Brevet FR2793713A1 — publié le 20001124

L'invention concerne une installation d'enduisage de noyaux de fonderie avec un enduit aqueux, du type comportant une cuve destinée à contenir un bain d'enduit aqueux et équipée d'un agitateur dudit bain et de moyens d'évacuation dudit bain, des moyens pour amener un noyau de fonderie à enduire au-dessus dudit bain, le tremper dans ledit bain, le remonter après trempage et l'évacuer, et un dispositif de commande desdits moyens. Il est connu de l'homme du métier que l'utilisation d'enduits sur des noyaux ou des moules de fonderie permet d'améliorer la résistance thermique du moule ou du noyau, d'assurer la qualité de la pièce moulée et de contribuer à la qualité de la peau de la pièce issue du moulage. L'enduction permet ainsi de diminuer le taux de rebut et d'améliorer l'état de surface des pièces coulées. La présence de défauts dus aux interactions sable-métal accroît de manière sensible les coûts des opérations de finissage, en l'absence d'enduction, et ne répond pas aux exigences des clients des fonderies. Actuellement, la plupart des enduits utilisés sont à base d'alcool, et les procédés d'enduction entraînent des émanations de composés organiques volatils préjudiciables à l'environnement. C'est pourquoi on essaye de plus en plus de remplacer les enduits à base d'alcool par des enduits à base aqueuse. Mais les enduits à base aqueuse sont plus difficiles à mettre en oeuvre, notamment pour l'enduisage des noyaux, et il n'existe pas, à l'heure actuelle, de moyens de contrôle et de régulation qui permettent de garantir en temps réel et d'une manière automatique la maîtrise du procédé d'enduction dans une installation d'enduisage de noyaux. L'invention s'est donné pour but de proposer une installation d'enduisage de noyaux telle que définie en introduction qui permette de garantir une qualité constante de la couche revêtant le noyau après trempage en fonction des caractéristiques du noyau à enduire et du type d'enduit aqueux utilisé, en assurant l'homogénéité de l'épaisseur, l'absence de coulures et l'absence de gouttes. Ce but est atteint selon l'invention à l'aide de moyens permettant de mesurer en permanence les propriétés rhéologiques de l'enduit contenu dans la cuve et des moyens permettant de réguler par apport d'eau et/ou d'enduit pâteux les propriétés rhéologiques de l'enduit du bain. L'installation selon l'invention est donc caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre: - des moyens de mesure de la viscosité dudit bain, susceptibles de fournir des signaux représentatifs de la viscosité, - des moyens de mesure du niveau dudit bain, susceptibles de fournir des signaux représentatifs du niveau, - un mélangeur statique relié à une réserve d'enduit primaire et à une source d'eau et susceptible de délivrer de l'enduit aqueux dans ladite cuve, - des moyens de délivrance d'un débit d'enduit primaire de ladite réserve vers ledit mélangeur statique, - des moyens de délivrance d'un débit d'eau de ladite source d'eau vers ledit mélangeur statique, et - des moyens de calcul reliés auxdits moyens de délivrance d'un débit d'enduit primaire, auxdits moyens de délivrance d'un débit d'eau et auxdits moyens d'évacuation, et recevant en permanence les signaux fournis par lesdits moyens de mesure de la viscosité et lesdits moyens de mesure du niveau, lesdits moyens de calcul étant susceptibles de mettre en fonction - lesdits moyens de délivrance d'un débit d'enduit primaire lorsque la viscosité mesurée est inférieure à une valeur minimale donnée, - lesdits moyens de délivrance d'un débit d'eau lorsque la viscosité mesurée est supérieure à une valeur maximale donnée, - lesdits moyens de délivrance d'un débit d'enduit et lesdits moyens de délivrance d'un débit d'eau lorsque le niveau mesuré est inférieur à une valeur minimale donnée, et - lesdits moyens d'évacuation lorsque le niveau mesuré est supérieur à une valeur maximale donnée. Les moyens de calcul permettent ainsi de maintenir la viscosité et le niveau du bain dans des plages de valeurs aussi étroites que l'on veut. Le dispositif de commande assure les séquences de déplacement du noyau à traiter selon un cadencement prédéterminé, fonction des caractéristiques du noyau et de l'enduit utilisé afin, notamment, d'éviter des coulures ou des gouttes lors de la remontée du noyau. Les caractéristiques rhéologiques d'un enduit aqueux variant sensiblement en fonction de la température, la cuve est équipée, de préférence, d'une sonde de température pour mesurer la température du bain et de moyens de chauffage susceptibles de maintenir la température du bain dans une plage de température déterminée, la sonde de température délivrant des signaux représentatifs de la température mesurée à un automate susceptible d'agir sur les moyens de chauffage. Ces moyens de chauffage comportent avantageusement un circuit à eau équipé d'une pompe de circulation et d'un radiateur électrique commandés par l'automate. Les moyens de mesure du niveau du bain comportent, de préférence, un dispositif de type sans contact installé au-dessus de la cuve. L'organe de calcul est relié à l'organe de commande afin de permettre le réglage de la profondeur du trempé du noyau en fonction de la mesure du niveau. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'une partie de l'installation selon l'invention, qui montre la cuve contenant le bain, les circuits d'apport d'eau et d'enduit primaire, le circuit de réchauffage du bain, et les moyens de contrôle et de régulation de l'ensemble; la figure 2 est une vue latérale de l'installation qui montre plus précisément les moyens de manutention d'un noyau à traiter; et la figure 3 montre les séquences d'instructions du programme de gestion des moyens de contrôle et de régulation de l'installation. Les figures 1 et 2 montrent schématiquement une installation d'enduisage de noyaux de fonderie 1 que l'on plonge dans un bain 2 d'un enduit aqueux contenu dans une cuve 3, à l'aide d'un dispositif 4 qui permet d'amener le noyau à traiter au-dessus de la cuve 3, le plonger dans le bain 2, le remonter après trempage, puis l'évacuer vers un poste de séchage. Le dispositif 4 comporte un chariot 5 susceptible de se déplacer sur des rails 6 entre un poste 7 d'arrivée et d'évacuation de noyaux et le dessus de la cuve 3, ce chariot 5 supportant un grappin 8 de préhension des noyaux 1, mobile verticalement. De préférence, le chariot 5 se déplace perpendiculièrement aux rails 6, sur un support mobile sur les rails 6. Le chariot 5 et le grappin 8 sont actionnés par des moteurs Sa et 8a commandés par un dispositif de commande 9 qui assure le déplacement du noyau 1 au cours d'un cycle de fonctionnement selon un cadencement prédéterminé qui est fonction des caractéristiques des noyaux à traiter et du type d'enduit utilisé. Les vitesses de descente du noyau 1 dans la cuve et de remontée du noyau 1 sont notamment calculées de manière à éviter des coulures et des gouttes sur le noyau enduit et à assurer l'homogénéité de l'épaisseur de la couche d'enduit. Ces vitesses peuvent être calculées par un organe de calcul associé au dispositif de commande 9 en fonction de valeurs de consigne dépendant du type de noyau 1 à traiter et du type d'enduit aqueux utilisé. Le poste 7 d'arrivée et d'évacuation des noyaux comporte une table tournante 10 dont la rotation est commandée par le dispositif de commande 9. Le fond de la cuve 3 est équipé d'un agitateur 11 entraîné par un moteur 12. La forme et les dimensions de l'agitateur 11 sont choisies pour garantir une homogénéité de la tenue en suspension du bain 2 d'enduit dans la cuve 3. La cuve 3 est équipée d'un rhéomètre 13 permettant une circulation de l'enduit entre la paroi interne de la cuve 3 et le système de mesure et fournissant des signaux électriques représentatifs de la mesure de la viscosité du bain 2. Au-dessus de la cuve 3 est monté un capteur 14 pour mesurer le niveau du bain 2 dans la cuve 3. Ce capteur 14, sans contact avec le bain, est du type ultrasons, radar ou optique et fournit des signaux électriques représentatifs de la valeur du niveau du bain 2. La cuve 3 est en outre équipée d'une sonde de température 15 pour mesurer la température du bain 2. Cette sonde 15 fournit également des signaux électriques représentatifs de la mesure de température. Des moyens d'évacuation 16 du bain 2 sont prévus au fond de la cuve 3. Le rhéomètre 13 et le capteur de niveau 14 sont reliés à un organe de calcul 17 servant à réguler, par apport d'eau et/ou d'enduit pâteux primaire, les propriétés rhéologiques du bain 2 et à réguler le niveau du bain 2 dans la cuve 3 par suite de la consommation d'enduit. La sonde de température 15 est reliée au même organe de calcul 17 ou à un automate indépendant afin de permettre le maintien du bain 2 dans une plage de température donnée. L'organe de calcul 17 peut évidemment être commun à ou relié à l'organe de calcul associé au dispositif de commande 9 afin que ce dernier puisse tenir compte du niveau du bain 2. Des moyens 20 sont prévus pour permettre un apport d'eau et/ou d'enduit primaire dans la cuve 3 lorsque la viscosité du bain 2 se trouve en dehors d'une plage de viscosité prédéterminée. Un mélangeur statique 21 est raccordé à une source d'eau 22 par un conduit 23 sur lequel sont montés en série un adoucisseur d'eau 24, une vanne d'arrêt manuel 25, une vanne 26 électrique qui est sous le contrôle de l'organe de calcul 17, une vanne 27 régulatrice de pression et un clapet anti retour 28, et à une réserve 30 d'enduit pâteux primaire par un conduit 31 sur lequel sont montées en série une pompe 32 actionnée par un moteur commandé par l'organe de calcul 17 et une vanne d'arrêt 33. Le mélangeur statique 21 est relié à la cuve 3 par un conduit de délivrance d'enduit 34. L'ouverture de la vanne électrique 26 par l'organe de calcul 17 entraîne un apport d'eau dans la cuve. La mise en route de la pompe 32 par l'organe de calcul 17 permet un apport d'enduit pâteux dans la cuve 3. La cuve 3 comporte une double paroi qui délimite une chambre étanche 40 raccordée à un circuit externe 41 sur lequel sont montés en série une pompe de circulation 42, un radiateur électrique 43 commandé par l'organe de calcul 17, et une vanne 44 régulatrice de pression. La chambre 40 et le circuit 41 contiennent une eau réchauffée par le radiateur 43 et servant à maintenir le bain 2 à une température sensiblement constante. Le circuit externe 41 est raccordé à la source d'eau 22 en aval de la pompe de circulation au moyen d'une vanne à trois voies 45 et comporte une deuxième vanne à trois voies 46, ces vannes 45 et 46 permettant la vidange du circuit 41 ou le remplissage de ce circuit en eau de chauffage. L'organe de calcul 17, qui est par exemple un automate programmable, comporte une séquence d'instructions permettant la lecture des signaux électriques fournis par le rhéomètre 13, le capteur 14 de niveau, et la mise en fonction de la pompe 32 de délivrance d'enduit primaire, de la vanne électrique 26 d'apport d'eau, des moyens d'évacuation 16 en fonction de la mesure de la viscosité et de la mesure de niveau. La figure 3 montre l'ordinogramme de la séquence d'instructions. Lorsque la mesure du niveau H (instruction 101) est supérieure à une valeur maximale H max, l'organe de calcul met en fonction les moyens d'évacuation 16 (instruction 102). Lorsque la mesure du niveau H (instruction 103) est inférieure à une valeur minimale H min, l'organe de calcul 17 met en fonction, la pompe 32 (instruction 105) et la vanne électrique 26 (instruction 104) pendant une durée fonction du volume d'enduit manquant dans la cuve, puis met en fonction l'agitateur 11 pendant une durée prédéterminée (instruction 106). Lorsque le niveau du bain est compris entre la valeur minimale (H min) et la valeur maximale (H max), l'organe de calcul 17 arrête les moyens d'évacuation 16 (instruction 107), puis mesure la viscosité V du bain 2 (instruction 108). Si la viscosité V est inférieure à une valeur minimale (V min) (instruction 109), l'organe de calcul 17 met en fonction la pompe 32 (instruction 110) pendant une durée calculée, puis met en fonction l'agitateur 11 pendant une durée donnée (instruction 111). Si la viscosité V est supérieure à une valeur maximale (V max) (instruction 112), l'organe de calcul 17 met en fonction la vanne électrique 26 (instruction 113) et l'agitateur 11 (instruction 114). Si la viscosité V est comprise entre la valeur minimale V min et la valeur maximale V max, l'organe de calcul 17 permet au dispositif de commande 9 de réaliser une immersion d'un noyau 1 dans le bain 2 (instruction 115). La valeur du niveau H peut être transmise au dispositif de commande 9 afin que ce dernier puisse régler la hauteur du trempé. La valeur de la viscosité V peut être également transmise au dispositif de commande 9 afin que ce dernier puisse régler les vitesses de trempé et de remonter afin d'éviter des coulures ou des gouttes sur le noyau 1 traité dans le cycle. REVENDICATIONS 1. Installation d'enduisage de noyaux de fonderie avec un enduit aqueux, du type comportant une cuve (3) destinée à contenir un bain (2) d'enduit aqueux et équipée d'un agitateur (11) dudit bain et de moyens d'évacuation (16) dudit bain, des moyens pour amener un noyau de fonderie à enduire au-dessus dudit bain, le tremper dans ledit bain, le remonter après trempage et l'évacuer, et un dispositif de commande desdits moyens, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre: - des moyens de mesure (13) de la viscosité dudit bain (2), susceptibles de fournir des signaux représentatifs de la viscosité, - des moyens de mesure (14) du niveau dudit bain, susceptibles de fournir des signaux représentatifs du niveau, - un mélangeur statique (21) relié à une réserve (30) d'enduit primaire et à une source d'eau (22) et susceptible de délivrer de l'enduit aqueux dans ladite cuve, - des moyens de délivrance (32) d'un débit d'enduit primaire de ladite réserve (30) vers ledit mélangeur statique (21), - des moyens de délivrance (26) d'un débit d'eau de ladite source d'eau (22) vers ledit mélangeur statique (21), et - des moyens de calcul (17) reliés auxdits moyens de délivrance (32) d'un débit d'enduit primaire, auxdits moyens de délivrance (26) d'un débit d'eau et auxdits moyens d'évacuation (16), et recevant en permanence les signaux fournis par lesdits moyens de mesure (13) de la viscosité et lesdits moyens de mesure (14) du niveau, lesdits moyens de calcul (17) étant susceptibles de mettre en fonction - lesdits moyens de délivrance (32) d'un débit d'enduit primaire lorsque la viscosité mesurée est inférieure à une valeur minimale donnée, - lesdits moyens de délivrance (26) d'un débit d'eau lorsque la viscosité mesurée est supérieure à une valeur maximale donnée, - lesdits moyens de délivrance (32) d'un débit d'enduit et lesdits moyens de délivrance (26) d'un débit d'eau lorsque le niveau mesuré est inférieur à une valeur minimale donnée, et - lesdits moyens d'évacuation (16) lorsque le niveau mesuré est supérieur à une valeur maximale donnée. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la cuve (3) est équipée d'une sonde de température (15) pour mesurer la température du bain (2) et de moyens de chauffage (43) susceptibles de maintenir la température du bain dans une plage de température déterminée, la sonde de température (15) délivrant des signaux représentatifs de la température mesurée à un automate susceptible d'agir sur les moyens de chauffage (43). 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens de chauffage (43) comportent un circuit à eau (41) équipé d'une pompe de circulation (42) et d'un radiateur (44) électrique commandés par l'automate. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les moyens de mesure (14) du niveau du bain comportent un dispositif de type sans contact installé au-dessus de la cuve. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'organe de calcul (17) est relié à l'organe de commande afin de permettre le réglage de la profondeur du trempé du noyau en fonction de la mesure du niveau.