de convoyage 13 sont es- pacés l'un de l'autre dans la direction perpendiculaire au plan de la Fig. 1 pour permettre à la table de le- vage 3 de passer entre eux. Comme le montrent les Figures 1, 3, un cha- riot 18 à plaque de moulage est placé de manière à pou- voir se déplacer sur les longerons de convoyage 13. Le chariot 18 à plaque de moulage comporte une chambre intérieure 15 qui communique avec la face supérieure de ce chariot 18 par un trou 16et avec l'extérieur par un trou d'évacuation 10 débouchant sur un côté du cha- riot 18. Une pièce d'étanchéité 20 prévue avec un trou de communication 19 est collée sur la surface supérieure du chariot de plaque de moulage, le trou de communica- tion 19 y étant formé en alignement avec le trou 16 précité. Une forme inférieure 23 de noyau, faite d'une résine résistant à la chaleur comporte à sa face infé- rieure un logement 21 qui communique avec la face supé- rieure de la forme 23 par des trous d'évacuation 22 formés dans cette dernière. La forme inférieure 23 de noyau est placée sur la surface supérieure de la pièce d'étanchéité 20 de manière que le logement 21 communi- que avec le trou 16 et le trou de communication 19. Sur un côté de la machine de soufflage est disposé un poste de séchage réalisé de la manière sui- vante. Autrement dit, le poste de séchage comporte un cadre 24 en forme de porte sur la partie inférieure du- quel est fixé un vérin 25 fonctionnant vers le haut. Une table élévatrice 26 est accouplée avec l'extrémi- té supérieure de la tige de piston 27a du vérin élé- vateur 25. La table élévatrice 26 peut se déplacer vers le haut et vers le bas dans l'intervalle entre les deux longerons de convoyage 13. Une boite de couverture 27 comporte une ouverture inférieure qui peut entourer la forme inférieure de noyau 23. La boîte de couver- ture 27 est fixée sur le cadre de porte 24 par une piè- ce support 28. Les longerons de convoyage 13 sont sup- portés par des pieds supports 9 en saillie sur le cadre 24 en forme de porte. La référence numérique 30 désigne un disposi- tif de chauffage destiné à chauffer de l'air comprimé jusqu'à une température comprise entre 60 et 2000C. Le dispositif de chauffage 30 comporte sur l'un de ses côtés un orifice 31 d'admission d'air comprimé commu- niquant avec une source (non représentée) d'air compri- mé et, sur l'autre côté, un orifice de sortie32 pour l'air comprimé chauffé. L'orifice de sortie 32 est rac- cordé à un orifice 27a d'arrivée d'air formé dans la paroi de la boîte de couverture 27 par un tuyau et une soupape d'arrêt qui ne sont pas représentés. Ainsi, le dispositif de chauffage 30 communique avec l'espace in- térieur de la boîte de couverture 27. La référence nu- mérique 33 désigne un noyau qui reste sur la forme in- férieure 23. L'appareil réalisé de la manière décrite ci- dessus fonctionne comme cela est expliqué ci-après. Le vérin élévateur 2 soulève la table élévatrice 3 pour soulever le chariot de plaque de moulage positionné sur cette table 3 pour amener la forme inférieure 23 de noyau sur le chariot 18 en contact avec la forme su- périeure du noyau 11, en formant ainsi une boite à noyau fendue horizontalement. Ensuite, le vérin de porte 10 est actionné pour ouvrir la porte coulissante 9 et charger le-sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau de la trémie 6 dans le manchon fendu de la tête de soufflage 5. Ensuite, le vérin de porte est inversé pour fermer la porte coulissante 9, tandis que de l'air comprimé est introduit dans la - tête de soufflage 5 pour souffler le sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau dans la cavité de la boite à noyau comprenant la forme supé- rieure 11 et la forme inférieure 23, par des trous de soufflage (non représentés) formés dans la plaque de soufflage 4 et dans la forme supérieure 11. A cet égard, il faut noter que le sable de moulage peut être chargé dans la cavité d'une manière très régulière car l'air comprimé agit d'abord dans l'espace entre la surface périphérique intérieure de la tête de soufflage et le manchon fendu. Ensuite, le vérin élévateur 2 est inversé pour abaisser la table élévatrice 33,écartant ainsi la forme inférieure 23 du noyau de la forme supérieure 11. Ensuite, après avoir laissé le chariot 18 de pla- que de moulage monté sur les longerons de convoyage 13, la table élévatrice 13 est encore abaissée jusqu'à la position initiale représentée sur la Figure 1. Puis la forme inférieure 23 de noyau est déplacée avec le chariot 18 de plaque de moulage le long des longerons de convoyage 13 jusqu'à la position du poste de séchage juste au-dessus de la table 26 et, en même temps, le vérin élévateur 25 est actionné pour soulever la table 26 et déplacer le chariot 18 de plaque de moulage vers le haut jusqu'à ce que sa surface supérieure soit amenée en contact avec la surface d'extrémité inférieure de la boîte de couverture 27, par l'intermédiaire de la pièce d'étanchéité 20, couvrant ainsi la forme inférieure 23 avec la boîte de couverture 27 de façon étanche au gaz. Ensuite, la soupape d'arrêt précitée (non représentée) est ouverte pour admettre de l'air comprimé chaue dans la boîte de couverture 27, à partir du dispositif de chauffage 30. Par conséquent, l'eau que contient le noyau 33 sur la forme inférieure 23 s'évapore de sorte que le noyau 33 sèche et durcit. Par ailleurs, l'air comprimé chaud s'infiltre dans le noyau 33 non durci et il pénètre dans la cham- bre 15 par les trous d'évacuation 22, le logement 21, le trou de communication 19 et le trou 16. L'air s'évacue ensuite à l'extérieur par le trou d'évacuation 17. Le noyau 33 non durci sèche et durcit rapidement car l'eau s'évapore en une courte période en raison du contact direct avec l'air comprimé chaud. Après le séchage et le durcissement du noyau 33 sur la forme inférieure 23, le vérin élévateur 25 est inversé pour abaisser la table 26 et laisser le chariot 18 de plaque de moulage rouler sur les longerons de convoyage 13. de sorte que le chariot 18 avecla forme inférieure 23 et le noyau durci 33 sont entraînés vers un coté du poste de décharge. Ensuite, après l'enlèvement du no- yau 33 durci de la forme inférieure 23, le chariot.18 et la forme inférieure 23 sont déplacés vers la posi- tion de droite, au-dessus de la table élévatrice 3. Ensuite, la série des opérations décrites ci-dessus est répétée. Dans le mode de réalisation décrit, le mouve- ment du chariot 18 de plaque de moulage le long des longerons de convoyage 13 se fait par la force manuelle exercée par l'opérateur. Mais cela n'est pas limitatif et le chariot 18 peut être déplacé automatiquement au moyen d'un dispositif à vérin approprié. Il faut égale- ment noter que dans le présent mode de réalisation, le chariot 18 de plaque de moulage a la forme d'une boite mais qu'il est possible d'agencer la table élévatrice 26 avec une surface supérieure en creux tandis que le chariot 18 de plaque de moulage présente une forme de table plate avec le trou 16. Il est également possible de supprimer le cha- riot 18 de plaque de moulage pourvu que la table élé- vatrice 26 soit équipée avec un trou d'évacuation qui permet à l'air de s'échapper vers l'extérieur à travers la surface supérieure de la table élévatrice 26. Dans-le présent mode de réalisation, la forme supérieure 11 de noyau est fixée sur la surface infé- rieure de la tête de soufflage 5. Cette disposition peut être remplacée par une autre, telle que la. forme supérieure 11 se trouve sur la surface supérieure de la pièce support, de manière qu'elle puisse monter et descendre, ou que la forme supérieure 11 de noyau puisse être élevée et abaissée par la forme inférieure 23 de noyau entraînée au moyen d'un vérin. Il est inutile de mentionner qu'il est possible d'uItiliser un métal approprié comme'matière pour la -f orme supérieure 11 ou la forme inférieure 23 de noyau au lieu d'une résine résistant à la chaleur. Dans le mode de réalisation décrit, la boîte à noyau dans laquelle se font le soufflage et le charge- ment de sable de moulage est constituée comme une boite à noyau fendue horizontalement, comprenant deux formes 11 et 23. Mais cela n'est pas limitatif. Par exemple, il est possible d'assembler deux formes Ilet 23 pour i 20 former une boîte à noyau fendue verticalement avec des trous de soufflage dans les surfaces de fente verticale des deux formes. Après le soufflage et le chargement, la boîte à noyau fendue verticalement avec le sable de moulage est tournée latéralement de manière que la forme supérieure 11 soit au-dessus de la forme inférieure 23. Ensuite, la forme supérieure 11 est enlevée. Le procédé de réalisation de noyau selon l'inven- tion, tel qu'il est illustré par la Fig. 5, a été mis en oeuvre expérimentalement. Les détails de cette expé- rience sont indiqués ci-après, en comparaison avec le procédé courant de réalisation de noyaux illustré par la Fig. 6. Du sable de moulage contenant deux pour cent de dextrine et deux pour cent d'eau a été chargé dans la cavité d'une boite à noyau comportant un gradin cy- lindrique central de grand diamètre comme le montre la Figure 5. Ensuite, la forme supérieure du noyau a été 25035 9 5 enlevée de sorte que le noyau 33 non durci a été laissé sur la foree inférieure 23 comportant plusieurs trous d'évacuation 22. Ensuite, de l'air comprimé sous une pression de 1,5 x 105 Pa, chauffé à 1200 C a t5 applique à la surface du noyau 33 non durci. ?ar conséquent, le noyau 33 a été séché et durci en une très courte période, de 35 secondes. Au contraire, quand la réalisation du noyau a été faite selon le procédé courant en utilisant le même sable de moulage et une boite à noyau du type fendu comme le montre la Fig. 6, avec l'air comprimé à la même pression et à la même température appliqué par l'ouverture d'extrémité supérieure de la boite à noyau cette dernière étant laissée non ouverte, il a fallu secondes pour sécher et durcir le noyau 33. Cette comparaison montre que selon l'invention il est possible de raccourcir le temps nécessaire pour sécher et durcir le noyau non durci à environ un quart (1/4) du temps nécessaire avec le procédé courant. Ce temps plus court permet également une réduction remar- quable de consommation d'air comprimé chaud. il REVENDICATIONS I - Procédé de réalisation de noyaux, caracté- risé en ce qu'il consiste essentiellement à charger du sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau dans la cavité d'une boite à noyau constituée par des première et seconde formes (23, 11) dont au moins la première (23) comporte un ou plusieurs trous d'évacuation (22) établissant une communication entre les surfaces intérieure et extérieure de ladite pre- mière forme, pour réaliser un noyau non durci, à enle- ver la seconde forme (11) de ladite boite à noyau pour laisser ledit noyau non durci supporté sur ladite sur- face intérieure de ladite première forme, à couvrir le- dit noyau non durci sur ladite surface intérieure avec une boîte de couverture (27), à introduire de l'air comprimé chauffé dans ladite boite de couverture pour que ledit air s'infiltre dans ledit noyau non durci sup- porté sur ladite surface intérieure à partir de la sur- face exposée dudit noyau non durci et s'échappe vers l'extérieur de ladite boite de couverture par ledit ou lesdits trous d'évacuation, afin de durcir ledit noyau non durci. 2 - Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il consiste en outre à placer ladite pre- mière forme (23) supportant à sa surface intérieure le- dit noyau non durci, sur la surface supérieure d'une plaque support (28) prévue dans sa surface supérieure avec un trou d'évacuation débouchant dans l'atmosphère, à placer ladite boite de couverture (27) sur ladite surface supérieure de ladite plaque support de manière à couvrir ledit noyau non durci, et à faire en sorte que ledit air comprimé et chauffé introduit dans ladite boîte de couverture s'infiltre dans ledit noyau non durci à partir de la surface exposée de ce noyau et cir- cule par ledit ou lesdits trous d'évacuation de manière à s'échapper vers l'extérieur de la boîte de couverture par ledit trou d'évacuation dans ladite plaque de support 3 - Appareil de réalisation de noyau, caracté- risé en ce qu'il comporte une boîte à noyau constituée par des première et seconde forme (23, 11) dont la pre- mière (23) au moins comporte un ou plusieurs trous d'évacuation (22) pour établir une communication entre la surface intérieure et la surface extérieure de ladite première forme, une tête de soufflage (5) agencée pour charger ladite boite à noyaux avec du sable de moulage contenant un agglomérant soluble dans l'eau, une table de levage (3) mobile vers le haut et vers le bas par rapport à ladite tête de soufflage et agencée pour abais- ser ladite première forme afin que ledit noyau non durci soit supporté par ladite surface intérieure de ladite première forme, laissant la seconde forme (11) dégagée de ladite boite à noyau-, un dispositif de convoyage (13) agencé pour déplacer horizontalement ladite pre- mière forme (23) montée sur ladite table de levage, une table d'élévation (26) mobile vers le haut et vers le bas, tout en supportant ladite première forme (23) ame- née sur elle par ledit dispositif de convoyage, ladite table d'élévation comportant des trous d'évacuation dé- bouchant dans l'atmosphère, à partir de sa surface supé- rieure, une boîte de couverture (27) ouverte à sa face inférieure et disposée au-dessus de ladite table d'élé- vation de manière à être en contact avec elle quand elle se déplace vers le haut, en couvrant ainsi ledit noyau non durci supporté sur ladite surface intérieure de la- dite première forme (23) et une source (30) d'air compri- mé et chauffé agencée pour délivrer de l'air comprimé chaud dans ladite boîte de couverture afin que cet air s'infiltre dans ledit noyau non durci à partir de la surface exposée de ce noyau et circule ensuite par ledit ou lesdits trous d'évacuation (22) de manière à s'échap- per finalement dans l'atmosphère par lesdits trous d'éva- cuation dans ladite table d'élévation. 4 - Appareil de réalisation de noyaux caractéri- sé en ce qu'il comporte une boîte à noyau constituée par des première et seconde formes (23, 11) dont au moins la première (23) comporte un ou plusieurs trous d'évacua- tion (22) établissant une communication entre la surface intérieure et la surface extérieure de ladite première forme (23), une tête de soufflage (5)agencée pour char- ger ladite boite à noyau avec du sable de moulage con- tenant un agglomérant soluble dans l'eau, une table de levage (3) mobile vers le haut et versle bas par rapport à ladite tète de soufflage et agencée pour abaisser la- dite première forme (23) pour que ledit noyau non durci soit supporté par ladite surface intérieure de kidite première forme en laissant dégagée ladite seconde forme (Il) de ladite boite à noyau, une plaque de moulage (18) agencée pour être montée sur ladite table de levage tout en supportant ladite première forme, ladite plaque de moulage étant prévue avec des trous d'évacuation dé- bouchant dans l'atmosphère à partir de sa surface supé- rieure, un dispositif de convoyage (13) agencé pour dé- placer horizontalement ladite plaque de moulage à partir de ladite table de levage, une table d'élévation (26) mobile vers le haut et vers le bas tout en supportant ladite plaque de moulage qui lui est amenée par ledit dispositif de convoyage, ladite plaque de moulage sup- portant à son tour sur sa surface supérieure ladite pre- mière forme supportant le noyau non durci, une boite de couverture (27) ouverte à sa face inférieure et disposée au-dessus de ladite table élévatrice de manière à être engagée par ladite plaque de moulage quand cette dernière est déplacée vers le haut de manière à couvrir ledit no- yau non durci supporté sur ladite surface intérieure de ladite première forme, et une source (30) d'air comprimé et chauffé agencéepour délivrer de l'air comprimé chaud dans ladite boîte de couverture, afin que ledit air s'infiltre dans ledit noyau non durci à partir de sa sur- face exposée et circule ensuite par ledit ou lesdits trous d'évacuation pour s'échapper finalement dans l'at- mosphère par lesdits trous d'évacuation. j5 5 - Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite seconde forme (11) comporte un ou plusieurs trous de soufflage et est fixée sur la face inférieure de ladite tête de soufflage. i4 6 - Appareil selon la revendication 4,carac- térisé en ce que ladite plaque de moulae (18) comporte une chambre intérieure, lesdits trous d'évacuation comprenant un premier trou conduisant de la surface supérieure de ladite plaque de moulage jusqu'à ladite chambre intérieure et un second trou conduisant de la- dite chambre intérieure vers l'atmosphère. 7 - Appareil selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre une pièce d'étanchéi- té (20) avec un trou de communication (19), ladite pièce d'étanchéité étant disposée sur la surface supérieure de ladite plaque de moulage, avec ledit trou de commu- nication maintenu de manière à communiquer avec ledit trou d'évacuation dans ladite plaque de moulage.