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"Méthode et dispositif de production de faïences" L'invention concerne une méthode et un dispositif de production de pièces en matériau céramique, telles que cuvettes de W. C.. réservoirs de chasse d'eau, lavabos. etc.
L'un des problèmes majeurs rencontrés dans la production de pièces en matériau céramique réside dans le nombre de pièces défectueuses produites. Pour parvenir à un fonctionnement efficace. il est primordial que le taux de pièces de rebut soit réduit au minimum. Vu le grand nombre d'étapes qu'implique la production d'une pièce en céramique. il est également primordial de détecter les défauts de tout type et d'éliminer les produits défectueux au stade le plus précoce possible du processus de production.
La présente invention est destinée à fournir une méthode et un dispositif améliorés pour la production de pièces de faïence présentant un minimum de défauts.
Dans cette invention, la méthode fournie pour la production d'objets en matériau céramique comporte les étapes suivantes : - préparation de la barbotine pour le façonnage d'une pièce en matériau céramique : - acheminement de la barbotine dans une conduite principale faisant le tour d'un local de coulage. qui est doté de plusieurs postes de coulage ;
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- acheminement de la barbotine de la conduite principale au réservoir de tête individuel surplombant chaque poste de coulage ; - acheminement de la barbotine depuis les réservoirs de tête individuels jusqu'à un moule en empêchant que l'air circule de manière significative dans les alentours des postes de coulage individuels jusqu'à ce que la pellicule externe de la barbotine ait séché dans le moule.
- circulation d'air autour du poste de coulage pour assurer le durcissement du matériau dans le moule : - démoulage de la pièce de faïence ; - pose de la pièce de faïence sur un lit fluidisé jouxtant les postes de coulage individuels ; - acheminement de l'air réchauffé par l'intermédiaire d'une conduite principale traversant le local de coulage ; - acheminement, comme requis, de l'air réchauffé jusqu'aux canalisations d'air individuelles jouxtant les postes de coulage ; - acheminement de l'air réchauffé venant des canalisations d'air individuelles vers les pièces de faïence durant le séchage préliminaire sur lit fluidisé ; - contrôle du débit de l'air sur les pièces de faïence durant le séchage préliminaire sur lit fluidisé ; - séchage des pièces de faïence : - inspection des pièces de faïence séchées ;
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- application d'un émail sur les pièces de faïence : et - cuisson des pièces de faïence.
La présente invention fournit également des pièces de céramique chaque fois qu'elles sont produites en utilisant la méthode et/eu le dispositif de l'invention.
On comprendra plus clairement la présente invention à partir de la description suivante. qui n'est fournie qu'à titre d'exemple, en référence aux dessins qui l'accompagnent et dans lesquels : - la fig. 1 est un bloc-diagramme d'une méthode de production d'un objet en matériau céramique selon la présente invention : - la fig. 2 est une vue en perspective du dispositif utilisé dans cette méthode : - la fig. 3 est une vue en plan du dispositif :
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- la fig. 4 est une vue en perspective d'un détail du dispositif de c la fig. 3 : - la fig. 5 est une vue de profil du dispositif dans une position d'utilisation : - la fig. 6 est une vue en perspective d'un détail du dispositif : - la fig. 7 est une vue en coupe transversale d'un détail du dispositif :
- la fi2 :. 8 est une vue terminale du détail de la fig. 7 :
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- la fis. 9 es : une vue de profil et en élévation du dispositif en cours d'utilisation. : er -la fig. 10 est une vue en perspective d'un autre détail du dispositif.
Par rapport aux dessins, en commençant par la fig. 1. la méthode de production d'un objet en matériau céramique selon la présente invention comprend tout d'abord les étapes de la préparation d'une barbOtine pour le coulage de la faïence. Les matériaux bruts pour la barbotine consistent en argile (1), kaolin (2), syénite néphéline (3) et sable siliceux (4). qui sont utilisés dans des proportions pondérales d'environ 25 %. Pour préparer la barbotine, l'argile est liquéfiée et vieillie pendant une dizaine de jours dans un réservoir de stockage. Le sable est broyé, trituré et liquéfié avant d'être stocké dans une réservoir souterrain distinct.
L'argile et le sable liquides sont pompés dans un réservoir de mélange (4) et l'on y ajoute le kaolin et la syénite néphéline. Durant quelque deux heures et demie. cette mixture est mélangée par agitation permanente dans le réservoir (4). La barbotine ainsi formée passe alors par des filtres (5). pour éliminer les particules et grumeaux de grande taille. et par un électro-aimant (6). pour en retirer tous les matériaux qui y sont présents. La barbotine est alors acheminée dans un grand réservoir de stockage souterrain (7) puis. de là. dans les réservoirs individuels de vieillissement (3). souterrains eux aussi. Une fois préparée, la barbotine est stockée et vieillie durant une semaine environ.
La barbotine vieillie est alors acheminée par une conduite principale faisant le tour d'un local de coulage. qui est doté de plusieurs postes de coulage flO). La conduite principale à barbotine forme une boucle est la barbotine est pompée dans un branchement d'entrée et tout le long d'un branchement de retour : pour éviter des chutes de pression dans la conduite principale, la barbctine est enlevée du côté de retour de cette conduite. La barbctine est acheminée dans un des réservoirs de tête ou
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d'acheminement individuels (12) jouxtant les postes de coulage (10). Les réservoirs de tête (12) sont montés à une hauteur réglable selon le poids d'alimentation en barbotine par gravité qui est désiré. Deux procédés de coulage sont utilisés dans le local de coulage.
Un procédé de remplissage semi-automatique ou en batterie est utilisé pour la fabrication de pièces de faïence de taille réduite, pour lesquelles la barbotine est acheminée dans le moule à une pression relativement basse. comprise entre 18 et 22 psi. Pour fabriquer des pièces en faïence de taille plus importante. on recourt à une technique de coulée, la barbotine étant pompée dans le moule à une pression d'environ 100 psi.
Dans la phase de coulage (15), la barbotine est pompée dans des moules, où elle séjourne entre 70 et 120 minutes. durant lesquelles il n'y a pas de circulation d'air dans l'espace de coulage jouxtant les moules. On évite toute circulation d'air significative dans les alentours du moule pour permettre à la pellicule externe de la barbotine de sécher dans le moule. Après cette étape, on fait circuler de l'air autour du poste de coulage pour faire durcir le matériau dans le moule. On démoule alors la faïence brute en en éliminant les bourrelets et en y pratiquant les ouvertures : après deux heures, la pièce moulée est enlevée et déposée sur un lit fluidisé.
Les pièces de faïence sont placées sur un lit fluidisé jouxtant chaque poste de coulage. de l'air réchauffé étant acheminé jusqu'à elles pour une étape de séchage préliminaire ou séchage sur lit fIuidisé (19) : elles sont ensuite transférées dans un local de séchage (20) où elles sont conservées à la température d'environ 700 C pour une période de 24 à 48 heures environ. La pièce de faïence subit alors une inspection (21). au cours de laquelle la matière superflue est éliminée par une soufflerie d'air tandis que de l'huile de paraffine est appliquée sur la surface externe de la
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aire pièce en faïence pour faire ressortir toutes les fissures qui pourraient s'y trouver.
L'émail est alors vaporisé (étape 22) et séché (étape 23 J. Au cours de l'étape 24. les pièces de faïence
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séchées et émaillées sont emmagasinées dans un four où elles sont cuites. Après cuisson. les pièces de faïence subissent une inspection (contrôle de qualité, étape 25) et les produits qui satisfont aux tests de contrôle de qualité sont emballés et livrés aux clients comme requis. Les excédents de barbotine provenant du coulage (étape 15) sont recyclés au travers des filtres (5).
On sera bien conscient du fait que la production de pièces de céramique selon la présente invention comporte un grand nombre d'étapes et qu'il est primordial pour l'efficacité du fonctionnement de s'assurer de ce que le taux de pièces de rebut soit maintenu à un niveau minimal. tout en produisant les pièces de faïence à un rythme aussi rapide que possible.
Nos importants efforts de recherche et développement nous ont permis de découvrir que le séchage sur lit fluidisé ou séchage préliminaire (étape 19) constitue une étape particulièrement critiques dans cette méthode. Pour un séchage sur lit fluidisé d'une efficacité maximale. il est primordial de faire en sorte que l'air chauffé soit acheminé jusqu'aux lits fluidisés dans des temps et des quantités adéquats. de manière à assurer un séchage des pièces de faïence qui soit aussi rapide que possible et évite un surséchage tendant à provoquer des défauts importants. Nous avons développé à cet effet un système à air réchauffé qu'illustrent les fig. 2 à 10.
Le système à air réchauffé comprend une première conduite d'air principale (30). une seconde conduite d'air principale (31) et des unités à radiateur et à soufflerie (32. 33, 34). qui sont placées en fonction des canalisations 30 et 31 pour acheminer à travers celles-ci de l'air réchauffé à une température uniforme. Le débit de
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l'air provenant des unités à radiateur et soufflerie (32, 33. 34) est contrôlé par les vannes qui leur sont associées (32a, 34a. 33a) puis. entre les conduites principales 30 et 3 L par d'autres vannes (30a et 31a).
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Les importantes surfaces de coulage et de séchage sur lit fluidisé (10) s'étendent perpendiculairement par rapport aux conduites d'air principales qui leur fournissent de l'air réchauffé. Les conduites d'air principales 30 et 31 sont dotées de branchements associés
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(35 et 36) par l'intermédiaire desquels les canalisations à air locales (37 et 38 respectivement) reçoivent de l'air. Comme décrit plus en détail ci-après. le débit de l'air qui se dirige vers les canalisations 37 et 38 et vient respectivement des branchements 35 et 36. est contrôlé respectivement par les vannes à commande manuelle 39 et 40.
Dans le cas présent, chacune des canalisations à air locales 37 et 38 est fabriquée dans une matière plastique tubulaire et souple et, comme on le verra particulièrement bien dans les fig. 7 et 8, est dotée de plusieurs trous de sortie d'air (45) qui sont disposés longitudinalement à intervalle régulier et à travers lesquels l'air est dirigé vers les lits fluidisés.
Si l'on se réfère plus particulièrement à la fig. 7. la canalisation d'air tubulaire en plastique (37) est montée sur un manchon (50) qui est lui-même monté de manière rotative sur l'embout (51) du branchement associé (35 et 36) et une manette (53) est attachée au manchon (54) pour assurer la rotation du manchon (50) et. partant, du tube de plastique souple (37) qui se rapporte à l'embout (51). de manière à diriger le flux d'air provenant des sorties (45) pratiquées dans le tube souple (37) sur les lits fluidisé selon l'angle désiré durant les divers stades du séchage préliminaire sur lit fluidisé.
Ainsi, les conduits souples peuvent être disposés de façon à diriger le flux d'air sur les pièces de faïence selon n'importe quel angle désiré ou par-dessus les pièces, de manière à fournir un rideau global d'air réchauffé qui ne vienne pas directement en contact avec les pièces de faïence. Les fig. 8 et 9
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illustrent sous forme de diagrammes diverses positions des sorties d'air (45).
De par leur flexibilité, les canalisations d'air locales (37) et (38) peuvent se placer aisément dans toute position désirée. Ainsi. il est aisé de les relever au-dessus des lits de coulage et des lits fluidisés durant le coulage, puis de les abaisser au niveau de ces lits lors du séchage préliminaire sur lit fluidisé. La corde/fil souple (55) traverse les tubes souples en plastique 37 et 38 pour faciliter l'élévation ou l'abaissement désirés des canalisations d'air locales, une des extrémités de la corde étant attachée à l'embout (51) tandis que l'autre traverse le côté opposé du conduit souple par l'intermédiaire d'une poulie (56) et s'enroule autour du point de montage désiré (57,58).
L'invention ne se limite pas aux réalisations décrites ci-dessus mais peut être modifiée dans sa structure comme dans ses détails.
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"Method and device for producing earthenware" The invention relates to a method and a device for producing parts made of ceramic material, such as WC bowls, flush tanks, sinks. etc.
One of the major problems encountered in the production of parts made of ceramic material lies in the number of defective parts produced. To achieve efficient operation. it is essential that the rate of scrap parts is kept to a minimum. Given the large number of stages involved in the production of a ceramic piece. it is also essential to detect faults of all types and eliminate defective products at the earliest possible stage in the production process.
The present invention is intended to provide an improved method and device for the production of earthenware pieces having a minimum of defects.
In this invention, the method provided for the production of objects made of ceramic material comprises the following steps: - preparation of the slip for the shaping of a piece of ceramic material: - routing of the slip in a main pipe going around 'a casting room. which has several pouring stations;
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- routing of the slip from the main pipe to the individual head tank overhanging each pouring station; - routing of the slip from the individual head tanks to a mold by preventing air from circulating significantly around the individual pouring stations until the external film of the slip has dried in the mold .
- air circulation around the casting station to ensure the hardening of the material in the mold: - demolding of the earthenware piece; - Laying the piece of earthenware on a fluidized bed adjoining the individual pouring stations; - routing of the heated air via a main pipe passing through the casting room; - routing, as required, of the heated air to the individual air ducts adjoining the pouring stations; - routing of the heated air from the individual air ducts to the earthenware pieces during the preliminary drying on a fluidized bed; - control of the air flow on the earthenware pieces during the preliminary drying on a fluidized bed; - drying of the earthenware pieces: - inspection of the dried earthenware pieces;
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- application of an enamel on the pieces of earthenware: and - firing of the pieces of earthenware.
The present invention also provides ceramic pieces whenever they are produced using the method and / or device of the invention.
The present invention will be understood more clearly from the following description. which is provided only by way of example, with reference to the accompanying drawings and in which: - fig. 1 is a block diagram of a method of producing an object made of ceramic material according to the present invention: FIG. 2 is a perspective view of the device used in this method: - fig. 3 is a plan view of the device:
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- fig. 4 is a perspective view of a detail of the device in FIG. 3: - fig. 5 is a side view of the device in a position of use: FIG. 6 is a perspective view of a detail of the device: FIG. 7 is a cross-sectional view of a detail of the device:
- fi2:. 8 is an end view of the detail of FIG. 7:
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- the fis. 9 es: a side view and elevation of the device in use. : er-fig. 10 is a perspective view of another detail of the device.
In relation to the drawings, starting with fig. 1. the method of producing an object made of ceramic material according to the present invention comprises first of all the steps of preparing a barbOtine for pouring earthenware. The raw materials for the slip consist of clay (1), kaolin (2), nepheline syenite (3) and silica sand (4). which are used in weight proportions of about 25%. To prepare the slip, the clay is liquefied and aged for ten days in a storage tank. The sand is crushed, crushed and liquefied before being stored in a separate underground tank.
Liquid clay and sand are pumped into a mixing tank (4) and kaolin and nepheline syenite are added. For some two and a half hours. this mixture is mixed by permanent stirring in the tank (4). The slip thus formed then passes through filters (5). to remove large particles and lumps. and by an electromagnet (6). to remove all the materials there. The slip is then transported to a large underground storage tank (7) then. of the. in the individual aging tanks (3). underground too. Once prepared, the slip is stored and aged for about a week.
The aged slip is then conveyed by a main pipe going around a casting room. which has several pouring stations flO). The main slip line forms a loop and the slip is pumped into an inlet connection and all along a return connection: to avoid pressure drops in the main pipe, the barbctine is removed from the return side of this conduct. The barbctin is conveyed in one of the head tanks or
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individual routing (12) adjoining the pouring stations (10). The head tanks (12) are mounted at an adjustable height according to the desired gravity feed weight. Two casting methods are used in the casting room.
A semi-automatic or battery filling process is used for the manufacture of earthenware pieces of reduced size, for which the slip is conveyed in the mold at a relatively low pressure. between 18 and 22 psi. To make larger earthenware pieces. a casting technique is used, the slip being pumped into the mold at a pressure of approximately 100 psi.
In the casting phase (15), the slip is pumped into molds, where it stays between 70 and 120 minutes. during which there is no air circulation in the pouring space adjoining the molds. Avoid any significant air circulation around the mold to allow the outer film of the slip to dry in the mold. After this step, air is circulated around the casting station to harden the material in the mold. The crude earthenware is then removed from the mold by eliminating the beads and making the openings there: after two hours, the molded part is removed and placed on a fluidized bed.
The pieces of earthenware are placed on a fluidized bed adjoining each pouring station. heated air being conveyed to them for a preliminary drying step or drying on a fluidized bed (19): they are then transferred to a drying room (20) where they are kept at the temperature of about 700 ° C. for a period of approximately 24 to 48 hours. The piece of earthenware then undergoes an inspection (21). during which the superfluous material is removed by an air blower while paraffin oil is applied to the external surface of the
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tiled part area to highlight any cracks that may be there.
The enamel is then vaporized (step 22) and dried (step 23 J. During step 24. the earthenware pieces
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dried and enameled are stored in an oven where they are baked. After cooking. the earthenware pieces are inspected (quality control, step 25) and products that pass the quality control tests are packaged and delivered to customers as required. The excess slip from the casting (step 15) is recycled through the filters (5).
It will be well aware of the fact that the production of ceramic pieces according to the present invention involves a large number of steps and that it is essential for the efficiency of the operation to ensure that the rate of scrap pieces is maintained at a minimum level. while producing the earthenware pieces as quickly as possible.
Our significant research and development efforts have enabled us to discover that drying on a fluidized bed or preliminary drying (step 19) constitutes a particularly critical step in this method. For drying on a fluidized bed with maximum efficiency. it is essential to ensure that the heated air is conveyed to the fluidized beds in adequate times and quantities. so as to dry the earthenware pieces as quickly as possible and avoid overdrying, which tends to cause major defects. To this end, we have developed a heated air system illustrated in figs. 2 to 10.
The heated air system includes a first main air line (30). a second main air line (31) and radiator and blower units (32, 33, 34). which are placed as a function of the pipes 30 and 31 to convey through them air heated to a uniform temperature. The flow of
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the air coming from the radiator and blower units (32, 33. 34) is controlled by the valves which are associated with them (32a, 34a. 33a) then. between the main pipes 30 and 3 L by other valves (30a and 31a).
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The large pouring and drying surfaces on a fluidized bed (10) extend perpendicular to the main air ducts which supply them with heated air. Main air lines 30 and 31 have associated connections
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(35 and 36) through which the local air lines (37 and 38 respectively) receive air. As described in more detail below. the air flow which goes to the pipes 37 and 38 and comes respectively from the connections 35 and 36. is controlled respectively by the manually operated valves 39 and 40.
In the present case, each of the local air lines 37 and 38 is made of a tubular and flexible plastic material and, as will be seen particularly clearly in FIGS. 7 and 8, is provided with several air outlet holes (45) which are arranged longitudinally at regular intervals and through which the air is directed towards the fluidized beds.
If we refer more particularly to FIG. 7. the plastic tubular air duct (37) is mounted on a sleeve (50) which is itself rotatably mounted on the end piece (51) of the associated branch (35 and 36) and a handle (53 ) is attached to the sleeve (54) to rotate the sleeve (50) and. hence, the flexible plastic tube (37) which relates to the nozzle (51). so as to direct the air flow from the outlets (45) made in the flexible tube (37) on the fluidized beds at the desired angle during the various stages of the preliminary drying on a fluidized bed.
Thus, the flexible ducts can be arranged so as to direct the air flow on the earthenware pieces at any desired angle or over the pieces, so as to provide an overall curtain of heated air which does not come not directly in contact with the earthenware pieces. Figs. 8 and 9
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illustrate in diagram form various positions of the air outlets (45).
Due to their flexibility, the local air ducts (37) and (38) can be easily placed in any desired position. So. it is easy to raise them above the pouring beds and fluidized beds during pouring, then to lower them to the level of these beds during the preliminary drying on a fluidized bed. The flexible cord / wire (55) passes through the flexible plastic tubes 37 and 38 to facilitate the desired raising or lowering of the local air ducts, one end of the cord being attached to the end piece (51) while that the other crosses the opposite side of the flexible conduit via a pulley (56) and wraps around the desired mounting point (57,58).
The invention is not limited to the embodiments described above but can be modified in its structure as in its details.