Brevet FR2764779A1 — publié le 19981224

L'invention concerne le domaine technique du moulage par trempage de pièces de formes diverses. De manière connue, cette technique consiste à tremper un moule refroidi dans un bain de matière fondue, pour après extraction du moule hors du bain, solidifier une épaisseur de matière recouvrant la surface du moule et former ainsi une pièce. Dans une application préférée mais non exclusive, l'invention vise la mise en oeuvre de cette technique pour la fabrication de pièces de confiserie, telles que par exemple des coquilles ou coques en chocolat destinées à être fourrées. Le brevet FR 2604651 décrit un exemple d'installation pour la fabrication automatisée de pièces creuses ou de coques. Selon ce document, I'installation comporte un bain tempéré de chocolat à l'intérieur duquel les moules d'un bloc de moulage sont plongés temporairement au moyen d'un bras animé d'un mouvement de translation verticale. Le bloc de moulage comprend un châssis creux pourvu, sur une face inférieure, d'une série de moules saillants. Le châssis porte-moule délimite une chambre de distribution suivie d'une enceinte de mélange qui communique avec les moules creux, de manière à permettre la circulation d'un gaz de refroidissement. Chaque moule creux comporte, enfin, un orifice d'éjection du gaz de refroidissement pour assurer, notamment, le démoulage d'une pièce de chocolat formée à la surface du moule. Cette installation de moulage de pièces en chocolat par trempage fonctionne de la manière suivante. Tout d'abord, les moules sont refroidis par l'injection d'un gaz de refroidissement formé par de l'air sec réfrigéré au moyen d'un échangeur à azote liquide. Pendant l'injection de l'air de refroidissement, ce dernier circule à l'intérieur du châssis et s'échappe par les orifices d'éjection des moules creux. Lorsque le moulage des pièces est souhaité, l'injection d'air est interrompue et le bloc de moulage est descendu vers le bain de chocolat de manière à y faire tremper la surface externe des moules saillants. Ensuite, les moules sont retirés du bain de chocolat, de sorte que leur surface externe est alors recouverte d'une pellicule de chocolat qui se solidifie en se refroidissant au contact des moules. Après solidification totale, il est placé sous le bloc de moulage, un plateau de réception sur lequel sont déposées les coques de chocolat ainsi formées et démoulées au moyen d'une injection d'air de refroidissement s'échappant par les orifices d'éjection des moules et agissant sur les coques moulées. L'installation ci-dessus et son mode de fonctionnement permettent une fabrication de qualité de coques en chocolat. Toutefois, la technique particulière mise en oeuvre présente un certain nombre d'inconvénients qu'il conviendrait de pouvoir corriger. En effet, la production d'air froid fait intervenir une installation cryogénique fonctionnant à partir de la détente d'azote liquide. Or, l'azote liquide est une source de froid particulièrement onéreuse. De plus, le refroidissement actif des moules, obtenu par la circulation de l'air refroidi, n'est possible que pendant certaines phases du fonctionnement de l'installation, de sorte qu'il n'est pas possible d'augmenter la cadence de fonctionnement de l'installation en raison du temps de refroidissement des moules entre deux trempages. De plus, I'abaissement de la température de l'air de refroidissement, afin de réduire le temps de mise en température des moules, entraîne l'apparition d'un phénomène de condensation et de givrage qui implique une obligation d'arrêt temporaire de l'installation pour procéder à son dégivrage. I1 apparait donc le besoin de disposer d'un nouveau procédé de trempage qui permette d'obvier aux inconvénients ci-dessus et de réduire les coûts d'exploitation de l'installation. Pour atteindre ces objectifs, I'invention propose un procédé de moulage par trempage du type consistant à: - plonger ou à tremper temporairement dans un bain de matière fondue au moins un moule refroidi par un fluide, - extraire le moule hors du bain pour solidifier sur la surface externe du moule une épaisseur de matière formant une pièce moulée, - et à démouler la pièce en la soumettant à l'action d'un fluide sortant par au moins un orifice débouchant à la surface externe du moule. Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste - à refroidir le moule par la circulation, dans un circuit étanche, d'un fluide réfrigérant, - et à démouler la pièce au moyen d'un fluide de démoulage fourni par un circuit d'alimentation distinct du circuit étanche pour le fluide réfrigérant. Par ailleurs, il est apparu que l'installation selon l'art antérieur et plus particulièrement le bloc de moulage, ne sont pas conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Un autre objectif de l'invention est donc de proposer un nouveau bloc de moulage dont la mise en oeuvre permet d'atteindre le but, poursuivi par l'invention, de réduction des coûts d'exploitation d'une installation de moulage par trempage. Un autre objet de l'invention est donc de proposer un nouveau bloc de moulage du type comportant: - un châssis porteur pourvu, sur une face inférieure, d'au moins un moule saillant qui possède, au niveau de sa surface externe, des moyens de sortie d'un fluide pour le démoulage, - un circuit de refroidissement dans lequel est destiné à circuler un fluide pour assurer le refroidissement du moule, - et un circuit d'alimentation en fluide des moyens de sortie. Selon l'invention, ce nouveau bloc de moulage est caractérisé en ce que - le circuit de refroidissement est conçu pour constituer un circuit étanche destiné à être raccordé à une source de fluide réfrigérant, - et en ce que le circuit d'alimentation forme un circuit distinct du circuit de refroidissement, et destiné à être raccordé à une source de fluide de démoulage. Par ailleurs, il est apparu le besoin de disposer d'une installation présentant une modularité suffisante pour permettre la production en petite série de pièces de formes différentes sans nécessiter une modification lourde et onéreuse de ladite installation. Un autre objet de l'invention est donc de proposer un nouveau bloc facilement démontable pour être remplacé par un bloc du même type présentant des moules de forme différente. Pour atteindre cet objectif, I'invention porte également sur un nouveau bloc de moulage selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'adaptation amovibles du châssis sur un élément complémentaire de l'installation de moulage, - des moyens de raccord amovibles, d'une part, du circuit de refroidissement avec la source de fluide réfrigérant et, d'autre part, du circuit d'alimentation avec la source de fluide de démoulage. Un autre objet de l'invention vise une installation de moulage par trempage qui comporte un nouveau bloc de moulage selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La fig. 1 est une vue d'ensemble d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe transversale partielle d'un bloc de moulage selon l'invention. Les fig. 3 et 4 sont des coupes analogues à la fig. 2 présentant des variantes de réalisation du bloc de moulage. 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 et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. Une installation de moulage par trempage, telle que désignée dans son ensemble par la référence 1 à la fig. 1, comprend un bain de matière fondue contenue et maintenue à température idoine dans un bac 2 ouvert sur le dessus et équipé de moyens de brassage et de maintien en température. Une tempéreuse 3 alimente le bac 2 en matière fondue placée dans des conditions physico-chimiques adaptées à son moulage. L'installation 1 comprend également un bloc de moulage 4 qui selon l'invention, est adapté à l'extrémité d'un bras 5 mobile en translation verticale. Ce bras 5 est déplacé par des moyens moteurs 6, tels que par exemple un vérin pneumatique ou encore un vérin à vis entraîné par un moteur électrique. Le bras 5 est porté par un chariot 7 mobile en translation horizontale, sur une poutre 8, et par des moyens moteurs, tels que par exemple un vérin pneumatique ou un vérin à vis entraîné par un moteur électrique. L'ensemble de support et de transport du bloc de moulage 4, constitué par le bras 5 et le chariot 7 mobile sur la poutre 8, permet de déplacer le bloc 4 entre une position de trempage à l'intérieur du bac 2 et une position de démoulage au-dessus d'un tapis transporteur 9 situé à côté du bac 2. Bien entendu, l'ensemble de support et de transport pourrait être réalisé sous une toute autre forme pour permettre des déplacements du bloc de moulage 4 conformément à sa fonction assumée dans l'installation 1. Selon l'invention, le bloc de moulage 4 est constitué d'un châssis porteur 10 qui est pourvu sur une face inférieure 11, d'au moins un et de préférence, plusieurs moules 12 saillants. Le châssis porteur 10 est adapté à l'extrémité du bras vertical 5, par une tête d'adaptation 13. Conformément à une première forme de réalisation du bloc portemoule 4, illustrée à la fig. 2, le châssis porteur 10 comporte une enceinte étanche 14 qui est délimitée par deux plaques parallèles, dites inférieure 15 et supérieure 16, liées par des entretroises 17 et raccordées à leur périphérie par un bandeau non représenté. La plaque inférieure 15 porte sur sa face externe, les moules saillants 12. Selon l'exemple illustré, chaque moule 12 est engagé dans un alésage complémentaire de la plaque inférieure 15 sur laquelle il est fixé à demeure par des moyens étanches de collage ou de soudure. Chaque moule 12 est creux et délimite une chambre 18 ouverte vers l'enceinte 14 pour définir avec cette dernière, un circuit étanche de passage d'un fluide réfrigérant comme cela apparaîtra par la suite. Conformément à sa fonction, chaque moule présente une face extérieure 12, qui possède un angle de dépouille adapté au démoulage des pièces à fabriquer. Enfin, chaque moule 12 possède des moyens 19 de sortie d'un fluide de démoulage qui débouchent à la surface externe du moule. Selon une forme de réalisation préférée, ces moyens de sortie 19 sont constitués par une chambre d'éjection 20 débouchant sur la face inférieure 122 du moule. Cette chambre d'éjection 20 est raccordée, par un conduit 21 traversant la chambre 18 et l'enceinte 14, à un circuit 22 de distribution du fluide de démoulage, ménagé dans une plaque 23 adaptée sur la plaque supérieure 16. Le circuit de distribution 22 et le conduit 21 de chaque moule définissent alors un circuit d'alimentation en fluide de démoulage distinct du circuit étanche 14, 18 pour le fluide réfrigérant. De préférence, la chambre d'éjection 20 est équipée, au niveau de la face inférieure 122, d'une grille de répartition 24. Le bloc de moulage 4 ainsi constitué est de préférence fixé de manière amovible sur la tête d'adaptation 13 au moyen, par exemple, de brides 25, associées à des éléments de visserie. Le circuit de refroidissement 14, 18 est raccordé à une source de fluide réfrigérant 26 par une canalisation 27 souple ou tout au moins déformable, de manière à pouvoir suivre les déplacements du bloc 4. De même, le circuit de distribution 22 est raccordé par une canalisation déformable 28 à une source 29 de fluide de démoulage. Afin de permettre un démontage rapide du bloc 4, le circuit de refroidissement 14, 18 et le circuit d'alimentation 23, 21 sont connectés à leur canalisation respective par des moyens 271, 281 de raccord amovible du type raccord rapide à clapet anti-fuite ou analogue. Une telle disposition de l'invention permet d'éviter des pertes de fluide réfrigérant pendant les opérations de changement du bloc de moulage. Enfin, l'installation 1 comporte un bloc de commande 30 raccordé par des lignes 31 à la source de fluide réfrigérant 26, à la source de fluide de démoulage 29, aux moyens de déplacement du bras 5 et du chariot 7, et au convoyeur 9, de manière à assurer le fonctionnement coordonné des différents éléments constitutifs de l'installation 1. Le bloc 30 assure de la manière suivante, le fonctionnement de l'installation 1, conformément au procédé selon l'invention. Les moules 12 du bloc 4 sont refroidis par la circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur du circuit de refroidissement 14, 18. Dans le cadre d'une application préférée de l'invention au moulage de pièces en chocolat, les moules 12 sont refroidis à une température, de préférence, comprise entre - 5 et + 50 C. Le fluide réfrigérant peut être constitué par de l'eau glycolée circulant en boucle fermée entre le bloc 4 et un échangeur 35 en relation avec un groupe frigorifique 36. La canalisation 27 définit alors un circuit d'amenée et un circuit de retour raccordés respectivement à une canalisation d'entrée et à une canalisation de sortie du circuit de refroidissement ménagé dans le châssis porteur 10. La circulation du fluide réfrigérant en boucle fermée dans un circuit étanche évite avantageusement des pertes de fluide réfrigérant et contribue donc à la réduction du coût d'exploitation de l'invention. Le bloc 4 est ensuite descendu par le bras 5, de manière à plonger les moules 12 refroidis dans le bac 2 contenant un bain de chocolat fondu maintenu à température idoine. Après ce trempage, le bloc 4 est relevé pour extraire les moules hors du bain et permettre la solidification, sur la surface externe des moules refroidis, d'une épaisseur de chocolat qui s'y est déposée. Cette solidification donne naissance à une coque en chocolat 37, tel que représentée en trait mixte à la fig. 2, autour du moule 12. Le bloc 4 est alors déplacé en translation horizontale par le chariot 7 pour être positionnée au-dessus du convoyeur 9. Puis, le bloc 4 est descendu de manière à placer les coques 37 en contact avec le tapis à l'arrêt du convoyeur 9. Le bloc 30 commande alors la source 29 de fluide de démoulage pour déclencher une injection de fluide qui est éjecté par la grille 24. Sous cette action, la coque 37 est désolidarisée du moule 12 et déposée sur le tapis du convoyeur 9. Le fluide de démoulage mis en oeuvre est de préférence mais non exclusivement, de l'air sec fourni à une pression, de préférence, comprise entre 1,5 x 105 et 5 x 105 Pa. Après démoulage, le bloc 30 interrompt l'injection de fluide de démoulage, déclenche le fonctionnement du convoyeur pour diriger les pièces moulées vers un poste de reprise et de traitement. Le bloc 30 commande ensuite le déplacement des moyens de support et de transport du bloc 4, de manière à assurer un nouveau cycle de fabrication de coques en chocolat. De manière préférée, lorsqu'il est souhaité fabriquer des pièces fines, les moules 12 subissent un égoutage à leur sortie du bain de matière fondue. A cette fin, l'installation comprend un dispositif 41 de mise en vibration du bloc 4, tel que par exemple un vibreur à excentrique ou analogue. Le bloc de commande 30 pilote alors le fonctionnement temporaire du dispositif 4l pour que les vibrations du bloc 4 soient maximales au moment de la sortie des moules hors du bain. Le fonctionnement du dispositif de mise en vibration est ensuite interrompu et l'installation poursuit son cycle de fonctionnnement comme cela a été décrit plus haut. Par ailleurs, la mise en oeuvre du dispositif 41 de mise en vibration n'est pas nécessaire lorsque les pièces à fabriquer doivent posséder une épaisseur relativement importante. Le procédé et l'installation de moulage par trempage conformes à l'invention présentent l'avantage d'assurer un refroidissement des moules au moyen d'un circuit étanche, de sorte qu'il est possible de recycler le fluide réfrigérant et donc de diminuer les coûts d'exploitation de l'installation 1. De plus, l'existence d'un circuit de refroidissement étanche autorise la mise en oeuvre d'un liquide réfrigérant qui présente une chaleur massique supérieure à celle d'un gaz et permet donc d'accélérer le refroidissement et l'absorption de la chaleur des pièces moulées, réduisant ainsi la durée globale d'un cycle de fabrication. Cette réduction autorise alors une augmentation de la cadence de l'installation ce qui contribue également à réduire son coût d'exploitation. Enfin, la dissociation du circuit de réfrigération et du circuit d'alimentation en fluide de démoulage entraînant une dissociation des fonctions des fluides mis en oeuvre par l'installation, autorise l'utilisation comme fluide de démoulage, d'un gaz qui ne doit pas être préalablement refroidi. Afin d'améliorer le refroidissement des moules 12, une variante du procédé prévoit d'assurer une circulation du fluide réfrigérant pendant le trempage, moment où l'apport en chaleur au niveau des moules est le plus important. Dans le même sens, une autre variante du procédé prévoit une circulation en continu du fluide réfrigérant. Bien entendu, quel que soit le mode de circulation du fluide réfrigérant retenu, le procédé selon l'invention assure le maintien des moules à une température adaptée pour permettre un moulage par trempage offrant les meilleures garanties d'efficacité et de qualité des pièces fabriquées. Selon une variante de réalisation du bloc 4 et afin d'assurer un meilleur rendement du circuit de refroidissement, le châssis 10 comporte une feuille 38 de matériau isolant interposée entre la plaque supérieure 16 et la plaque de répartition 23. De même, les côtés du bloc de moulage 4 et la face externe de la plaque inférieure 15 sont recouverts d'un matériau isolant 39 ne couvrant, bien entendu, pas les moules 12. La mise en oeuvre du matériau isolant et, notamment, la couverture partielle des faces extérieures du châssis 10, contribuent à réduire l'apparition d'un phénomène de condensation et éventuellement de givre à la surface de ce dernier. Or, la condensation et le givrage au sein de l'installation 1 entraînent des risques de dysfonctionnement de cette dernière et nuisent à la qualité des pièces fabriquées. La mise en oeuvre du matériau isolant contribue donc à fiabiliser le fonctionnement de l'installation et à en réduire par là même le coût d'exploitation. De même, pour renforcer l'efficacité du refroidissement des moules par la circulation du fluide réfrigérant, l'enceinte étanche 14 présente des perturbateurs 40 qui dévient le flux de fluide réfrigérant en direction des chambres 18 des moules, afin d'y favoriser le renouvellement dudit fluide réfrigérant. La fig. 3 présente une autre forme de réalisation du bloc de moulage qui diffère de celle illustrée à la fig. 2, en ce que les moules 12 sont portés par une plaque massive 41 à l'intérieur de laquelle sont définis des conduits d'amenée 42 et de retour 43 du fluide réfrigérant auxquels est reliée chaque chambre 18 des moules 12. La fig. 4 illustre une autre forme de réalisation du bloc de moulage 4 selon laquelle les moules 12 sont portés par une plaque massive 41 à l'intérieur de laquelle sont ménagés des canaux 44 formant le circuit étanche pour le fluide réfrigérant. Les moules pleins sont alors enchâssés dans un logement complémentaire de la plaque et présentent uniquement un conduit axial 45 d'alimentation des moyens de sortie 19 du fluide de démoulage. Selon cette variante, le refroidissement des moules est assuré par simple conduction thermique sans contact direct entre le moule et le fluide réfrigérant. Pour favoriser ce phénomène de conduction thermique, les moules 12 et la plaque massive porte-moule 41 sont réalisés en un matériau présentant un bon coefficient de conduction thermique, tel que par exemple un métal et plus particulièrement, de l'aluminium ou encore du cuivre. Par ailleurs, quelle que soit la forme de réalisation du bloc 4, les moules 12 sont réalisés dans un matériau présentant un coefficient de conduction thermique élevé. Dans les exemples ci-dessus, l'installation 1 est mise en oeuvre pour le moulage de pièces en chocolat. Bien entendu, cette installation pourrait être utilisée pour la mise en forme de toute matière se prêtant au moulage par trempage. De même, dans les exemples ci-dessus, le fluide de refroidissement est constitué par de l'eau glycolée mais ce fluide pourrait être de toute autre nature appropriée en fonction de la température à laquelle doivent être maintenus les moules. Ainsi, le circuit de refroidissement du bloc 4 pourrait constituer un évaporateur d'une machine frigorifique à l'intérieur duquel circulerait un fluide frigorigène. De même, le fluide de démoulage utilisé est de l'air sec comprimé, mais ce fluide pourrait également être constitué par un liquide ou un autre gaz selon la nature de la matière moulée. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Procédé de moulage par trempage du type consistant à - plonger ou à tremper temporairement dans un bain de matière fondue au moins un moule (12) refroidi par un fluide, - extraire le moule hors du bain, pour solidifier sur la surface externe du moule une épaisseur de matière formant une pièce moulée, - et à démouler la pièce en la soumettant à l'action d'un fluide sortant par au moins un orifice débouchant à la surface externe du moule, caractérisé en ce qu'il consiste - à refroidir le moule par la circulation, dans un circuit étanche (14, 18), d'un fluide réfrigérant, - et à démouler la pièce au moyen d'un fluide de démoulage fourni par un circuit d'alimentation distinct (22, 21) du circuit étanche pour le fluide réfrigérant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer la circulation du fluide réfrigérant au moins pendant le trempage du moule dans le bain. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer en continu la circulation du fluide réfrigérant. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer la circulation du fluide réfrigérant en boucle fermée et à refroidir le fluide réfrigérant au moyen d'un échangeur (35) en relation avec une installation frigorifique (36). 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fluide de démoulage est fourni pendant la phase de démoulage à une pression comprise entre 1,5 'c î05 et 5 x 105 Pa. 6 - Bloc de moulage pour une installation de moulage par trempage, du type comportant: - un châssis porteur (10) pourvu, sur une face inférieure, d'au moins un moule (12) saillant qui possède, au niveau de sa surface externe, des moyens (19) de sortie d'un fluide pour le démoulage, - un circuit de refroidissement dans lequel est destiné à circuler un fluide pour assurer le refroidissement du moule, - et un circuit d'alimentation en fluide des moyens de sortie, caractérisé en ce que - le circuit de refroidissement est conçu pour constituer un circuit étanche (14) destiné à être raccordé à une source (26) de fluide réfrigérant, - et en ce que le circuit d'alimentation (21, 22) forme un circuit distinct du circuit de refroidissement (14), et destiné à être raccordé à une source (29) de fluide de démoulage. 7 - Bloc de moulage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'adaptation amovibles du châssis sur un élément complémentaire (13) de l'installation de moulage, - des moyens (271, 281) de raccord amovibles, d'une part, du circuit de refroidissement (14) avec la source (26) de fluide réfrigérant et, d'autre part, du circuit d'alimentation (21, 22) avec la source (29) de fluide de démoulage. 8 - Bloc de moulage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (14) possède une canalisation d'entrée et une canalisation de sortie toutes deux destinées à être raccordées avec la source de fluide réfrigérant pour permettre une circulation en boucle de ce dernier. 9 - Bloc de moulage selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moules creux, chaque moule présentant une chambre (18) qui communique avec le circuit de refroidissement (14) ménagé dans le châssis. 10 - Bloc de moulage selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moules pleins. il - Bloc de moulage selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que les moyens (19) de sortie du fluide de démoulage sont constitués par un conduit (21) présenté par le moule et raccordé, d'une part, au circuit d'alimentation (22) et, d'autre part, à une chambre d'éjection (20) obturée au niveau de la surface externe inférieure du moule par une grille de répartition (24). 12 - Bloc de moulage selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le châssis porteur (10) est au moins partiellement recouvert d'un isolant (39), ne couvrant pas les moules, pour limiter l'apparition d'un phénomène de condensation à la surface externe du châssis. 13 - Installation de moulage par trempage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc de moulage (4) selon l'une des revendications 6 à 12. 14 - Installation de moulage par trempage selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble de support et de déplacement du bloc de moulage (4), constitué par un chariot mobile (7) asservi en translation horizontale, qui porte un bras mobile (5) asservi en translation verticale et pourvu de moyens (13) d'adaptation du bloc (4).