Brevet FR2698295A1 — publié le 19940527

La présente invention se rapporte à un dispositif, ainsi qu'à un procédé permettant de traiter des surplus de sables de fonderie, afin de pouvoir les recycler. On sait que certains éléments de moules de fonderie, comme par exemple les noyaux, peuvent être réalisés à l'aide de "sables de fonderie". En général, ces sables sont constitués par un mélange de matériau pulvérulent et malléable, tel que la silice, avec un produit liant, apte à faire durcir dans certaines conditions le mélange ainsi obtenu. De nos jours, les sables de fonderie inutilisés ou surplus sont simplement mis à la décharge. Mais, puisque les produits liants contenus dans ces surplus sont le plus souvent constitués par des polymères ou analogue, les sables préparés ne peuvent etre déchargés que dans des sites classés. De plus, de tels surplus ont tendance à durcir lorsqu'ils sont entreposés, et à former des blocs encombrants et difficiles à transporter. Aussi, la présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur énoncés plus hauts, en permettant de recycler les surplus de sables de fonderie. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un dispositif de traitement de surplus de sables de fonderie que l'on souhaite régénérer, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de brassage constitués par une auge à l'intérieur de laquelle deux vis sans fin enchevêtrées l'une dans l'autre sont entraînées à rotation dans le même sens, ainsi que des moyens de chauffage, de sorte que les sables de fonderie introduits dans l'auge sont brassés par les vis sans fin et portés à une température prédéterminée par les moyens de chauffage. Le dispositif est également caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent un circuit relié aux moyens de brassage et contenant un liquide caloporteur, une chaudière apte à chauffer ledit liquide et munie d'un régulateur thermique, ainsi qu'une pompe grâce à laquelle le liquide caloporteur circule successivement à travers la chaudière et les moyens de brassage, afin de transférer à ceux-ci une partie de son énergie thermique. On précisera ici que le liquide caloporteur sera de préférence de l'huile. Suivant une autre caractéristique, l'auge comporte des doubles parois définissant entre elles un évidement qui fait partie du circuit de chauffage précité. En outre, l'évidement précité du circuit de chauffage comporte un étranglement apte à limiter les pertes de charge de la pompe, ainsi qu'à répartir le liquide caloporteur de façon homogène à l'intérieur dudit évidement de l'auge. Suivant encore une autre caractéristique, chaque vis sans fin est constituée par un arbre dont est solidaire une rampe hélicoïdale de brassage des sables à traiter, l'arbre ainsi que la rampe de chaque vis étant creux, et faisant partie du circuit de chauffage précité. Par ailleurs, le dispositif se caractérise en ce que le sens de circulation du liquide caloporteur à l'intérieur des vis sans fin est opposé au sens de déplacement des sables à traiter dans l'auge de brassage. Plus précisément, les vis sans fin des moyens de brassage sont agencées de façon à provoquer en tournant, le déplacement du sable à traiter dans l'auge, dans un sens opposé à celui suivant lequel le liquide calorifique circule à l'intérieur desdites vis. La présente invention se rapporte également à un procédé de traitement de surplus de sables de fonderie, caractérisé en ce qu'il est effectué à l'aide d'un dispositif tel qu'expliqué ci-dessus. Mais d'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description détaillée, qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue de l'auge et des vis sans fin de brassage, en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue simplifiée et schématique d'une partie du circuit de chauffage du dispositif de la figure 1. En se reportant à la figure 1, on voit un appareillage ou dispositif I permettant de traiteur, suivant le procédé propre à l'invention, des surplus de sables de fonderie, tels que ceux qui ont été décrits plus hauts. Plus précisément, grâce au dispositif 1, les surplus de sables de fonderie sont traités de manière à être rendus (ou maintenus) malléables. Les sables ainsi traités sont donc prêts à être transportés, et sont en outre entreposables. Conformément à l'invention, le dispositif 1 comprend des moyens de brassage 2 et des moyens de chauffage 3, à l'aide desquels les sables sont traités par malaxage à chaud. Un tel malaxage rend impossible la solidification des sables sous forme de blocs, comme c'était le cas dans l'art antérieur, en éliminant ou en rendant inutilisable le produit liant contenu dans ceux-ci. Suivant le mode de réalisation illustré, les moyens de brassage 2 sont principalement constitués par une auge 22 et par deux vis sans fin 24 et 26. L'auge 22 qui est montée sur des pieds 222, définit une cavité 223 de forme allongée et dans laquelle les sables de fonderie à traiter peuvent être introduits. Un couvercle 221 est prévu sur l'auge 22 pour obturer la cavité 223. Le couvercle 221 est de préférence amovible, par exemple à l'aide de charnières. Sur la figure 2, on voit qu'en section transversale, l'auge 22 a la forme d'un "U". Les vis sans fin 24, 26 s'étendent à l'intérieur de la cavité 223, avec leurs axes longitudinaux à peu près parallèles entre eux et définissant un plan horizontal. Au vu des figures, il apparaît que les vis sans fin 24, 26 sont montées à rotation entre deux extrémités longitudinales de l'auge 22, et de façon que conjointement, leurs profils correspondent au fond de la cavité en "U" 223. Les moyens de brassage 2 comprennent également un moteur 21, grâce auquel les vis sans fin 24 et 26 sont entraînées à rotation. Le moteur 21 visible sur la figure 1 est électrique et relié aux vis 24, 26 par une transmission à engrenages 23, qui permet d'obtenir une rotation de sens identique et synchronisée de ces deux vis. Lors de leur rotation, les vis 24 et 26 provoquent le brassage, mais aussi le déplacement des sables de fonderie à traiter. Le déplacement des sables à l'intérieur de la cavité 223 est indiqué sur les figures 1 et 3 par les flèches "S". On voit sur la figure 2 que chaque vis sans fin des moyens de brassage 2 est constituée par un arbre cylindre 241 ou 261, dont est respectivement solidaire au moins une rampe hélicoïdale 242, 262. Ici, chaque vis comporte six rampes 242 et 262, réparties régulièrement suivant la périphérie des arbres 241 et 261, respectivement. Ce sont ces rampes 242, 262 qui effectuent le brassage des sables de fonderie à traiter, lorsque les arbres correspondants 241, 261 sont entraînés par le moteur 21. Afin d'encore améliorer le brassage des sables, les rampes hélicoïdales 242 ou 262 sont enchevêtrées l'une dans l'autre. En se reportant à la figure 2, on comprend que ceci signifie que l'arête hélicoïdale de chaque rampe 242 ou 262 fait saillie, au niveau du plan horizontal défini par les axes de rotation des vis sans fin, entre deux rampes de l'autre vis sans fin. Evidemment, pour qu'un tel enchevêtrement des profils des vis sans fin soit possible, il est impératif que l'inclinaison et le pas des rampes hélicoïdales 242, 262 soient identiques. Sur la figure 1, la référence numérique 225 désigne une trémie de chargement prévue sur le couvercle 221 et communiquant avec la cavité 223. Cette trémie est disposée à proximité d'une extrémité de l'auge 22, tandis qu'à son autre extrémité, est prévue une bouche 226 de déchargement. La bouche de déchargement 226 fait saillie du fond de l'auge 22 et communique avec la cavité 223. Ainsi, les sables à traiter introduits dans la trémie 225 peuvent être déplacés suivant le sens de la flèche S dans la cavité 223, avant d'être évacués hors de celle-ci par la bouche d'évacuation 226. Dans le mode de réalisation illustré, les moyens de chauffage 3 fonctionnent à l'aide d'un fluide chaud ou caloporteur, qui circule suivant le sens des flèches C dans le dispositif. De préférence, le fluide caloporteur sera un liquide, et plus particulièrement de l'huile. Le liquide caloporteur des moyens de chauffage 3 est contenu dans un circuit de chauffage dont certaines parties traversent les moyens de brassage 2, de sorte qu'une partie de l'énergie thermique ou chaleur véhiculée par ce liquide soit transmise aux sables de fonderie à traiter, par l'intermédiaire des moyens de brassage. On voit sur la figure 1 que les moyens de chauffage 3 comprennent une chaudière conventionnelle 31, traversée par le circuit de chauffage. Plus précisément, le liquide caloporteur pénètre dans la chaudière 31 par l'intermédiaire d'une vanne 310. Après avoir été chauffé, le liquide caloporteur est conduit vers les moyens de brassage 2 par une canalisation 322, reliée à la chaudière 31 par l'intermédiaire d'une vanne de sortie 312. Les vannes 310 312 permettent d'interrompre le déplacement du liquide dans le circuit de chauffage. Evidemment, la chaudière 31 peut être de tout type conventionnel, tel qu'électrique, à gaz ou analogue. En outre, la chaudière 31 sera équipée d'un régulateur thermique (non représenté), grâce auquel la température du liquide caloporteur pourra être ajustée et maintenue avec précision. La température du liquide caloporteur sera choisie en fonction d'une température prédéterminée T à laquelle on souhaite porter les sables à traiter. Par exemple, la température prédéterminée T correspondra à la température de solidification, notamment par polymérisation, du liant contenu dans les surplus de sables à traiteur. I1 ressort de la figure 1 que l'alimentation de la chaudière 31 en liquide caloporteur s'effectue à l'aide d'une canalisation dite "froide" 329, qui est reliée à la chaudière 31 par la vanne d'obturation 310. Similairement, une fois que le liquide caloporteur a été porté à la température choisie par la chaudière 31, celui-ci est conduit vers les moyens de brassage 2 par la canalisation 322 dite "chaude". Comme illustré sur les figures 2 et 3, l'auge de brassage 22, ainsi que son couvercle 221 comportent des parois doubles entre lesquelles sont ménagés des évidements 32 et 321 respectivement. Ces évidements 32 et 321 font partie du circuit de chauffage et sont donc traversés par le liquide caloporteur provenant de la chaudière 31. Plus précisément, la canalisation chaude 322 est reliée à l'évidement 32 par l'intermédiaire d'un raccord 32a prévu sur l'auge 22. La circulation du liquide caloporteur à l'intérieur de l'évidement 321 du couvercle 221 s'effectue par l'intermédiaire d'orifices (non représentés) reliant les évidements 32 et 321. Sur la figure 3, la référence E désigne un étranglement prévu dans l'évidement 32, à proximité du raccord 32a. Cet étranglement E permet d'obtenir une répartition homogène du liquide caloporteur à l'intérieur des évidements de l'auge 22 et du couvercle 221. Après avoir circulé à l'intérieur des évidements 32 et 321, le liquide caloporteur est dirigé hors de l'enceinte constituée par l'auge 22 et son couvercle 221, par l'intermédiaire d'un raccord de sortie désigné en 32b. Suivant le mode de réalisation illustré, les raccords 32a et 32b sont respectivement prévus sur des côtés opposés de l'auge 22. Le raccord de sortie 32b est relié à une canalisation intermédiaire 324 par l'intermédiaire d'une pompe P. C'est évidemment cette pompe P qui permet au liquide caloporteur de circuler à l'intérieur du circuit de chauffage du dispositif 1. Cette pompe P peut être de tout type conventionnel, et notamment électrique. I1 va de soi que l'étranglement E permet également d'éviter toute perte de charge dans la pompe P en rendant l'alimentation de celleci plus régulière. D'après les figures 1 et 3, on comprend que la canalisation intermédiaire 324 relie la pompe P aux deux vis sans fin 24 et 26. En effet, comme représenté sur les figures 2 et 3, les arbres cylindriques 241 et 261 ainsi que les rampes hélicoïdales 242 et 262 de ces vis sont creux, afin que le liquide caloporteur puisse également les traverser. Autrement dit, quasiment toutes les pièces des moyens de brassage 2 qui sont au contact avec les sables de fonderie à traiter sont traversées par le liquide caloporteur provenant de la chaudière 31, et sont donc chauffées par celui-ci. Après avoir traversé les vis sans fin 24 et 26, le liquide caloporteur est conduit hors des moyens de brassage 2 par la canalisation froide 329 décrite plus haut.De fait, le circuit de chauffage constitue une boucle fermée traversant successivement la chaudière 31, les évidements 32 et 321, ainsi que les vis sans fin 24 et 26 des moyens de brassage, avant d'être de nouveau relié à la vanne d'entrée 310. Par ailleurs, les références numériques 325 et 327 représentent sur la figure 3 des raccords tournants, grâce auxquels les canalisations 324 et 329 qui sont fixes, sont connectées aux vis sans fin tournantes 24 et 26 (dont seule la vis sans fin 24 est illustrée ici). Ces raccords 325 et 327 peuvent être de tout type conventionnel. Maintenant, le procédé de fonctionnement du dispositif 1 va être brièvement décrit, en se reportant notamment à la figure 1. Conformément à l'invention, lors de la mise en marche du dispositif 1, les moyens de brassage 2 et de chauffage 3 sont actionnés. I1 peut être avantageux d'effectuer un préchauffage des moyens de brassage 2 à l'aide des moyens de chauffage 3, avant de procéder à tout traitement de sables de fonderie à régénérer. Une fois que le dispositif 1 est en marche, des surplus de sables de fonderie, soit sous forme pulvérulente, soit déjà solidifiés en blocs, sont introduits dans la trémie de chargement 225. Sous l'effet de la gravité, les surplus pénètrent dans la cavité 223 de l'auge 22. Dans le cas où les surplus sont solidifiés en bloc, les vis sans fin 24 et 26 concassent d'abord les blocs puis malaxent la poudre ainsi obtenue. Comme indiqué plus haut, les surplus pulvérulents sont déplacés suivant le sens de la flèche S à l'intérieur de la cavité 223, grâce aux mouvements conjugués des vis sans fin 24 et 26. En venant en contact avec les parois chauffées par le liquide caloporteur de la cavité 223, du couvercle 221 ainsi que des vis 24 et 26, les surplus de sables sont portés à une température prédéterminée T.Cette température T et le brassage effectué par les moyens 2 évitent la formation de blocs ou conglomérats de sables et de liants ou élimine les produits liants. On notera ici que grâce au sens opposé du déplacement S et de la circulation C du liquide caloporteur à l'intérieur des vis 24 et 26, le transfert de chaleur entre les parois des moyens de brassage 2 en contact avec le sable à traiter sera plus homogène à l'intérieur de la cavité 223. Une fois que les sables de fonderie ainsi malaxés et chauffés ont traversé la cavité 223 suivant S, ceux-ci sont évacués hors de l'auge 22 en chutant à travers la bouche de déchargement 226. Evidemment, un récipient ou un système d'évacuation approprié sera disposé au droit de la bouche de déchargement 226 afin de récupérer les sables traités. Evidemment, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais comprend tous les équivalents des moyens techniques illustrés, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Par exemple, les canalisations froides, chaudes et intermédiaires pourront être intégrées à d'autres éléments du dispositif 1 et/ou isolées thermiquement. De même, la disposition des moyens de brassage, de la pompe P et de la chaudière 31 au sein du circuit de chauffage pourra être différente de celle qui a été décrite. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de traitement de surplus de sables de fonderie, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de brassage (2) constitués par une auge (2) à l'intérieur de laquelle deux vis sans fin (24, 26) enchevêtrés l'une dans l'autre, sont entraînées à rotation dans le même sens, ainsi que des moyens de chauffage (3), de sorte que les sables de fonderie introduits dans l'auge (22) sont brassés par les vis sans fin (24, 26) et portés à une température prédéterminée (T) par les moyens de chauffage (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (3) comprennent un circuit contenant un liquide caloporteur et relié aux moyens de brassage (2), une chaudière (31) apte à chauffer ledit liquide et munie d'un régulateur thermique, ainsi qu'une pompe (P) grâce à laquelle le liquide caloporteur circule successivement à travers la chaudière (31) et les moyens de brassage (2), afin de transférer à ceux-ci une partie de sa chaleur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide caloporteur est de l'huile. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'auge (22) comporte des doubles parois définissant entre elles un évidement (32) qui fait partie du circuit de chauffage précité. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'évidement (32) précité du circuit de chauffage comporte un étranglement (E) apte à limiter les pertes de charge de la pompe (P), ainsi qu'à répartir le liquide caloporteur de façon homogène à l'intérieur dudit évidement (32) de l'auge. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chaque vis sans fin (24, 26) est constituée par un arbre (241, 261) dont est solidaire une rampe hélicoïdale (242, 262) de brassage des sables à traiteur, l'arbre (241, 261) ainsi que la rampe (242, 262) de chaque vis étant creux et faisant partie du circuit de chauffage précité. 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le sens de circulation (C) du liquide caloporteur à l'intérieur des vis sans fin (24, 26) est opposé au sens de déplacement (S) des sables à traiter dans l'auge de brassage (22). 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les vis sans fin (24, 26) des moyens de brassage (2) sont agencées de façon à provoquer en tournant, le déplacement du sable à traiter dans l'auge (22) suivant un sens opposé à celui dans lequel le liquide caloporteur circule à l'intérieur desdites vis (24, 26). 9. Procédé de traitement de surplus de sables de fonderie, caractérisé en ce qu'il est effectué à l'aide d'un dispositif (1) suivant l'une au moins des revendications précédentes.