Brevet FR2546088A1 — publié le 19841123

La présente invention concerne la fonderie, plus précisément les machines employées pour la fabrication de noyaux et de moules en mélanges pulvérulents et plastiques, serrés par action directe d'air comprimé sur eux, et a notamment pour objet un réservoir de travail pour machine à souffler et à tirer les moules et les noyaux. Elle peut être appliquée dans la métallurgie des poudres pour le remplissage des moules à pression avec de la poudre à mouler et pour le serrage préalable de cette poudre, dans la fabrication de produits abrasifs et réfractaires à partir de matières pulvérulentes, ainsi que dans d'autres branches de l'industrie, là où il est nécessaire d'intensifier les processus de remplissage des outillages (par exemple des moules à pression) avec des matières pulvérulentes et plastiques8 et le serrage subséquent de ces matières pour la fabrication de produits de forme. Les machines à souffler ou à tirer les moules et les noyaux ont un réservoir de travail dans lequel le sable de moulage (noyautage) est versé à partir daune tré- mie ou d'un couloir vibrant situé au dessus du réservoir. Le réservoir est relié par une soupape pneumatique à un réservoir d'air comprimé, qui est alimenté en air comprimé par le réseau de distribution de l'atelier. Une tuyère avec une plaque à évents est fixée au réservoir de travail. Le châssis ou la boite à noyaux est serré contre cette plaque à évents lors de la fabrication des moules ou des noyaux. La machine à souffler ou à tirer les moules et les noyaux peut avoir un mécanisme pour une compression complémentaire et pour le durcissement du sable, ainsi que pour le démoulage du modèle se trouvant dans le moule serré. La machine à souffler ou à tirer les moules et les noyaux peut aussi avoir un mecanisme pour le durcissement du noyau et son extraction de la boite à noyaux. Le principal organe de travail des machines à souffler ou à tirer les moules et les noyaux est leur réservoir de travail. On connaît des réservoirs de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux (cf., par exemple, brevet R.F.A. NO 972 260, cl. 31 B 15/26), comprenant un corps, une virole cylindrique perméable à l'air placée concentriquement dans ledit corps, ladite virole perméable à l1air et ledit corps ayant des ouvertures pour le chargement du sable de moulage dans la virole, et un registre étant prévu pour la fermeture de ces ouvertures. En outre, le réservoir comporte une chambre pneumatique avec une soupape pneumatique. La chambre pneumatique, située entre le corps et la virole perméable à l'air, est mise en communication avec la soupape pneuma tique, qui se trouve sous le registre.A la partie inférieure du corps et de la virole, il y a une tuyère avec une plaque à évents, à travers laquelle le sable de moulage (noyautage) est éjecté dans le châssis ou la boîte à noyaux, serré contre la tuyère à l'aide d'une table. Au début du fonctionnement de la machine, le registre est en position d'ouverture des orifices du corps et de la virole pour le chargement du sable Le sable se déverse par gravité dans la virole perméable à l'air, en la remplissant. Ensuite, le registre est déplacé de telle façon que les ouvertures soient fermées. Le châssis ou la boîte à noyaux est serré par la table contre la plaque à évents et la tuyere. Pour le remplissage d'un châssis (d'une boîte à noyaux) avec le sable de moulage (noyautage) et le serrage du moule (noyau), on ouvre la soupape pneumatique qui admet l'air à la chambre pneumatique du réservoir de travail, d'où l'air pénètre dans la vire à travers ses parois perméables à l'air. Sous l'action de l'air comprimé, le sable se trouvant dans le réservoir est tiré à travers les orifices d'éjection de la tuyère dans le châssis (la boîte à noyaux), où il est serré, tandis que l'air s'échappe dans le milieu ambiant à travers la plaque à évents. La table s'abaisse, le moule (noyau) serré est démoulé (déboîté) et le registre revient à sa position initiale, après quoi le cycle se répète. Les inconvénients d'un tel réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux sont la grande consommation d'air et le taux de serrage insuffisant du produit fabriqué, car la forme cylindrique de la cavité intérieure du corps et de la virole perméable à l'air, en conjugaison avec la tuyère conique, la chambre pneumatique conique et la disposition de la soupape pneumatique dans le plan de l'axe vertical de la virole, assure pas l'utilisation complète de l'énergie de l'air comprimé. La disposition de l'axe de la soupape pneumatique dans le plan de l'axe vertical du réservoir de travail et de la virole perméable à l'air, en l'absence d'un volume suffisant dans la zone où l'air entre dans le réservoir de travail, empêche l'admission libre et rapide de l'air comprimé dans la cavité entre la virole et le corps du réservoir, car, en rencontrant la paroi verticale de la virole perméable à l'air, l'air perd une partie de son énergie. En outre, en cas d'emploi d'un corps et d'une virole cylindrique, après insufflation, il peut rester dans le sable se trouvant dans la virole des canaux vides, des cratères, etc., qui ne permettent pas le remplissage complet et uniforme de la virole par le sable lors de son chargement en vue du coup d'éjection suivant. Les inconvénients énumérés ne permettent pas d'obtenir un serrage stable du sable dans l'outillage et s'oppose à l'emploi de sables de mauvais écoulement. Le but de l'invention est de créer un réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, qui permettrait, grâce à une forme appropriée du corps et de la virole, une diminution notable de la consommation d'air comprimé, et, en même temps, une augmentation du rendement de toute la machine. La solution consiste en un réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, comprenant un corps et une virole perméable à l'air placée dans ce corps, ladite virole et ledit corps ayant, pour le chargement du sable de moulage dans la virole perméable à l'air,- des ouvertures obturables par un registre, et la chambre pneumatique formée entre ledit corps et ladite virole étant en communicatxon avec une soupape pneumatique, réservoir dans lequel, d'après l'invention, la surface intérieure du corps et la virole perméable à l'air ont une forme sphérique, et le registre est réalise avec un évidement sphérique complétant la forme sphérique du corps de manière à former une sphère complète. ceci permet de diminuer la consommation d'air comprimé pour la fabrication des moules ou des noyaux, tout en améliorant leur qualité et en augmentant la fiabilité de la machine à souffler ou à tirer. Il est avantageux de donner à la chambre pneumatique la forme d'un tore encerclant la virole dans sa moitié supérieure, la soupape pneumatique étant montée, par rapport à la chambre pneumatique, dans le plan AA du plus grand diamètre dudit tore, avec décalage par rapport à son axe, dans les limites de la distance du centre du cercle engendrant le tore à l'axe de rotation de ce cercle. Une telle conception permet de diminuer les pertes d'énergie de l'air comprimé admis dans le réservoir de travail à travers la soupape pneumatique, et d'améliorer les conditions d'action de l'air comprimé sur le sable de moulage, grâce à l'exploitation de l'effet cumulatif résultant de la forme sphérique donnée à la virole perméable à l'air et à la cavité intérieure du réservoir. Pour exploiter plus complètement l'effet cumulatif, il est avantageux d'équiper le registre d'une cloison perméable à l'air et dont la forme correspond à celle de l'évidement du registre et complète celle de la virole de manière à former une sphère complète, ce qui améliore l'activation du sable dans la virole perméable à l'air, dans sa zone supérieure, sous le registre. Pour le raccordement de la chambre pneumatique à l'évidement sphérique du registre, il est avantageux que, dans le plan suivant lequel se déplace le registre, la virole et le corps soient liés entre eux par un anneau perméable à l'air. Ceci permet de fixer ladite virole audit corps à leur partie supérieure et de prévenir la pénétration du sable dans la chambre pneumatique entre la virole et le corps. L'invention sera mieux comprise et d'autres butez détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exempleiSnon limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels:: - la figure 1 représente une vue duensemble d'un réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, conforme à l'invention (coupe suivant un plan vertical); - la figure 2 est une vue en section transversale du réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, conforme à l'invention; - la figure 3 représente la partie supérieure du réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, conforme à l'invention (coupe suivant un plan vertical); - la figure 4 est une vue à échelle agrandie de la partie encerclée A-de la figure 3, d'après l'invention. Le réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, faisant l'objet de l'invention, comprend un corps 1 (figure 1) à l'intérieur duquel est montée une virole 2 perméable à l'air. Le corps 1 et la virole 2 perméable à l'air ont à leur partie superieure des ouvertures 3 de diamètre D pour le chargement du sable. Ces ouvertures sont obturables par un registre 4 ayant lui aussi une ouverture 3' de diamètre D. A sa partie inférieure, le réservoir est équipé d'une tuyère conique 5 avec une plaque 6 à évents. La surface intérieure du corps 1 et la virole 2 permet able à l'air ont une forme sphérique. La virole sphérique 2 peut être montée excentziquement par rapport à la surface intérieure sphérique du corps 1 Il est avantageux que la surface extérieure du corps 1 soit elle aussi réalisée sphérique. A la partie supérieure du réservoir, le corps 1 et la virole 2 perméable à l'air forment une chambre pneumatique 7 en forme de tore encerclant la virole 2 perméable à l'air. La chambre pneumatique toroïdale 7 est raccordée à une enceinte 8 formée entre la surface sphérique du corps 1 et la virole sphérique 2 perméable à flair, Dans la chambre 7, dans le plan du plus grand diamètre du tore (figure 2), est montee une soupape pneumatique 9. La soupape 9 peut être décalée dans les limites de la distance "a" entre le centre du cercle de rayon "r" engendrant le tore et l'axe de rotation 00 (figure 1) de ce cercle.La soupape pneumatique 9 peut être située à un endroit quelconque, par exemple sur l'axe 0101 (figure 2) du réservoir de travail, ou bien dans les limites de la distance "a", mais il est préférable de disposer la soupape pneumatique 9 de telle sorte que son axe horizontal 0202 (figure 1) soit tangent à la circonférence parcourue par le centre du cercle de rayon "r" engendrant le tore (lieu géométrique du centre du cercle générateur de rayon "r"). Le registre 4 (figure 1) a un évidement sphérique 10 complétant la forme sphérique de la cavité intérieure du corps 1 de manière à former une sphère complète. Le registre 4 (figures 3 et 4) peut avoir une cloison 11 perméable à l'air, de forme correspondant à celle de l'évidement 10 et complétant la virole 2 de manière à former une sphère complète. Dans ce cas, la cloison 11 perméable à l'air est assemblée au registre 4 à l'aide d'un anneau 12 perméable à l'air, et, dans le plan suivant lequel se déplace le registre 4 (figure 4), la virole 2 perméable à l'air et le corps 1 sont liés entre eux par un anneau 13 perméable à l'air. Le corps 1 (figures 1 et 3) a un entonnoir 14 pour le chargement du sable dans la virole 2 perméable à l'air. Le réservoir de travail conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. Le registre 4 (figure 1) est déplacé jusqu'à ce que son ouverture de chargement 3' (diametre D) vienne en coin- cidence avec les ouvertures de chargement 3 du corps 1 de la virole 2 perméable à l'air. Le sable de moulage (noyautage) arrive par l'entonnoir de chargement 14 et descend par gravité dans la cavité sphérique intérieure de la virole 2 perméable à l'air, et la remplit. Une fois la cavité intérieure de la virole 2 remplie de sable, le registre 4 est déplacé jusqu'à obturation des ouvertures de chargement 3 du corps 1 et de la virole 2 perméable à l'air. Il se forme alors un volume sphérique clos, rempli de sable pulvérulent ou de mélange plastique. L'outillage (châssis ou boîte à noyaux non représenté sur les figures) est serré contre la plaque 6 à évents de la tuyère conique 5.On ouvre la soupape pneumatique 9 et l'air arrive d'abord dans la chambre pneumatique toroïdale 7, puis il se répartit autour de.la virole 2 perméable à l'air et, en passant à travers sa paroi, entre dans la cavité intérieure sphérique de la virole 2. Les filets d'air convergent vers le centre commun de la sphère du corps 1 et de la virole 2 perméable à l'air. Il se produit un effet cumulatif, qui engendre un courant dont l'action est intensifiée grâce à la concentration de l'énergie de l'air en direction de la tuyère conique 5, ce qui assure une éjection stable du sable en courant dense dans l'outillage (châssis ou boite à noyaux), avec une consommation d'air comprimé minimale. L'effet cumulatif est déterminé par la forme sphérique de la cavité intérieure du corps 1, complétée par l'évidement sphérique 10 quand le registre 4 obture les ouvertures de chargement 3, et par la forme sphérique de la virole 2 perméable à l'air. En cas d'utilisation d'une cloison 11 (figure 3) permet able à l'air et d'anneaux 12 et 13 perméables à l'air, l'air arrivant dans la chambre pneumatique toroïdale 7 entre additionnellement dans la cavité intérieure sphérique de la virole 2 perméable à l'air à travers la cloison 11 perméable à l'air, à partir de l'évidement 10 du registre 4, dans laquelle l'air arrive en passant à travers les anneaux 12 et 13 perméables à l'air. La présence de la cloison 11 perméable à l'air, complétant la forme sphérique de la virole 2 perméable à l'air, assure l'obtention d'un effet cumulatif plus fort à l'éjection, quand le registre 4 est en position fermée, et une diminution correspondante de la consommation d'air comprimé. Le fait que la cavité intérieure du corps 1 et de la virole 2 soit réalisée de manière à.exploiter l'effet cumulatif exclut la formation de canaux et de cratères dans le sable resté dans la virole 2 après l'éjection, ce qui permet un remplissage plus uniforme du réservoir par le sable pour l'éjection suivante et, de la sorte, une stabilisation du serrage du sable dans la cavité de l'outillage. Le réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, conforme à l'invention,assure un effet économique grâce à l'emploi d'air sous une pression plus basse, ce qui, à effet de serrage égal, assure une économie d'air comprimé, ou bien permet de fabriquer des moules et des noyaux avec des sables d'écoulement moindre dans la même plage de pressions. L'application du réservoir conforme à l'invention permet de remplir le châssis ou la boite à noyaux de sable et d'y serrer le sable uniformément jusqu'à la densité prescrite par air comprimé, en exploitant l'effet cumulatif se produisant grâce à la conception faisant l'objet de l'invent ion. Le dispositif peut etre appliqué à la fabrication de moules et de noyaux par la méthode voulue, aussi bien sans durcissement du sable ou sans séchage thermique qu'avec durcissement du sable ou avec séchage thermique, s'effectuant soit après démoulage (déboîtage)1 soit dans l'outillage (par le procédé en boîte chaude, en boite froide ou au C02). Le réservoir de travail conforme à l'invention peut etre substitué au réservoir de travail de conception connue de toute machine connue a souffler (à tirer) les moules ou les noyaux, ce qui permet: - de diminuer la consommation d'air comprimé pour la fabrication des moules ou des noyaux; - d'améliorer la qualité des moules et des noyaux; - de diminuer notablement la consommation de métal1 grâce à la plus grande précision de fabrication des pièces moulées; - d'accroître la fiabilité de toute la machine à mouler; - d'améliorer les conditions sanitaires du travail. REVENDICATIONS 1. Réservoir de travail pour machines à souffler et à tirer les moules et les noyaux, du type comprenant un corps (1) et une virole (2) perméable à l'air,placée dans ce corps (1), la virole (2) et le corps (1) comportant, pour le chargement du sable de moulage dans la virole (2) perméable à l'air, des ouvertures (3) qui sont obturables par un registre (4), et la chambre pneumatique (7) formée entre le corps (1) et la virole (2) étant en communication avec une soupape pneumatique, caracterisé en ce que la surface intérieure du corps (1) et la virole (2) perméable à l'air ont une forme sphérique1 et que le registre (4) est réalisé avec un évidement sphérique (10) complétant la forme sphérique du corps (1) de manière à former une sphère complète. 2. Réservoir de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre pneumatique (7) est en forme de tore encerclant la partie supérieure de la virole (2), la soupape pneumatique (9) étant montee, par rapport à la chambre pneumatique (7),dans le plan du plus grand diamètre dudit tore, avec décalage par rapport à son axe dans les limites de la distance (a) du centre du cercle engerant ledit tore à l'axe de rotation de ce cercle. 3. Réservoir de travail selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le registre (4) est équipé d'une cloison (11) perméable à l'air et de forme correspondant à celle de l'évidement (10) du registre et complétant celle de la virole (2) de manière à former une sphère complète. 4. Réservoir de travail selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que, dans le plan suivant lequel se déplace le registre (4), la virole (2) et le corps (1) sont liés entre eux par un anneau (13) perméable à l'air.