Brevet FR2696360A1 — publié le 19940408

INSTALLATION DE REGENERATION PAR TRAITEMENT MECANIQUE DE PARTICULES ENROBEES D'UNE GANGUE. La présente invention est relative au domaine de la récupération, après usage, de particules enrobées d'une gangue qui leur a été apportée artificiellement soit pour leur conférer des caractéristiques physico-chimiques spécifiques soit pour les amalgamer en vue de constituer des volumes cohérents par exemple. A titre d'application préférée non limitative, l'invention concerne la régénération du sable de fonderie utilisé pour la constitution de moules à usage unique en association avec des liants tels que de la bentonite ou des résines. Dans le domaine d'application préféré, on sait que la technique de réalisation de pièces, notamment en métal coulé, consiste à exécuter un modèle à partir duquel on tire un moule formé à partir de sable et d'un liant agglomérant les différents grains pour leur conférer une bonne cohésion et permettre l'obtention d'une masse compacte et dure susceptible de délimiter avec précision une empreinte en creux éventuellement garnie d'un noyau de moulage et dans laquelle la matière première en fusion est ensuite coulée. Une telle technique de production de pièces fait naître le problème d'élimination du sable des moules dans lesquels une opération de coulée a été exécutée. En effet, la chaleur de la matière première en fusion coulée dégrade le liant au moins dans les couches superficielles de l'empreinte du moule qui ne peut donc être utilisé à chaque fois que pour une opération de coulée unique. Dans ces conditions, le sable de tels moules doit normalement être rebuté. En raison de la grande masse de sable utilisé, du coût qu'il représente mais aussi et surtout de la pollution qu'il constitue, il n'est pas envisageable de rebuter un tel sable et la solution qui vient à l'esprit est celle de pouvoir le réutiliser après régénération. La technique antérieure a proposé différentes solutions pour résoudre un tel problème de régénération en faisant intervenir des étapes de traitement mécanique et, ou, des étapes de calcination. L'objet de l'invention vise spécifiquement le traitement de régénération par voie mécanique qui semble être une étape obligée pour obtenir les meilleurs résultats dans le domaine d'application visé. A cet égard, il convient de citer l'enseignement fourni par le brevet d'invention français 77-02216 (2.377.858) qui décrit une installation de traitement de sable de fonderie comprenant un bâti portant une trémie à laquelle aboutit un convoyeur d'alimentation en sable à régénérer. Par ce moyen, le sable est conduit sur la face transversale d'une meule d'axe horizontal tournant à l'intérieur d'un carter et chargée de réaliser, par abrasion, l'arrachement et la séparation des différents grains de sable constituant des fragments de moules ainsi que l'usure partielle de la gangue ou de la pellicule de liant enrobant chaque grain. Si une telle installation permet certainement de répondre en partie au problème posé, il ne semble pas que la fonction de régénération puisse être obtenue de façon totalement satisfaisante pour tous les types de sable à traiter ainsi que pour toutes les qualités de sable qui comportent ou qui sont composés de grains enrobés d'une gangue ou d'une péllicule de matières différentes telles que l'argile ou des résines. L'objet de l'invention vise à proposer une nouvelle installation conçue pour assumer un travail mécanique de régénération qui permette d'éliminer la gangue ou la pellicule de chaque grain, afin de produire un sable régénéré susceptible d'être réutilisé pour des opérations de confection ou constitution de moules de fonderie. il doit être considéré que l'objet de l'invention, bien que décrit en relation avec une application à la régénération du sable de fonderie, peut être mis en oeuvre pour d'autres applications dans tous les cas où un matériau ou une matière première est composé de grains discrets, enrobés d'une gangue ou d'une pellicule qu'il convient d'éliminer en vue de la récupération et réutilisation d'un tel matériau. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, 1' installation conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une unité d'abrasion constituée par une centrifugeuse comportant: - un bol fixe, d'axe incliné, ouvert vers le haut et définissant un palier de rotation. - un plateau circulaire occupant le fond du bol, monté tournant dans le palier par un demi-arbre lié à un organe d'entraînement et présentant une face transversale plane en direction de l'ouverture du bol - et engagé dans le bol, au moins une buse de distribution de particules au moyen d'au moins une bouche de sortie s'ouvrant parallèlement, à faible distance de la face transversale du plateau et de façon décentrée par rapport à l'axe de rotation y y' dudit plateau. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une élévation d'un installation conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue à plus grande échelle d'un organe constitutif de l'installation. La fig. 3 est une élévation schématique d'une variante de réalisation. L'installation de régénération telle qu'illustrée à la fig. 1 comprend une unité 1 de traitement mécanique portée par un bâti 2 et reliée à un poste d'approvisionnement 3 par un convoyeur 4. L'unité de traitement mécanique comprend deux étages superposés de traitements successifs désignés chacun dans leur ensemble par la référence 5 et 6. L'étage 5 comprend une trémie haute 7 du type fermé, qui est de préférence raccordée par une ouverture de sortie 8 à un caisson 9. La trémie 7 possède un fond 10 de forme conique ou pyramidale tronquée et comporte en partie haute un manchon 11 de raccordement au convoyeur 4. Le manchon peut être prolongé à l'intérieur de la trémie 7 par un divergent ou une buse 12 qui est dirigé face à un dispositif d'éclatement par fractionnement 13 qui est constitué par une platine 14 montée sur une structure porteuse interne à la trémie 7. La platine 14 occupe une orientation normale à l'axe x, x' du divergent 12 et peut être bordée par une virole 16 de confinement temporaire dont la fonction apparaît dans ce qui suit. Le fond 10 de la trémie 7 est prolongé par au moins une buse de distribution 17 qui s'étend à l'intérieur du deuxième étage 6 constitué par une enceinte fermée 18 emboitant le fond 10 de la trémie 7 et portée par le bâti 2. L'enceinte 18 est raccordée par une ouverture 19a au caisson 9 et communique avec le milieu ambiant par une grille d'entrée 19b L'enceinte 18 comporte un fond 20 de forme conique ou pyramidale tronquée qui supporte une centrifugeuse 21 comprenant un bol 22 de révolution et par exemple cylindrique, fermé par un fond 23. Le bol 22 est porté pour que son axe y- y' soit incliné et que la face transversale ouverte du bol 22 soit dirigée vers le haut. Le bol 22 délimite un palier 24 qui est fixé sur le fond 20 pour être apte à supporter le demi-arbre d'un plateau tournant 26 disposé à l'intérieur et à proximité du fond 23 du bol 22. Le demi-arbre est lié à un organe moteur d'entraînement 27, par exemple, constitué par un moteur électrique adapté sur le fond 20. La centrifugeuse 21 est disposée à l'intérieur de l'enceinte 18 de telle manière que la face transversale du plateau 26 soit dirigée de façon normale à l'axe de la buse 17 qui est pourvue, comme cela apparaît à la fig. 2, d'un embout 30 réglable axialement par tous moyens appropriés connus de la technique. L'embout 30 est engagé à l'intérieur du bol 22 de manière que sa bouche de sortie 31 soit diposée parallèlement au plan de la face transversale du plateau 26 et à une faible distance de cette dernière en étant, de surcroît, décentrée par rapport à l'axe y- y' du plateau 26. Dans l'exemple illustré, l'embout 30 est unitaire et délimite une seule bouche de sortie 31. il pourrait, toutefois, être prévu d'adapter sur la buse 27 un embout ou des embouts offrant plusieurs bouches de sortie, de forme variable en section droite transversale, circulaire, polygonale voir oblongue ou réniforme, et qui dans tous les cas sont disposées face au plateau tournant 26 en étant décentrées par rapport à l'axe y-y' Dans tous les cas également, le ou les embouts 30 sont engagés à l'intérieur du bol 22 pour être situés face au plateau 26 qui peut-être constitué par un disque épais en toute matière appropriée et, préférentiellement, par une meule ou organe analogue. Le fond 20 de l'enceinte 18 constitutive du deuxième étage de traitement mécanique, est prolongé par un puits 35 de soutirage, de préférence, équipé d'une vanne 36 qui permet d'assurer le remplissage d'un caisson de chargement 37 adapté, monté ou installé de façon amovible entre les éléments constitutifs du bâti 2. Le poste de chargement 3 est constitué d'une structure porteuse 40 qui peut-être formée par une trémie 41 à même d'être adaptée et raccordée sur le poste 3 pour communiquer avec le convoyeur 4. A cet fin, la trémie 41 possède en partie basse une collerette de jonction avec un système 43 de lancement pneumatique faisant partie du convoyeur 4. Le système de lancement 43 comprend un injecteur qui est raccordé à un générateur 46 d'air comprimé formé, par exemple, par un groupe moto-ventilateur. Le divergent de l'injecteur "Venturi" est raccordé au convoyeur 4. La trémie 41 est normalement emplie de particules enrobées à régénérer qui peuvent-être pour partie séparées et pour partie encore agglomérées en constituant des blocs ou fragments dont la taille moyenne est toutefois limitée par l'action d'un organe broyeur chargé de remplir la trémie 41. Dans son état plein, la trémie 41 est adaptée sur le poste 3 pour être raccordée au dispositif de lancement 43. Le fonctionnement du générateur d'air comprimé assure le transfert pulsé d'une veine pneumatique emportant les particules et fragments à traiter qui sont projetés avec force à partir du divergent 12 à l'intérieur du dispositif de fractionnement et d'éclatement 13. Les chocs répétés, subis par les particules et fragments à la fois entre eux, et contre la platine 14 notamment en raison de la virole 16, réalisent un premier travail de traitement mécanique ayant pour effet de fractionner la gangue des particules unitaires, de désagglomérer les fragments et blocs et de fractionner ces derniers. L'ensemble des matériaux qui est évacué naturellement du dispositif de fractionnement 13 par l'arrivée continue des matériaux fournis par le convoyeur 4, s'amoncellent dans le fond 10 de la trémie 7 en ayant été débarassés des fines produites par le fractionnement, lesquelles sont emportées par la veine pneumatique s'échappant par l'ouverture 8 en raison de la surpression relative régnant dans la trémie haute 7.Pour favoriser encore ce transfert, il peut être prévu de faire régner dans la trémie 7 une mise en dépression relative en raccordant le caisson 9 à un circuit 9a d'aspiration. Les particules descendent ensuite par gravité à l'intérieur de la buse 17 dans laquelle elles sont aussi poussées par l'effet de pression relative régnant dans la trémie 7. De la sorte, le ou les embouts 30 distribuent à l'intérieur du bol 22 un flux continu de particules qui sont soumises à un deuxième traitement mécanique dans l'étage 6 par centrifugation due à la rotation du plateau 26. En effet, comme cela apparaît à la fig. 2, la rotation du plateau 26 produit un effet de frottement intense entre les particules dans un volume restreint compris entre la bouche 31 et la face transversale du plateau 26. De la sorte un effet d'abrasion intervient par frottement des particules entre elles et par frottement relatif par rapport à la face transversale du plateau 26. Le traitement mécanique subi par les particules est complété par la centrifugation due à la rotation du plateau 26 qui projette sur la paroi périphérique du bol 22 les différentes particules soumises de la sorte à un second travail d'abrasion qui permet d'éliminer la gangue les enrobant. Compte tenu de l'inclinaison de la centrifugeuse 21, les différentes particules séjournent pendant un temps non négligeable à l'intérieur du bol 22 dans lequel elles sont soumises aux phases de traitement mécanique décrites ci-dessus. Les particules ainsi entrainées en rotation sur elles-même et en déplacement planétaire avec centrifugation sont ensuite extraites naturellement du bol 22 et remplissent le fond 20 de l'enceinte 18 à partir de laquelle elles- peuvent être soutirées de façon continue ou discontinue pour remplir le caisson de chargement 37. Les fines, produites dans l'enceinte 18, sont extraites par l'ouverture 19a s'ouvrant dans le caisson 9. Pour favoriser l'extraction et l'évacuation des fines, il peut être prévu de ménager des trous 40 dans la partie inférieure du bol 22, à la fois dans le fond 23 et dans le bord périphérique dudit bol. Pour des grains de sable de fonderie ayant été associés à des liants chimiques, il peut-être retenu de conférer au bol 22 un diamètre de 20 à 60 cm, une profondeur utile à partir de la face transversale du plateau 26 par exemple comprise entre 50 et 200 mm et une vitesse de rotation du plateau 26 comprise entre 1000 et 3000 tours/mn. Pour la régénération d'un tel sable, il peut être retenu également de conférer à l'embout 31 une section de passage de la bouche 31 par exemple circulaire d'un diamètre compris entre 30 et 70 mm et de situer le plan de cette bouche à une distance comprise entre 5 à 30 mm de la face transversale du plateau 26. li peut, bien entendu, être envisagé de réaliser une installation en lui faisant comporter plusieurs unités superposées de traitement mécanique comme cela est montré par la fig. 3. Selon cette variante, l'installation comprend l'étage 5 et l'étage 6 agencés et disposés comme dit précédemment. Le puits de soutirage 35 est dans un tel cas simplement constitué par une gaine ou conduit de descente s'ouvrant dans une enceinte 50 dite de fragmentation, réalisée en forme de trémie. L'enceinte 50 comprend intérieurement un écran, une platine ou un dispositif d'éclatement, par fractionnement 51 du type par exemple du dispositif 13. L'écran 51 est disposé, par rapport à l'axe vertical du puits 35, à l'opposé d'une buse ou analogue 52 d'injection d'une veine de fluide sous pression tel que l'air comprimé. La buse 52 possède de préférence une direction perpendiculaire à l'écran 51 dont la plan général est parallèle à l'axe du puits 35. L'enceinte 50 présente dans sa paroi périphérique une ouverture 53 communiquant avec le caisson 9. Ainsi, le sable usé de l'enceinte 6 s'écoule par le puits 35 et se trouve pris en charge par la veine fluide qui le projette sur l'écran 51 où il subit une nouvelle fragmentation de la pellicule ou gangue résiduelle enrobant encore les grains. Les fines produites sont entraînées par la veine fluide qui traverse l'ouverture 53 pour être évacuée par le caisson 9. Le fond 54 de l'enceinte 50 est pourvu d'une tubulure 55 qui est munie d'un embout 56 du type de l'embout 30. Comme pour l'étage 6, l'embout 56 est engagé dans le bol 57 d'une centrifugeuse 58 répondant aux mêmes caractéristiques structurelles que la centrifugeuse 21. La fonction de la centrifugeuse 58 est de même ordre en vue de produire l'abrasion de la gangue ou pellicule résiduelle. La centrifugeuse 58 est disposée dans une enceinte 59 dont la paroi possède une ouverture 60 d'entrée d'air et une ouverture 61 de communication avec le caisson 9. Le fond 62 de l'enceinte 59 est prolongé par un conduit 63 débouchant dans une enceinte 50l de même structure que l'enceinte 50 et pour cette raison pourvue sur le- dessin des mêmes références affectées de l'indice 1 pour désigner les mêmes moyens techniques. Le fond 541 est prolongé par une goulotte 64 s'ouvrant au dessus d'un crible ou tamis vibrant 65 logé dans une enceinte 66 dont le fond 67, muni d'un conduit 68 récupère les refus du crible, lesquels sont alors évacués hors de l'enceinte de même que le sable régénéré dirigé vers un moyen de réutilisation par un convoyeur statique 69 par écoulement prolongeant la boîte 70 du tamis 65. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Installation de régénération par traitement mécanique de particules enrobées d'une gangue, du type comprenant un bâti (2) portant une trémie haute (7) à laquelle aboutit un convoyeur (4) d'alimentation en particules à régénérer qui sont conduites sur la face transversale d'un plateau tournant constitutif d'une unité d'abrasion disposée au dessus d'une trémie de changement (37), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une unité d'abrasion qui est constituée par une centrifugeuse (21) comprenant:: - un bol fixe (22), d'axe incliné, ouvert vers le haut et définissant un palier de rotation. (24) - un plateau circulaire (26) occupant le fond du bol, monté tournant dans le palier par un demi-arbre (25) lié à un organe d'entraînement (27) et présentant une face transversale plane en direction de l'ouverture du bol - et engagé dans le bol, au moins une buse (17) de distribution de particules au moyen d'au moins une bouche de sortie s'ouvrant parallèlement, à faible distance de la face transversale du plateau et de façon décentrée par rapport à l'axe de rotation (y-y') dudit plateau. 2 - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le plateau tournant est constitué par une meule. 3 - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la buse (17) est pourvue d'un embout règlable axialement en écartement relatif de la bouche par rapport à la face transversale du plateau. 4 - Installation selon la revendication 1 ou 3 caractérisé en ce que la buse (17) prolonge le fond (10) de la tremie haute (7) qui comporte intérieurement un écran (13) de fractionnement et d'éclatement situé en face de l'orifice du convoyeur constitué par la gaine d'un lanceur pneumatique. (43) 5 - Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'écran (13) est constitué par une platine (14) normale à l'axe (x-x') de l'orifice du convoyeur (4) et bordée par une virole de confinement (16). 6 - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la trémie haute (7) est reliée en partie haute à un circuit (9) de mise en dépression relative. 7 - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le bol (22) est porté par le fond d'une enceinte (18) fermée, disposée entre le trémie haute et la trémie de récuparation. 8 - Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que l'enceinte (18) est raccordée à un circuit de mise en dépression relative.(9) 9 - Installation selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que le fond de l'enceinte est en forme de pyramide tronquée inversée porte, par l'une de ses parois, la centrifugeuse et se prolonge par un puits de soutirage (35) pourvu d'une vanne. (36) 10 - Installation selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce qu'elle comprend de façon superposée: - au moins deux ensembles respectivement composés d'une enceinte de fragmentation (5, 50) et d'une enceinte d'abrasion (6, 59), - une enceinte de fragmentation finale (501) raccordée au circuit (9), - et une enceinte de tamisage (67) comportant une sortie (69) du sable régénéré et une sortie (70) de refus.