Brevet FR2745736A1 — publié le 19970912

FOUR DE MAINTIEN EN TEMPERATURE OU DE FUSION-MAINTIEN D'UN METAL OU D'UN ALLIAGE NON FERREUX, ET D'ALIMENTATION D'UNE MACHINE A MOULER SOUS PRESSION L'invention concerne un four de maintien en température ou de fusion-maintien d'un métal ou d'un alliage non ferreux, tel que notamment de l'aluminium ou du magnésium, et d'alimentation d'une machine à mouler sous pression comportant un container doté d'un orifice de remplissage. Les cycles d'injection des machines à mouler sous pression les métaux ou alliages non ferreux sont, en premier lieu, limités par le temps nécessaire à la réalisation des opérations principales (fermeture du moule, injection du métal en fusion, solidification du métal, ouverture du moule) puis des opérations annexes (éjection de la grappe, nettoyage, lubrification). Ces cycles de production sont, en second lieu, limités par le temps requis pour transférer le métal du four de maintien en température ou de fusion-maintien de ce dernier jusqu'à la machine à mouler. A 1' heure actuelle, la conception de certaines machines telle que notamment celle décrite dans la demande de brevet français nO 94.09143 du 21 juillet 1994 au nom du déposant (non publiée à la date de dépôt de la présente demande), a permis d'optimiser les cycles de production et d'obtenir une cadence de l'ordre de 300 injections par heure. Par contre, cette optimisation n'est pas concrétisée dans les faits car les techniques courantes utilisées pour le transfert du métal, réalisé soit au moyen d'une "louche", soit par pression, soit au moyen de pompes, soit par siphonnage, . . ., ne permettent pas d'alimenter suffisamment rapidement les machines à mouler, en corrélation avec leur capacité de production. Dans la pratique, il s'avère en fait que les techniques de transfert actuelles permettent d'obtenir une cadence de production maximale de l'ordre de 150 injections/heure. Une solution, décrite dans le brevet FR 2.718.664, permet toutefois de pallier cet inconvénient, et consiste en un dispositif à aspiration comportant un four de dosage à surpression à partir duquel s'étend une conduite ascendante délivrant le métal en fusion dans une poche à quenouille située au-dessus de la chambre de remplissage d'une machine à mouler. Un tel dispositif permet, en effet, d'obtenir une cadence élevée d'alimentation de la machine à mouler, fonction uniquement de la capacité d'ouverture et de fermeture de la quenouille. Par contre, ce dispositif à aspiration présente un inconvénient majeur résultant du fait qu'il nécessite une parfaite étanchéité, notamment au niveau du moule, de la jonction container/moule, du système de quenouille, et de l'interface piston/container. En effet, l'ensemble de ces pièces consiste en des pièces d'usure, et il s'avère qu'il est pratiquement impossible, dans des conditions d'exploitation réelle, de conserver l'étanchéité requise pour le bon fonctionnement de ce dispositif à aspiration. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un four de maintien en température ou de fusion-maintien d'un métal ou d'un alliage d une grande fiabilité, permettant d'obtenir des cycles d'alimentation répondant aux besoins d'une machine a mouler présentant des cycles de production optimisés, tout en assurant la précision du dosage. Un autre objectif de l'invention est de fournir un four conçu pour éviter les chutes de températures. A cet effet, l'invention vise un four de maintien en température ou de fusion-maintien d'un métal ou d'un alliage, comprenant en combinaison - une cuve de dimensions adaptées pour constituer une réserve de métal ou d'alliage, dotée d'une paroi de fond, d'une paroi supérieure comportant au moins une ouverture de remplissage, et d'une paroi latérale périphérique comportant une ouverture ménagée dans ladite paroi latérale, - un chenal s'étendant dans le prolongement de la cuve, au droit de l'ouverture de cette dernière, de façon à former un canal d'écoulement du métal ou alliage contenu dans ladite cuve, ledit chenal comportant une paroi d'obturation au droit de son extrémité opposée à la cuve, et une sole dotée d'un orifice de distribution, - des moyens commandés d'obturation de l'orifice de distribution du chenal, - des moyens de maintien en température du métal ou de l'alliage se trouvant dans la cuve et le chenal, - une structure porteuse de la cuve agencée pour permettre de positionner cette dernière de façon que l'orifice de distribution du chenal se trouve à l'aplomb de l'orifice de remplissage du container, - des moyens de basculement de la cuve relativement à la structure porteuse adaptés pour amener ladite cuve soit dans une position de remplissage du chenal où l'orifice de distribution de ce dernier est submergé, soit dans une position inclinée, dite arrière, de dégagement dudit orifice de distribution, - des organes de dosage aptes à permettre de délivrer une dose prédéterminée d'alliage ou de métal lors de l'ouverture des moyens d'obturation de l'orifice de distribution du chenal. Le four selon l'invention comporte donc une cuve constituant une réserve de métal ou d'alliage, et un chenal communiquant avec ladite cuve et permettant d'alimenter directement la machine à mouler par gravité tout en disposant le four de façon à permettre le remplissage de la cuve par tout moyen connu en soi. De ce fait, ce four qui comporte une cuve et un chenal communiquant l'un avec l'autre et à l'intérieur desquels le niveau du bain est uniforme permet d'éliminer toute nécessité de transfert et donc d'obtenir des cycles d'alimentation optimisés. De plus, ce four comporte des moyens de basculement dont la fonction est primordiale compte tenu de la présence de pièces d'usure disposées en bout du chenal (moyens d'obturation). En effet, de tels moyens de basculement ont pour fonction de permettre de dégager l'orifice de distribution afin de permettre d'assurer la maintenance des pièces d'usure, et ce sans nécessiter la vidange de la cuve. De plus, la faculté de basculer la cuve vers l'arrière permet de décrasser facilement le bain. Selon une autre caractéristique de l'invention, le chenal comporte au moins un tronçon d'extrémité démontable incorporant l'orifice de distribution. Cette possibilité de démontage du tronçon d'extrémité du chenal qui intègre les pièces d'usure permet un remplacement rapide de ce dernier, en cas de besoin, ce remplacement pouvant être aisément effectué en basculant au préalable le four dans sa position inclinée arrière. De plus, ce four comprend préférentiellement des moyens de déplacement de la cuve selon une direction verticale et selon au moins une direction horizontale. De tels moyens de déplacement autorisent, en effet, de dégager le four relativement à la machine à mouler et d'ajuster sa position en hauteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'obturation comprennent un système de quenouille associé à des moyens de pilotage aptes à commander les mouvements d'ouverture et de fermeture dudit système de quenouille. En outre, ce système de quenouille comporte avantageusement - une embase noyée dans la sole du chenal, et dotée d'un orifice central de forme tronconique, - une busette de forme adaptée pour venir se loger dans l'orifice tronconique de l'embase et comportant un canal d'écoulement formant un siège dans sa partie supérieure, - des moyens de bridage externe aptes à assurer le maintien de la busette, - et une quenouille associée aux moyens de pilotage et de forme adaptée pour obturer le siège de la busette. Un tel système de quenouille présente l'avantage de permettre un changement rapide de la busette, dans la position inclinée vers l'arrière du four. De plus, l'embase peut être, elle-même, rapidement changée moyennant son positionnement sur le tronçon amovible du chenal. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de pilotage du système de quenouille sont asservis au fonctionnement de la machine à mouler et adaptés pour commander des temps d'ouverture aptes à permettre de délivrer des doses prédéterminées de métal ou d'alliage, de façon que le système de quenouille fasse également office d'organes de dosage. Dans ce cas, le dosage est calculé en fonction d'un certain nombre de facteurs, notamment : le diamètre d'écoulement de la busette, le temps d'ouverture de la quenouille, la hauteur d'ouverture de cette dernière, et la pression métallostatique. Selon un deuxième mode de réalisation préférentiel, le chenal comporte un cloisonnement partiel de hauteur inférieure à la profondeur dudit chenal, agencé pour délimiter à l'intérieur de ce dernier un volume de remplissage incorporant l'orifice de distribution, apte à être rempli lors d'un basculement de la cuve vers l'avant, et à être isolé de la cuve lors du basculement de cette dernière vers l'arrière. Dans ce cas, le four est donc conçu de façon qu'un basculement contrôlé vers l'avant de ce dernier amène le remplissage d'une cavité dont le volume peut être prédéterminé et réglable en fonction des besoins, puis qu'un basculement contrôlé vers l'arrière dudit four permette d'évacuer le surplus de métal accumulé dans cette cavité, ne laissant dans cette dernière que la quantité désirée. Par conséquent, selon ce deuxième mode de réalisation, le système de quenouille n'est pas utilisé pour doser, et sa fonction consiste donc uniquement à obturer l'orifice de distribution sans autre contrainte que celle d'assurer l'étanchéité. Par ailleurs, lorsque le four conforme à l'invention est destiné au maintien en température d'un métal ou d'un alliage non ferreux tel que l'aluminium, la cuve présente avantageusement la forme d'un prisme droit tronqué à base rectangulaire comportant une paroi frontale avant de hauteur inférieure à celle de sa paroi frontale arrière, le chenal s'étendant dans le prolongement de la paroi frontale avant et présentant une sole coplanaire avec la paroi de fond de la cuve. Par contre, dans le cadre du maintien en température d'un métal ou alliage, tel que du magnésium, la cuve présente avantageusement la forme d'un creuset comportant une paroi latérale périphérique percée d'une ouverture ménagée à distance du fond dudit creuset, le chenal formant un bec s'étendant dans le prolongement de ladite ouverture, et comportant une sole inclinée présentant une pente descendante en direction de la cuve. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titres d'exemples non limitatifs deux modes de réalisations préférentiels et une variante de réalisation. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description - la figure 1 est une vue schématique longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un four conforme à l'invention de maintien en température d'un métal tel que de l'aluminium, positionné en vue de l'alimentation d'une machine à mouler sous pression, - la figure 2 est une vue de dessus schématique de ce four et de cette machine à mouler, - la figure 3 est une vue de dessus de ce four représenté sans sa paroi supérieure, - la figure 4 en est une coupe longitudinale par un plan vertical A, - la figure 5 est une vue du chenal, partiellement en coupe transversale par un plan vertical B, à échelle agrandie, - la figure 6 est une coupe longitudinale schématique par un plan vertical brisé C d'une variante de réalisation d'un four conforme à l'invention, - la figure 7 est une coupe longitudinale par un plan vertical D d'un deuxième mode de réalisation d'un four conforme à l'invention de maintien en température d'un métal tel que du magnésium, - la figure 8 est une coupe transversale par un plan horizontal E de ce four, - la figure 9 est une coupe longitudinale représentant ce four dans sa position basculée vers l'arrière, - et la figure 10 est une coupe longitudinale représentant ce four dans sa position basculée vers l'avant. Le four représenté aux figures 1 à 5 est conçu pour alimenter une machine à mouler sous pression un métal tel que de l'aluminium, comportant notamment de façon classique, tel que représenté aux figures 1 et 2, un plateau fixe 1, un container 2 doté d'un orifice de remplissage, un piston 3 d'injection du métal, et des colonnettes horizontales telles que 4 s'étendant à l'arrière du plateau fixe 1. Ce four est classiquement un four maçonné. Il comporte en premier lieu, une cuve 5 présentant la forme d'un prisme droit tronqué à base rectangulaire délimité par une paroi de fond 5a rectangulaire (ou carrée), une paroi frontale avant 5b, une paroi frontale arrière 5c de hauteur supérieure à celle de la paroi frontale avant 5b, deux parois longitudinales telles que 5d présentant la forme de trapèzes rectangles, et une paroi supérieure 5c dotée d'une ouverture 6 de remplissage de ladite cuve. En outre, des résistances électriques schématisées en 7 et destinées au maintien en température du métal se trouvant dans la cuve 5, sont disposés en sousface de la paroi supérieure 5c. De plus, cette cuve 5 intègre des cloisons internes telles que 8 et 9 de retenue des impuretés de surface, s'étendant sur une hauteur partielle de ladite cuve. Ce four comprend, en outre, un chenal 10 s'étendant dans le prolongement d'un des angles de la paroi frontale avant 5b de la cuve 5, coaxialement avec une des diagonales de ladite cuve. Ce chenal 10 présente une section en forme de U adaptée pour que sa sole soit coplanaire avec la paroi de fond 5a de la cuve 5, et se compose longitudinalement de deux tronçons solidarisés au moyen de brides 14 : un tronçon fixe 11 solidaire de la cuve 5, et un tronçon amovible 12 obturé frontalement par une paroi d'extrémité transversale 13, et doté d'un orifice de distribution ménagé dans la sole dudit tronçon. De plus, ce chenal 10 est fermé par un couvercle 15 amovible ou articulé, divisé en deux parties recouvrant respectivement les tronçons fixe 11 et amovible 12, et en sous face duquel sont prévues des résistances électriques de maintien en température du métal se trouvant dans ledit chenal. Le four est, par ailleurs, équipé de moyens commandés d'obturation de l'orifice de distribution du tronçon amovible 12 du chenal 10, consistant en un système de quenouille comprenant, tel que représenté à la figure 5 - une embase 16 noyée dans la sole du tronçon amovible 12 et dotée d'un orifice tronconique s'évasant vers le bas, - une busette 17 de forme tronconique adaptée pour se loger dans l'orifice de l'embase 16, percée d'un canal de distribution 17a formant un siège à son extrémité supérieure, ladite busette 17 comportant une collerette périphérique inférieure 17b agencée pour venir se plaquer sous la face externe de la sole du tronçon amovible 12. - une bride 18 dotée d'un orifice en regard du canal 17a de la busette 17, destinée à être solidarisée à la sole du tronçon amovible au moyen de boulons 19, de façon à assurer le maintien de ladite busette et à permettre le changement de cette dernière, - une quenouille 20 d'obturation du canal 17a de la busette 17, reliée par une tringlerie 21 à un vérin 22 agencé verticalement de façon à engendrer des déplacements verticaux de ladite quenouille. Ce four est porté par une plate-forme 23 montée sur un système de parallélogramme 24 commandé hydrauliquement, lui-même porté par un chariot 25 équipé de roues 26 se déplaçant dans des rails 27 fixés au sol. La figure 6 représente une variante de réalisation de ce four selon laquelle le dosage est réalisé en faisant basculer ledit four de façon contrôlée vers l'avant puis vers l'arrière, le système de quenouille ayant alors pour seule fonction d'obturer l'orifice de distribution du chenal 10 et n'étant donc pas utilisé pour doser. A cet effet, ce four comporte une cloison transversale 28 disposée dans le chenal 10 et présentant une hauteur inférieure à la profondeur dudit chenal. Une telle cloison 28 délimite, en effet, une cavité de volume prédéterminé incorporant l'orifice de distribution qui est, en premier lieu, noyée lors d'un basculement contrôlé vers l'avant du four, un basculement contrôlé vers l'arrière de ce four amenant ensuite l'évacuation du surplus de métal accumulé dans cette cavité, ne laissant dans cette dernière que la quantité désirée. Le four représenté aux figures 7 à 10 est quant à lui destiné à l'alimentation d'une machine à mouler un métal tel que du magnésium. Ce four comprend une cuve métallique 29 destinée à être intégrée de façon classique dans une enceinte (non représentée) pourvue de résistances chauffantes. Cette cuve 29 présente la forme d'un creuset dont la paroi frontale 30 est percée d'une ouverture 31 à distance du fond dudit creuset. Cette cuve 29 est, en outre, prolongée par un chenal 32 formant un bec s 'étendant dans le prolongement de 1 ouverture 31, et comportant une sole inclinée présentant une pente descendante en direction de ladite cuve. Comme pour le four précédent, le chenal 32 est divisé longitudinalement en deux tronçons fixe 33 et amovible 34 assemblés au moyen de brides 36, le tronçon d'extrémité amovible 34 étant obturé frontalement par une paroi d'extrémité transversale 35. De plus, la sole du tronçon amovible 34 présente, vers son extrémité, une portion de paroi 37 orthogonale à la paroi transversale d'extrémité 35, dans laquelle est ménagé l'orifice de distribution. Ce tronçon amovible 34 comporte également un cloisonnement intérieur adapté pour délimiter une cavité de dosage. Ce cloisonnement est constitué de deux parois 38, 39 formant un V inversé : une paroi radiale 38 coplanaire avec la bride 36 du tronçon amovible 34, et une cloison 39 inclinée en direction de l'orifice de distribution. Comme précédemment, ce four comporte, en outre, un système de quenouille, schématisé en 40, identique à celui décrit ci-dessus en référence à la figure 5. En dernier lieu, ce four comporte un couvercle plan 41 réalisé en deux parties recouvrant respectivement, d'une part, la cuve 29 et le tronçon fixe 33 du chenal 32, et d'autre part, le tronçon amovible 34 dudit chenal. Tel que représenté aux figures 9 et 10, dans une position contrôlée de basculement vers l'arrière, le cloisonnement 38, 39 délimite une cavité remplie d'une quantité prédéterminée de métal (figure 9), tandis qu'un basculement contrôlé vers l'avant permet de noyer cette cavité (figure 10). Il convient de noter qu'un tel four à magnésium peut bien entendu être conçu de façon que le système de quenouille 40 assure le dosage et la distribution, ledit four étant alors dépourvu des cloisons 38, 39. REVENDICATIONS 1/ - Four de maintien en température ou de fusion-maintien d'un métal ou d'un alliage non ferreux, tel que notamment de l'aluminium ou du magnésium, et d'alimentation d'une machine à mouler sous pression comportant un container (2) doté d'un orifice de remplissage, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison - une cuve (5 ; 29) de dimensions adaptées pour constituer une réserve de métal ou d'alliage, dotée d'une paroi de fond, d'une paroi supérieure (5e ; 41) comportant au moins une ouverture de remplissage (6), et d'une paroi latérale périphérique comportant une ouverture ménagée dans ladite paroi latérale, - un chenal (10 ; 32) s'étendant dans le prolongement de la cuve (5 ; 29), au droit de l'ouverture de cette dernière, de façon à former un canal d'écoulement du métal ou alliage contenu dans ladite cuve, ledit chenal comportant une paroi d'obturation (13 ; 35) au droit de son extrémité opposée à la cuve, et une sole dotée d'un orifice de distribution, - des moyens commandés (16, 17, 22 ; 40) d'obturation de l'orifice de distribution du chenal (10 32), - des moyens (7) de maintien en température du métal ou de l'alliage se trouvant dans la cuve (5 ; 29) et le chenal (10 ; 32), - une structure (25, 26) porteuse de la cuve (5 ; 29) agencée pour permettre de positionner cette dernière de façon que l'orifice de distribution du chenal (10 ; 32) se trouve à l'aplomb de l'orifice de remplissage du container (2), - des moyens (23, 24) de basculement de la cuve (5 ; 29) relativement à la structure porteuse (25, 26) adaptés pour amener ladite cuve soit dans une position de remplissage du chenal (10 ; 32) où l'orifice de distribution de ce dernier est submergé, soit dans une position inclinée, dite arrière, de dégagement dudit orifice de distribution, - des organes de dosage (16, 17, 22 ; 28 38, 39) aptes à permettre de délivrer une dose prédéterminée d'alliage ou de métal lors de l'ouverture des moyens (16, 17, 22 ; 40) d'obturation de l'orifice de distribution du chenal (10 ; 32). 2/ - Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chenal (10; 32) comporte au moins un tronçon d'extrémité démontable (12 ; 34) incorporant l'orifice de distribution. 3/ - Four selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (24, 26, 27) de déplacement de la cuve (5 ; 29) selon une direction verticale et selon au moins une direction horizontale. 4/ - Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'obturation comprennent un système de quenouille (16, 17 ; 40) associé à des moyens de pilotage (22) aptes à commander les mouvements d'ouverture et de fermeture dudit système de quenouille. 5/ - Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de quenouille comporte - une embase (16) noyée dans la sole du chenal (10 ; 32), et dotée d'un orifice central de forme tronconique, - une busette (17) de forme adaptée pour venir se loger dans l'orifice tronconique de l'embase (16) et comportant un canal d'écoulement (17a) formant un siège dans sa partie supérieure, - des moyens (18) de bridage externe aptes à assurer le maintien de la busette (17), - et une quenouille (20) associée aux moyens de pilotage (22) et de forme adaptée pour obturer le siège de la busette (17). 6/ - Four selon les revendications 2 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que l'embase (16) du système de quenouille est noyée dans la sole du tronçon d'extrémité démontable (12 ; 34) du chenal (10 ; 32). 7/ - Four selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (22) du système de quenouille (16, 17) sont asservis au fonctionnement de la machine à mouler et adaptés pour commander des temps d'ouverture aptes à permettre de délivrer des doses prédéterminées de métal ou d'alliage, de façon que le système de quenouille fasse également office d'organes de dosage. 8/ - Four selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le chenal (10 ; 32) comporte un cloisonnement partiel (28 ; 38, 39) de hauteur inférieure à la profondeur dudit chenal, agencé pour délimiter à l'intérieur de ce dernier un volume de remplissage incorporant l'orifice de distribution, capte à être rempli lors d'un basculement de la cuve (5 ; 29) vers l'avant, et à être isolé de la cuve lors du basculement de cette dernière vers l'arrière. 9/ - Four selon l'une des revendications précédentes, de maintien en température d'un métal ou d'un alliage non ferreux, tel que de l'aluminium, caractérisé en ce que la cuve (5) présente la forme d'un prisme droit tronqué à base (5a) rectangulaire comportant une paroi frontale avant (5b) de hauteur inférieure à celle de sa paroi frontale arrière (5c), le chenal (10) s'étendant dans le prolongement de la paroi frontale avant (5b) et présentant une sole coplanaire avec la paroi de fond (5a) de la cuve. 10/ - Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que le chenal (10) s'étend dans le prolongement d'un des angles de la cuve (5), son axe longitudinal étant incliné d'un angle de l'ordre de 450 par rapport à l'axe longitudinal de ladite cuve. 11/ - Four selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le chenal (10) est obturé par une paroi supérieure amovible (15). 12/ - Four selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la cuve (5) comporte des cloisons internes (8, 9) de retenue des impuretés de surface, s'étendant sur une hauteur partielle de ladite cuve. 13/ - Four selon l'une des revendications 1 à 8, de maintien en température d'un métal ou d'un alliage non ferreux, tel que du magnésium, caractérisé en ce que la cuve (29) présente la forme d'un creuset comportant une paroi latérale périphérique percée d'une ouverture (31) ménagée à distance du fond dudit creuset, le chenal (32) formant un bec s 'étendant dans le prolongement de ladite ouverture, et comportant une sole inclinée présentant une pente descendante en direction de la cuve. 14/ - Four selon la revendication 13, caractérisé en ce que la cuve comporte un couvercle plan (41) incliné selon une pente descendante en direction du chenal (32), se prolongeant au droit dudit chenal de façon à obturer la face supérieure de ce dernier.