Brevet FR2698566A1 — publié le 19940603

L'invention se rapporte à un agencement pour améliorer les propriétés de réutilisation et de traitement de sables, en particulier de vieux sables de fonderie et de sables frais, comprenant un boîtier équipé d'une entrée et d'une sortie pour le sable. Afin de préparer des sables de fonderie, on mélange habituellement du vieux sable déjà utilisé avec du sable frais et le cas échéant des sables spéciaux, et on leur ajoute un liant pour la nouvelle utilisation Les propriétés des sables produits de cette manière dépendent de façon sensible de ce qu'on utilise des sables de granulométrie à peu près égale et il s'avère important d'enlever des vieux sables réutilisés, les restes de liant, les produits d'élutriation, ainsi que les poussières, et de retenir les conglomérats de plus grande taille, les éclaboussures d'injection, ainsi que d'autres impuretés Il s'est en outre avéré comme désavantageux que les sables stockés qui viennent à l'utilisation ont des températures différentes et des humidités différentes et divergent de ce fait dans de nombreux cas par rapport aux conditions optimales. Le problème sous-jacent à l'invention est de réaliser un agencement que l'on puisse disposer en amont d'installations pour le traitement de sables, en particulier du sable de fonderie, et qui rende possible, à faibles frais, de préparer du sable bien mélangé à une température prédéterminée et en excluant des composants gênants, et qui ne nécessitent qu'une faible addition de liant La possibilité de doser le sable doit également être améliorée, de sorte que même lorsque les étages respectifs fonctionnent à vide, comme par exemple les dispositifs de mélange, il est possible de procéder à un dosage optimal qui s'adapte rapidement aux variations des besoins. Ce problème est résolu par les caractéristiques qu'au-dessus du plancher du boîtier est agencé un dispositif d'aération (plancher intermédiaire) alimenté par un raccord à air comprimé, en ce que la surface de couverture du boîtier comporte un raccord d'évacuation d'air, et en ce que le fond du boîtier qui reçoit le sable est équipé d'une extraction obturable pour des composants grossiers et spécifiquement plus lourds. Grâce à la fluidification du sable au moyen d'air sous pression introduit au moyen de planchers transparents ou de tubes perforés, on peut facilement enlever par soufflage des produits d'élutriation comme par exemple des restes de liant, des poussières et des grains de sable de plus petites tailles, tout comme on peut séparer des composants spécifiquement plus lourds et des parties agrégées, tandis que grâce à la fluidification du sable, assurée par l'aération, sa dosabilité est simultanément significativement améliorée. Ainsi, on dispose avec ces caractéristiques d'un agencement à la fois pour améliorer les propriétés de traitement ainsi que les propriétés de réutilisation de vieux sables de fonderie, de sables frais ou de mélanges de sables, agencement qui peut être intégré de préférence dans un mélangeur de sables en continu ou qui peut être installé sous la forme de composant séparé en amont de mélangeur de sables continus ou d'autres agencements. D'autres caractéristiques avantageuses etjudicieuses sont caractérisées dans les revendications dépendantes. Les caractéristiques de l'invention sont expliquées en détail dans la description qui va suivre d'exemples de réalisation en relation avec des dessins qui les représentent Ces dessins montrent: fig 1 un agencement pour améliorer les propriétés de sables de fonderie, en liaison avec un mélangeur associé, fig 2 une coupe transversale à travers la chambre de l'agencement de la fig 1, avec des structures intégrées qui influencent le comportement du sable, et fig 3 un agencement pour améliorer les propriétés de traitement de sables, avec un appareil de mélange spécial et disposé en aval de cet agencement. La fig 1 montre un boîtier 1 qui enferme une chambre qui sert à améliorer les propriétés de traitement de sables Le sable à traiter est admis dans la chambre via une entrée 2 et tombe sur un plancher intermédiaire 3 réalisé de manière poreuse ou à fines perforations Le volume qui se trouve créé sous le plancher intermédiaire est équipé dun raccord 4 à air comprimé et est mis sous pression d'air de façon commandée au moyen d'une valve Le plancher intermédiaire poreux 3 comporte en outre une extraction 5 obturable, et dans la région supérieure du boîtier 1 est agencé un tube dévacuation d'air 6, à partir duquel mène de façon judicieuse une conduite non représentée jusqu'à un dispositif de filtrage, également non représenté, judicieusement avec des organes d'aspiration en aval Un arbre 8 est entraîné au moyen d'un moteur électrique 7, et cet arbre est équipé de pales de secouage 9 qui font saillie en porte-à-faux de l'arbre. L'arbre 8 traverse avec étanchéité une paroi intermédiaire et se prolonge à travers un boîtier de mélangeur 10 et il est pourvu dans la région de celui-ci d'aubes de mélange 11 L'accès vers le boîtier de mélangeur est assuré via un seuil de déversement 12 situé en hauteur, et le sable de fonderie mélangé et fini peut être extrait à la sortie 13 Dans la région avant du boîtier de mélangeur 10, du liant est ajouté aux sables de façon dosée et commandée, via des alimentations de liant 14 et 15 Le cas échéant, le passage direct de sable hors du boîtier 1 dans le boîtier de mélangeur 10 est fermé ou contrôlé par exemple au moyen d'une vis de séparation 16 De façon avantageuse, des détecteurs pour détecter la température du sable, c'est-à-dire des capteurs de température 17, 18 respectivement, sont agencés à l'entrée 2 du sable ou dans la région du seuil de déversement 12, le nombre des capteurs de température pouvant être égal à un, deux ou plus, et les emplacements proposés pour la détermination de température ne sont pas impératifs. En fonctionnement, on admet du sable à l'entrée 2 et il est déversé de manière déjà quelque peu répartie sur le plancher intermédiaire poreux 3 au moyen d'une barrette coudée L'air comprimé admis via le raccord 4 à air comprimé et à température judicieusement réglée, pénètre à travers le plancher intermédiaire poreux dans le sable qui repose sur celui-ci, il ameublit ou solidifie ce sable et relève le niveau grâce à la fluidification jusqu'au seuil de déversement 12 Les pales de secouage 9 de l'arbre 8 entraîné par le moteur électrique 7 frappent dans ce sable fluidisé et mettent le sable en turbulence, c'est-à-dire qu'elles assistent la fluidification et les mouvements turbulents qui se produisent dans le sable Grâce à ceci, les produits d'élutriation de petite taille qui adhèrent aux sables tourbillonnants sont arrachés par friction par effet mécanique, tout comme les particules de liant qui adhèrent encore sur les surfaces du sable de fonderie utilisé, et ces composants légers, ainsi que des poussières restantes et les particules de sable les plus petites sont entraînées par l'air comprimé qui traverse le sable et quittent le boîtier 1 avec l'air en excès à travers le tube d'évacuation d'air, et sont collectés dans un dispositif de filtrage disposé à la suite Cet écoulement d'air 19 est assisté par des ouvertures 20 de la paroi frontale du boîtier 1, auxquelles est associé de façon judicieuse un tiroir 21 afin d'établir ou de régler l'écoulement d'air 19 On peut cependant prévoir ici également un raccord d'air sous pression équipé d'une valve comme pour l'aération du plancher intermédiaire 3 Au moyen d'une tôle de guidage 21 qui présente des ouvertures de pressage, on peut améliorer une orientation désirée de l'écoulement d'air 19 parallèlement à la surface du sable fluidisé Dans tous les cas, les restes de poussières, les plus fnes particules de sable, ainsi que les restes de liant sont saisis par l'écoulement d'air transversal 19 et évacués à travers le tube d'évacuation d'air 6. Il s'est avéré judicieux de déterminer la température du sable, et de prévoir un dispositif de chauffage, respectivement des serpentins de chauffage, au-dessus du plancher intermédiaire poreux 3 dans le boîtier 1, ou encore de réchauffer l'air comprimé admis via le raccord 4 à air comprimé, dans un échangeur de chaleur non représenté et branché en amont Afin d'atteindre une température de sortie aussi constante que possible, on peut mesurer la température de sortie au moyen du capteur de température 18 et de la fournir en tant que valeur réelle à un appareil de réglage disposé avant les serpentins de chauffage, ou l'échangeur de chaleur, ou à une valve de mélange pour ajouter de l'air comprimé réchauffé il est cependant également possible de déterminer la température du sable à l'entrée, c'est-à-dire dans la région de l'entrée 2, au moyen d'un capteur de température 17, et d'appliquer sa valeur de sortie en tant que grandeur perturbatrice dans un appareil de régulation On obtient un agencement de régulation amélioré lorsque l'on mesure de façon répétée en appliquant sous la forme de valeurs perturbatrices, ainsi que la valeur réelle Il s'avère ici avantageux que, suite à la traversée d'air chaud, ou suite à la traversée d'air en relation avec un chauffage, le sable trop humide est simultanément séché et grâce à ceci, que la possibilité de 2698566 sa fluidification est améliorée, tout comme sa capacité à s'écouler ainsi que sa dosabilité. Des composants spécifiquement lourds, comme par exemple des éclaboussures de métal, ainsi que des composants de plus grande taille, comme par exemple des conglomérats de sable, sont exclus de la fluidification et se rassemblent sur le plancher intermédiaire 3 poreux ou perforé, ces composants tombent dans l'évacuation 5 et peuvent être évacués de temps à autre en ouvrant la fermeture de celui-ci. Le passage du sable dans le mélangeur qui suit dépend du dépassement d'un seuil de déversement 12, qui donne la possibilité de passage uniquement aux particules fluidisées Dans le mélangeur qui suit, de manière connue en soi, on ajoute et on mélange de manière dosée du liant via les admissions 14 et 15 au sable qui est à nouveau mélangé au moyen des aubes de mélanges 11 Puisque les conglomérats ou les composants spécifiquement plus lourds sont exclus, il en résulte un bon mélange et régulier, et en particulier lors d'une addition parcimonieuse de liant, un mouillage important des surfaces des grains de sable, et par conséquent une excellente liaison lors de l'utilisation ultérieure, et on remarque en particulier que de façon avantageuse, grâce à la séparation de restes de liants antérieurs, de poussières, de produits d'élutriation ou similaires, au moyen de l'écoulement dair 19 via le tube d'évacuation d'air 6, les parties de plus petites tailles, qui présentent par rapport à leur volume une surface importante et par conséquent des surfaces d'adhérence désavantageusement importante pour des liants, sont éloignés du mélangeur. Il s'avère en outre avantageux que grâce à la température, réglée à une valeur prédéterminée, du sable admis dans le mélangeur, on atteint également une température de traitement régulière, et donc une température définie pour la prise du liant, et ainsi un temps de traitement défini. Les propriétés de dosage prônées peuvent également être atteintes lors de la mise en route du mélangeur et lors du fonctionnement à vide de celui-ci: en mettant à l'arrêt l'admission d'air comprimé via le raccord 4 à air comprimé, on peut terminer de façon spontanée la fluidification du sable, et ainsi son passage par dessus le seuil de déversement, de sorte que seul le mélangeur lui-même peut être vidé sous l'action des aubes de mélange, et lors de la mise en route du mélangeur, la nouvelle fluidification peut être obtenue de manière toute aussi spontanée, et par conséquent l'écoulement de sable préparé hors du boîtier 1 dans le boîtier 10 du mélangeur On peut en outre améliorer l'arrêt spontané et la remise en route du sable fluidisé mélangé et sec, en agençant un organe de blocage commandable, par exemple un tiroir qui peut être actionné de manière pneumatique ou hydraulique, en avant du seuil de déversement de la fig 1 ou du tube plongeur 26 de la fig 3 Puisque cette alimentation du sable se produit sans retard, on peut lui ajuster de manière exacte l'addition de liant, et on évite le sable de tête et de queue, mal mélangé, qui se produit habituellement. A la fig 2 est montrée une coupe transversale à travers le boîtier 1 de l'agencement de la fig 1, en utilisant les chiffres de référence déjà connus. Les phénomènes de choc assurés par les pales de secouage 9 et qui détachent les restes de liants, les poussières et les restes de produits d'élutriation, peuvent être encore augmentés en prévoyant des chicanes stationnaires, par exemple sous la forme de pales stationnaires 28, ou de barrettes correspondantes, et on peut améliorer le degré d'efficacité des pales de secouage 9 au moyen de couvercles 29 qui réduisent la fluidification dans des zones partielles. Un exemple de réalisation modifié d'un agencement, agencé en amont d'un dispositif de mélange, pour améliorer les propriétés de traitement du sable, est illustré à la fig 3, à nouveau en utilisant les chiffres de référence connus Ici, le moteur électrique 7 entraîne un arbre 8 qui traverse uniquement le boîtier 1, et il est prévu un moteur électrique 24 pour le boîtier de mélangeur 23, qui entraîne exclusivement l'arbre mélangeur 25, de sorte que l'on peut faire tourner sans difficultés l'arbre 8 et l'arbre de mélangeur 25 à des vitesses de rotation différentes Le passage depuis le boîtier 1 jusqu'au boîtier de mélangeur 23 est ici assuré par l'intermédiaire d'ufh tube plongeur 26, dont l'embouchure d'entrée se trouve en hauteur dans la région du sable fluidisé, et détermine également le niveau de celui-ci Ici également sont prévus des serpentins de chauffage situés dans le boîtier 1, ou des moyens de chauffage de l'air comprimé à introduire via le raccord d'air comprimé 4, lesquels peuvent être commandés ou réglés à l'aide de détecteurs de température Avec cet agencement, on obtient également les avantages essentiels, atteints grâce à l'invention, de réduire les proportions restantes de liants, des particules de poussières, des produits d'élutriation, et similaires, en évitant les particules gênantes spécifiquement plus lourdes ou de plus grandes tailles, de sorte qu'il en résulte une consommation de liants minimale, pour la même solidité, et il en résulte également une plus faible perte par incandescence, ce qui augmente les capacités de réutilisation du vieux sable La réduction des concentrations en poussières et en produits d'élutriation améliore également la perméabilité au gaz du sable et évite l'apparition souvent gênante de poussières à la sortie du mélangeur, en particulier lors de la mise en route et du fonctionnement à vide du mélangeur On évite de même la formation de croûtes de sables dans la région de l'admission en liant dans la zone de mélange Ici également, on peut assurer l'enlèvement des poussières et des produits d'élutriation ainsi que les restes de liants au moyen d'un écoulement additionnel 19, que l'on peut réaliser sous la forme d'un écoulement transversal commandable au moyen d'ouvertures 20 couvertes par le tiroir 21, cet écoulement pouvant être chauffé, et pouvant être également réalisé sous la forme d'une admission d'air comprimé La commande ou le réglage de la température du sable, par préchauffage de l'air qui assure la fluidification ou par l'intégration de serpentins de chauffage, dans la chambre du boîtier 1 qui assure la fluidification résulte de plus en une diminution de la consommation en liant, et en particulier en des temps de traitement fiablement réguliers du sable de fonderie jusqu'à la prise du liant. L'amélioration du sable de fonderie et la disposition de l'agencement prévue à cet effet, a un effet avantageux, comme déjà remarqué, sur le dosage du sable pour le mélange, et par conséquent sur les possibilités de dosage du liant Non seulement on diminue la quantité du sable "de queue" lors de la mise à l'arrêt du mélangeur, mais on évite également dans une large mesure le sable "de tête" insuffisamment mélangé lors de la mise en route du mélangeur Ceci peut être encore amélioré en équipant le tube plongeur 26 d'un organe de fermeture 27 déplaçable et mû sous l'action dune force, qui empêche pratiquement entièrement l'écoulement du sable Le besoin en énergie lui-même s'avère comme avantageux, puisque grâce à la fluidification du sable, il apparaît des résistances réduites, et des puissances d'entraînement réduites deviennent par conséquent uniquement nécessaires. En outre, en modifiant la quantité d'air de fluidification, on peut admettre dans le moule de sable du sable qui présente différentes perméabilités aux gaz On peut tout d'abord appliquer sur le modèle à mouler un sable avec des particules plus fines, afin de s'opposer à des pénétrations de métal dans le sable lors de la coulée Après augmentation de la quantité d'air de fluidification, on sépare les composantes plus fines hors du sable, lequel peut être alors introduit en tant que sable de remplissage dans le moule avec une proportion sensiblement plus faible de liant et une perméabilité aux gaz plus élevée Du fait que l'addition de liant a également un effet, entre autre, sur les pertes pas incandescence du vieux sable régénéré par voie mécanique, et par conséquent sur le degré de réutilisation, l'introduction régulée d'air de fluidification présente des avantages particuliers, en particulier lors de la réalisation de moules de sable de plus grande taille. Revendications 1 Agencement pour améliorer les propriétés de réutilisation et retraitement de sables, en particulier de vieux sables de fonderie et de sables frais, comprenant un boîtier équipé d'une entrée et d'une sortie pour le sable, caractérisé en ce qu'au-dessus du plancher du boîtier ( 1) est agencé un dispositif daération (plancher intermédiaire 3) alimenté par un raccord ( 4) à air comprimé, en ce que la surface de couverture du boîtier ( 1) comporte un raccord d'évacuation d'air ( 6), et en ce que le fond ( 3) du boîtier ( 1) qui reçoit le sable est équipé d'une extraction obturable ( 5) pour des composants grossiers et spécifiquement plus lourds. 2 Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'aération est réalisé sous la forme de groupes de tubes qui présentent les ouvertures de passage dans leurs enveloppes. 3 Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'aération est réalisé sous la forme d'un plancher intermédiaire ( 3) poreux et/ou doté de fines perforations, et en ce que le raccord à air comprimé ( 4) débouche dans le volume du boîtier ( 1) formé au-dessous du plancher intermédiaire ( 3). 4 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un arbre en rotation ( 8) agencé dans le boîtier ( 1), ledit arbre étant équipé de pales de secouage ( 9) qui pénètrent dans le sable. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu des contre-pales stationnaires ( 19) et/ou des barrettes stationnaires dans la zone d'action des pales de secouage ( 9). 6 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone d'action de la fluidification est limitée par des structures fixes (couverture 20) et/ou en ce qu'elle est commandée ou réglée par des alimentations différentes en air comprimé au raccord à air comprimé ( 4). 7 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un échangeur de chaleur est disposé en amont du raccord à air comprimé ( 4). 8 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des dispositifs de chauffage ( 1) sont agencés dans le boîtier ( 1). 9 Agencement selon l'une et/ou l'autre des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande et/ou de réglage est associé à l'échangeur de chaleur et/ou au dispositif de chauffage, lequel dispositif de commande et/ou de réglage assure une température prédéterminée au sable délivré sur la base de température du sable au moyen de détecteurs (capteurs de température 17, 18) qui détectent la température du sable à l'entrée et/ou à la sortie. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en aval un dispositif de mélange ( 10, 21). 11 Agencement selon la revendication ( 10), caractérisé en ce que l'un au moins de ses arbres ( 8) s'étend dans le boîtier du dispositif mélangeur ( 21) en tant qu'arbre mélangeur. 12 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que son raccordement au mélangeur comporte un seuil de déversement ( 12, 26) qui doit être franchi par le sable fluidisé. 13 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'extraction obturable est réalisée sous la forme d'un dispositif d'alimentation qui peut être de préférence mis en service de façon périodique. 14 Agencement la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est prévu une ou plusieurs vis d'alinientation en tant que dispositif d'alimentation. 15 Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le boîtier ( 1) comporte au-dessus de la surface du sable fluidisé des ouvertures d'entrée d'air ( 20) afin de former un écoulement d'air ( 19) qui s'écoule transversalement. 16 Agencement selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une valve ou un tiroir ( 21) est agencé en amont des ouvertures d'entrée d'air ( 20). 17 Agencement selon l'une ou l'autre des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que les ouvertures d'entrée d'air ( 20) sont alimentées par un raccord à air comprimé. 18 Agencement selon l'une au moins des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend une tôle de guidage ( 22) dotée de traversées et s'étendant à l'intérieur du boitier ( 1) approximativement parallèlement au-dessus de la surface du sable fluidisé. 19 Agencement selon l'une au moins des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le seuil de déversement ( 12) de l'évacuation ( 13) ou du tube plongeur ( 26) est agencé avant ou après un organe de fermeture ( 27) mû sous l'action d'une force. il