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Procède et machine de coulée centrifuge
L'invention est relative à des perfectionnements aux machines de coulée centrifuge, destinées à fabriquer des moulages creux, relativement longs, comme par exemple des tubes de fonte munis ou non de douilles ou de brides à leurs extrémités.
Dans les machines de coulée centrifuge dans lesquelles on utilise des moules ou des chassie garnis de matières ré- fractarires et où, il faut un moule neuf pour chaque moulage, les opérations de chargement et la rotation variable doivent être coordonnés de telle sorte que l'application du métal sur la paroi du moule soit retardée assez longtemps pour obtenir une distribution sensiblement uniforme, et le séchage superficiel de ce garnissage lorsqu'on emploie un moule humide, sans toutefois dépasser la durée nécessaire à cet effet.
Pour obtenir un bon rendement, ces machines doivent être capables de fabriquer le plus grand nombre possible de pièces moulées pendant un temps détermina et chaque phase de ltopé- ration doit avoir lieu au bout d'un certain temps dans l'or-
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dre des opérations et doit être coordonnée aux autres phase* de telle sorte qu'il s'écoule le moins de temps possible entre l'introduction dans la machine du moule devant servir à la ooulée et l'enlèvement de ce même moule après l'opération de coulée.
La présente invention a notamment pour objet l'emploi d'un mécanisme pour permettre le chargement rapide du moule dans la machine et son enlèvement rapide de celle-ci, laté- ralement, ce mécanisme comprenant une hotte ou capot pour le moule, des moyens pour soulever et abaisser celui-ci oomplè- tement pour permettre l'insertion et l'enlèvement des moules latéralement, et un embrayage pour relier le moule au moteur, construit de telle sorte que l'embrayage et le débrayage s'ef- fectuent sans mouvement appréciable du moule ou du moteur axialement ; ce mécanisme comprend également un dispositif commun pour effectuer les différentes opérations de coulée dans l'ordre convenable et dans un temps minimum.
Au dessin annexé
La fig. 1 est une élévation latérale de la machine per- fectionnée, certains organes étant vus en coupe.
La fig. 2 est une vue en plan de la machine, le capot étant enlevé.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.l.
La fig. 4 est une vue analogue à la fig.3, montrant les organes dans une autre position.
La fig.5 est une coupe longitudinale des goulottes d'ame- née du métal, et
La fig. est une coupe verticale de l'embrayage,
Dans les différents brevets antérieurs du même inventeur concernant des machines de coulée oentrifuge, les moules sont supportés de façon à pouvoir tourner par un berceau pouvant basculer entre une position inclinée et une position horizon- @
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taleafin d'obtenir la. distribution uniforme du métal fondu dans le moule.
Suivant la présente invention, le moule est supporté de façon à pouvoir tourner dans une position sensiblement hori- zontale et on utilise une goulotte de distribution d'une for- me nouvelle pour effectuer la distribution du métal le long du moule pendant que oelui-oi est horizontal. Un bâti appro- prié est monté au-dessus d'un puits ou d'une fosse 2, ce bâti reposant sur les parois latérales de la fosse tandis que le berceau 3 supportant le moule est porté par le bâti.
Le berceau comporte des paires de galets supports de moules 4, tourillonnant sur le berceau, les paires de galets étant espacéssles unes des autres longitudinalement tandis que les galets de chaque paire sont espacés latéralement. Ces galets tournent autour d'axes parallèles et sont disposés de façon à recevoir et à supporter un moule indiqué en 5, de façon que celui-ci puisse tourner, un capot 6 coopère avec le berceau de façon à recouvrir le moule et à recueillir les gaz qui se dégagent, ce capot étant.incurvé transversalement et tournant sa concavité vers le bas. Il porte des galets 7 qui coopèrent avec les galets 4 sus-mentionnés, ces galets 7 étant des galets fous.
Le capot présente à chacun de ses angles une tige pen- dante 8 se déplaçant à son extrémité inférieure dans une pièce tubulaire 9, reliée à un plateau 10 mobile verticalement ; la disposition est telle que, lorsque le plateau atteint une hauteur déterminée dans son mouvement vertical, les extrémités inférieures des tiges viennent au contact du fond des pièces tubulaires, ce qui soulève le capot avec le plateau. Des chemins de roulement 11 et 12 sont disposés des deux cotés du berceau, l'un des chemins de roulement Il servent à supporter les moules à remplir, tandis que 1'autre 12 supporte les mou-
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les déjà remplis.
Les chemins de roulement sont horizontaux et dans le même plan, les extrémités intérieures de ceux-ci étant à une petite distance au-dessus des parties supérieures des galets 4, chaque chemin de roulement pouvant être oonsti- tué par deux ou. plusieurs rails écartés latéralement les uns des autres. Des pièces accouplées on rompes 13 sont combinées à chaque paire de rails, chaque rampe se trouvant sur le coté intérieur de la paire ; ces rampes sont reliées par un contre- poids 14 s'étendant longitudinalement par rapport au berceau. entre les axes des galets 4; au-dessous de chaque extrémité du contre-poids se trouve un coulisseau 15, se déplaçant dans une glissière 16 du bâti. Les coulisseaux des glissières assurent le mouvement vertical du contre-poids.
L'arête supérieure de chaque rampe a la forme d'une came ou d'un coin sur à peu près les deux tiers de sa longueur, cette arête étant inclinée dans la direction du chemin de roulement 12, et la partie la plus haute se trouvant du côté opposé au chemin de roulement 12 par rapport à l'axe du moule lorsque celui-ci se trouve dans la position de coulée. Cette arête s'étend depuis la pé- riphérie du. galet 4 éloignée du. chemin de roulement 12 jusqu'à une petite distance au-delà de l'axe du galet voisin.
Lorsque les rampes sont soulevées, le moule 5, reposant sur les galets 4, est soulevé et, étant donné que les arêtes des rampes sont inclinées, le moule a tendance à rouler vers le chemin de roulement 12 ; lorsque les rampes sont dans leur position la plus haute, elles se trouvent au niveau des chemins de roulement 11 et 12 et forment en fait le prolongement de ceux-ci, un rail pivote en 17 sur l'autre côté de chacun des rails du chemin de roulement 11 : chaque rail comprend des parties extrêmes 18 et 19 sensiblement parallèles et décalées latéralement et reliées par une partie inclinée 20. La partie 19 de chaque rail est articulée sur le chemin de roulement et
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la. partie 18 repose normalement sur le contre-poids.
Dans cette position, les M'êtes supérieures des parties 19 des rails sont au ras des parties supérieures du chemin de roule- ment 11. Les moules à remplir sont places sur le chemin de roulement 11 dans une position telle quelle se trouvent à la partie supérieure des portions 19 des rails de raccorde- ment.
Lorsque les moules sont soulevés hors de contact avec le chemin de roulement 11 par les rails de raccordement, ils ont tendance à rouler en descendant le long des parties inclinées 20 des rails, pour venir dans la position de coulée entre les galets 4, On voit donc que les rampes 13 commencent par soulever un moule plein au niveau des chemins de roule- ment et, presque au moment où le moule plein se trouve à ce niveau, ce moule a tendance à rouler vers le chemin de roule- ment 18, tandis qu'au même moment le moule à remplir se met à rouler vers les galets 4, dans la position de coulée sur le berceau.
Une poche 21 pour le métal fondu est disposée dans un bâti 22 qui présente deux paires d'ergots 23 et 24 s'étendant en sens inverse. Un support 25 est monté à charnières à 1'ex- trémité du bâti au moyen de paliers et de chevilles 26, de sorte que le support peut pivoter depuis sa position active jusque une position inactive. Les ergots 24 s'engagent dans l'un des groupes de sièges 27 du support 25 et les ergots 23 reposent sur des blocs de butée 28 lorsque la poche est ho- rizontale. Le bâti 22 porte un bras intérieur 29 présentant un ergot 30 destiné à reposer dans une fourchette 31 à l'une des extrémités d'une bielle formée de deux portions reliées entre elles par un manchon.
L'autre extrémité de la bielle forme une fourche et re- pose sur un ergot 33 à l'une des extrémités d'un levier 34 pivotant en 35 sur la paroi extrême de la cosse, l'autre ex-
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trémité du levier étant reliée par une bielle 37 au plateau' 10.
On voit que le mouvement descendant du plateau fera bas- culer la poche pour en vider le contenu dans la goulotte d'a- limentation 38, et de là dans le moule. Le piston 39 est relié au centre du plateau qui est constitué par un bâti sensible- ment rectangulaire et ce piston se déplace dans un cylindre 40 disposé dans la :tosse et aimanté par un fluide sous pression de la manière qui sera décrite ci-après.
Sous chaque coin du plateau est monté un support 41 formé de deux pièces parallè- les écartées l'une de l'autre latéralement et reliées l'une à l'autre, tandis qu'une pièce de liaison 42 inclinée se diri- ge vers le bas et vers l'intérieur à partir de chaque coin du plateau, ces pièces de liaison étant reliées aux cotés intérieurs des supports par une traverse 43, reliant également les supports adjacente 4l. un rail 45 est disposé entre le berceau ou le bâti et le fond de la fosse, au voisinage de chaque support, chacun de ces rails étant en contact avec des roues à boudins 44, tourillonnant entre les deux pièces du support, de façon à constituer un guidage à roulement pour le plateau.
Le plateau porte les organes tubulaires 9 sus-mentionnés et il porte également un rail 46 sur sa face supérieure, les extrémités de ce rail étant dans des positions telles qu'allés viennent au contact'des coulisseaux 15 à un moment donné dans le mou- vement asoendant du plateau. Le rail 46 est maintenu et entre- toisé de chaque coté et à chaque extrémité comme indiqué en 47. Lorsque le plateau se soulève, il commence par soulever le capot ou hotte verticalement, puis soulève les rampes 13 pour enlever le moule plein et amener un nouveau moule. Le mouvement descendant du plateau provoque la mise en place du moule sur le berceau dans la position de coulée, abaisse le capot et fait basculer la poche pour déverser le métal fondu
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dans le moule.
Pendant ce déversement ou coulée, le moule est entrain' à une vitesse de rotation relativement lente, in- suffisante pour répandre le métal fondu qui reste rassemblé au fond du moale. Lorsque le chargement est terminé et lorsque la distribution dans le sens longitudinal est obtenue, la vitesse de rotation est augmentée brusquement jusqu'4 une valeur telle que le métal se trouve appliqué contre la paroi du moule et maintenu contre celle-ci par la foroe centrifuge.
Le moule est actionné par un moteur qui peat être accou- plé ou désanccouplé aux moments voulus. Un mécanisme automatique est prévu pour contrôler le moteur, qui est de préférence un moteur électrique : le mécanisme est tel et son fonctionnement est réglé de telle sorte que, lorsque le moule est en place sur les galets et gue le capot est dans la position correcte par rapport à lui, la rotation relativement lente débute et se continue pendant le chargement et la distribution longitu- dinale. Ensuite la vitesse de rotation du moteur est brusque- ment augmentée au moyen de ce mécanisme automatique.
Ledit mécanisme, qui est désigné d'une façon générale en 50, peut être d'un type quelconque approprié. à titre d'exemple, le dispositif de contrôle représenté est analogue à celui décrit dans le brevet belge N 339.063 du 24 Janvier 1927 du même inventeur. Le mécanisme de contrôle est commandé au moyen d'on levier 58, présentant un ergot 60 réglable à l'une de ses extrémités de ce levier de façon à agir sur le dispositif de contrôle pour le mettre en route.
Ce levier pivote en 59 et l'autre extrémité est destinée à venir au contact d'une bielle 62, pour être actionnée par celle-ci, oette bielle étant suspendue à un support 63 du capot, la bielle et les le- viers ayant des butées 64 et 61 respectivement coopérant l'une avec l'autre, de façon à faire osciller le levier dès que le capot atteint up point déterminé de sa course descen-
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dante. Lorsque le capot se déplace vers le haut, le levier n'est pas actionné.
L'embrayage servant à relier le moule au moteur est de préférence du type magnétique. L'arbre du moteur 71 est légè- rement conique et reçoit le moyeu 72 d'un disque d'embrayage 73 présentant sur sa faoe extérieure un certain nombre de bossages ayant en coupe une forme trapèzotdale, ces bossages faisant corps aveo le disque et étant au nombre de quatre dans l'exemple choisi. Chaque bossage forme le noyau d'une bobine 75 enroulée autour d'une pièce 76 dont la forme est telle qu'elle peut glisser sur le bossage, les bobines et les pièces 76 sont maintenues en place au moyen de plaques à rebords 77, butant contre les extrémités des bossages, le rebord s'étendant à l'extérieur des bobines et s'adaptant sur la périphérie du disque.
Cette plaque , ,présente une ou- verture correspondant à chaque bossage et chaque ouverture est fermée par une plaque 78, présentant une partie en suré- paisseur s'adaptant dans l'ouverture, ces plaques étant re- liées au disque par des boulons et des écroue 79. Les plaques 78 constituent des plaques d'usure interchangeables ou amovi- bles pour permettre l'accès aux bobines ou pour le remplace- ment. La plaque 77 est également amovible et les bobines, qui peuvent être composées d'environ 1250 tours de fil de cuivre N 20 Deltabeston, sont reliées en série, généralement à un circuit de courant continu à 220 volts ; elles consomment dans leur ensemble environ 3 ampères.
Deux anneaux collec- teurs en laiton 80 et 81 sont montés sur le disque et ils sont maintenus au moyen d'un manchon 83, s'adaptant sur le moyeu, et d'un écrou 84 vissé sur l'extrémité extérieure du manchon. Les anneaux collecteur* sont isolés les uns dea autres et par rapport au manchon, au disque et à l'écrou annulaire par un isolant indiqué en 82
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Deux balais 85-86 de construction courante coopèrent avec les collecteurs : ils sont portés par le carter du mo- teur au moyen d'axes 97.
Les paires de balais sont opposées l'une à l'autre, l'une des paires étant reliée au conducteur positif 87 du circuit, et l'autre au conducteur négatif 88, et elles sont opposées l'une à l'autre de façon à assurer le contact continu avec le collecteur.
Un commutateur 89 est interposé dans le circuit afin de couper ce dernier à volonté et les conducteurs 87,88 sont reliée à des conducteurs 90,91 du circuit d'alimentation, contrôlé par un commutateur 92, Une lampe de 240 volts, 50 watts, peut être branchée en dérivation sur le circuit 87-89 pour absorber la force contre-électromotrice provenant du flux résiduel, Lorsque le commutateur 89 est fermé, les bobines 75 sont excitées et les plaques magnétisées.
Le moule présente des rebords latéraux habituels 93 à l'extrémité en forme de douille,, et, afin d'obtenir un meilleur contact ma- gnétique entre le moule et le disque d'embrayage, une plaque 95 est montée à l'extrémité du moule et lui est reliée de façon amovible de façon à produire sa rotation et à empêcher le mouvement longitudinal du moule.
Une plaque 95 est prévue pour chaque dimension de moule, par exemple 100, 150, 200, 850 et 300 millimètres, respective- ment, Chaque plaque présente trois bras latéraux dont deux d'entre eux 96 forment des chevilles lisses destinées à s'en- gager dans des encoches de la collerette du moule, tandis que l'autre, qui s'engage également dans une encoche analogue, présente une tête 99 à son extrémité libre pour maintenir la plaque sur le moule, Il est évident que tous les bras pour- raient être identiques c'est-à-dire lisses.
La plaque est en contact avec toute la surface des plaques d'usure et forme un lien ferme et solide entre les éléments d'embrayage du
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moteur et le moule,
Le cylindre 40 qui commande toutes les opérations ci-ces- sus décrites, sauf celle de l'embrayage magnétique, est ali- menté par un fluide sous pression, généralement de l'eau prove- nant d'une source quelconque 100. Un tube 101 relie le cylindre 40 à un réservoir de pression 102, un robinet à trois voies 103, muni d'une manette 105, étant intercalé sur le tube entre le réservoir de pression et le cylindre. Un tube 104 relie la source de fluide au robinet et un by-pass 106 est dispose au- tour du robinet, ce by-pass étant muni d'un robinet 107 pour faire varier son débit. Le réservoir de pression porte un mano- mètre 108.
Un tube 109, muni d'on orifice calibré 111, relie le réservoir de pression à une chambre à flotteur 110, présen- tant un trop-plein 112 et un tube d'écoulement 113, muni d'un robinet, le trop-plein et le tube alimentant tous deux un con- duit de drainage commun 114. Un flotteur 115 est disposé dans le récipient, sa tige 116 étant guidée dans ses mouvements.
Lorsque le robinet à trois voies est ouvert pour admettre de l'eau dans le cylindre 40, une partie de cette eau traverse le by-pass, pénètre dans le réservoir de pression et, par le tube 109, se rend à la chambre à flotteur. Le débit étant supé- rieur à celui pouvant être évacué par le tube d'écoulement 113, le niveau de l'eau s'élève en soulevant le flotteur qui, au moyen de sa tige 116, actionne les commutateurs contrôlant le circuit du moteur.
Le fonctionnement de l'ensemble de la machine est le sui- vant : Lorsqu'une coulée vient d'être terminée, le moule étant au repos, et un nouveau moule étant en position pour pénétrer dans la machine, on actionne le robinet 103 pour admettre de l'eau dans le réservoir 40. Le plateau commence à s'élever et vient d'abord en contact avec les pistons 8 du capot, lequel s'élève avec le plateau. Après un mouvement verle haut du
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capot égal à environ la moitié de sa course, le plateau ren- contre les pièces 15 et, en poursuivant son mouvement, il provoque l'éjection du moule plein et l'introduction du moule à couler sur le berceau, Le déplacement en sens inverse du robinet provoque l'abaissement du plateau et du capot et la mise en place du moule à couler sur le berceau.
Le mouvement descendant du capot et du moule se poursuit pendant à peu près la moitié de la course descendante du plateau, le moule venant alors reposer sur le berceau et le dispositif de ma- noeuvre du moule, c'est-à-dire les éléments 13 et les organes qui lui sont associés, s'étant alors abaissés suffisamment pour laisser le moule libre de tourner. A ce moment, le mou- vement descendant du plateau est arrêté. Le commutateur 89 est actionné pour accoupler le moteur au moule et le moteur est mis en marche à vitesse lents A ce moment, le métal fondu est introduit dans la poche, la bielle 32 est mise en place et les organes sont prêts pour l'opération de coulée. L'dpé- rateur ouvre à nouveau le robinet 103, le plateau continue à descendre, la durée de ce mouvement étant contrôlée d'une façon bien définie.
Le capot vient reposer sur le berceau et recouvre complètement le moule, fonctionnant à partir de ce moment comme dispositif de sécurité. Le capot coopère avec des plaques latérales 140, de façon à entourer complètement le moule sur le berceau, ces plaques latérales étant fixées sur le bâti 1 et descendant à peu près jusqu'au niveau des rails 11 et 12. pendant ce mouvement de descente, la poche bascule et le métal se déverse dans le moule, tandis qu'à un instant dé- terminé de ce mouvement de descente du plateau, le fonctionne- ment du dispositif de contrôle automatique est mis en route.
La goulotte d'alimentation est d'une con truotion spé- ciale, réalisée de facon à répandre le métal sur la longueur
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du moule jusqu'à, son extrémité la plus éloignée, et cela dans un temps minimum et sans rejaillissement ni formation de va- gues. L'inclinaison du fond. de la goulotte est telle qu'elle donne au métal qui s'écoule une impulsion juste suffisante pour atteindre l'extrémité du moule voisine du moteur sous forme d'un courant de section sensiblement uniforme, la dis- tribution du métal venant du moule résultant de cette impul- sion. L'inclinaison est calculée suivant différents facteur tels que la longueur du tube, que le tube soit ou non du type à douille et à bride! et suivant le caractère et les constan- tes du métal fondu.
De préférence, le moule est incliné légè- rement vers le bas du coté du moteur, de façon à aider la distribution longitudinale, mais insuffisamment pour gêner la distribution périphérique pendant la rotation du moule. On a constaté en pratique qu'avec un métal d'une certaine fluidité et avec une longueur connue de tube, l'inclinaison de la gou- lotte peut être calculée de telle sorte que le courant de mé- tal pénétrant dans le moule atteigne la douille ou l'extrémi- té du moule voisine du moteur en un temps déterminé et sana rejaillissement, ce qui causerait des vagues et nuirait à, la bonne distribution le long du moule.
Le fond 135 de la goulotte est muni de garnitures amovi- bles 136 et 137, à l'endroit où. il est frappé par le courant sortant de la poche. Le fond de la goulotte présente la forme d'un are de cercle de sorte que la direction d'écoulement du métal venant de la poche est modifiée progressivement depuis une direction sensiblement verticale jusqu'à une direction à peu près horizontale, sans pour cela détruire l'uniformité du courant.
Grâce à la poche, disposée et actionnée comme dé- crit, le métal est amené progressivement et!sous forme d'un courant uniforme à la goulotte, la section du courant étant
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sensiblement la même depuis le début du déversement jusqu'à. la.
fin, et la hauteur de charge du métal restant sensiblement la même depuis le début jusque la fin, ce qui est un faoteur important, en combinaison aveo l'inolinaison du fond de la goulotte, L'impulsion donnée au métal fondu est telle que ce- lui-ci atteint un niveau uniforme aussi rapidement que possi- ble et on a constata en pratique qu'avec un métal du genre habituellement employé dans les opérations de coulée pratiquées par la demanderesse, une surface inclinée de la goulotte for- mée sur un arc de oerole de 60 centimètres de rayon remplit parfaitement les conditions recherchées pour la coulée de tubes de 4 m 80 de long, dans les différents diamètres.
Au- trement dit, le rapport entre la longueur du tube à couler et le rayon du cercle sur lequel est formée l'inclinaison est de 6 1. Ce rapport varie légèrement en sens inverse de la longueur du tube, et varie également avec les caractéristiques du métal.
On voit d'après la description qui précède que l'inven- tion concerne une nouvelle méthode perfectionnée de coulée centrifuge dans des moules à garnissage réfraotaire, dans la- quelle la charge est introduite à l'une des extrémités du mode, celui-ci étant sensiblement horizontal, avec une im- pulsion juste suffisante pour provoquer l'écoulement jusqu'à l'extrémité opposée et obtenir rapidement un niveau uniforme avant que le moule ne soit mis en rotation à une vitesse suffisante pour répandre le métal sur la paroi du moule.
Cette méthode comprend également une première phase pendant laquelle le moule tourne à une vitesse relativement lente, période pendant laquelle le métal atteint un niveau uniforme, et une seconde phase pendant laquelle le moule tourne à une vitesse relativement élevée, pour obtenir 1 distribution périphéique du métal sur les parois du moule, Toutes les
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opérations sont coordonnées de telle sorte que, par le simple déplacement d'un organe, c'est-à-dire le plateau, elles se pro- duisent automatiquement dans l'ordre voulu.
REVENDICATIONS
1 ) Un procédé de coulée centrifuge de corps creux dans un moule à garnissage réfractaire, caractérisé en ce qu'on introduit une charge de métal fondu à l'une des extrémités d'un moule sensiblement horizontal, immobile ou tournant lentement, aveo une impulsion juste suffisante pour provoquer l'écoulement du métal jusqu'à, l'extrémité opposée du moule et de façon à obtenir en un temps minimum un niveau uniforme dans le moule, sans rejaillissement ou formation de vagues.
2 ) Un procédé suivant 1 , caractérisé en ce qu'on donne au moule, dès que le métal y a atteint un niveau uniforme, une vitesse de rotation suffisante pour répandre le métal sur la paroi du moule.
3 ) Un appareil de coulée centrifuge, dans lequel une charge de métal fondu est amenée à un moule par une goulotte de déversement, caractérisé en ce que le fond de la goulotte présente une inclinaison telle que l'impulsion donnée au métal fondu est juste suffisante pour que le métal atteigne un niveau uniforme dans le moule en un temps minimum, et sans rejaillissement ou formation de vagues.
4 ) Un appareil de coulée centrifuge, dans lequel une charge de métal fondu est déversée d'une poche par une goulotte dans un moule disposé sur le berceau de l'appareil, caractérisé par un dispositifpour amener les moules sur le berceau d'un côté de celui-ci, et pour enlever les moules de l'autre coté du berceau.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Centrifugal casting process and machine
The invention relates to improvements to centrifugal casting machines intended to manufacture relatively long hollow moldings, such as, for example, cast iron tubes provided or not with sleeves or flanges at their ends.
In centrifugal casting machines in which molds or chassies filled with refractory materials are used and where a new mold is required for each casting, the loading operations and the variable rotation must be coordinated in such a way that the application of the metal to the wall of the mold is delayed long enough to obtain a substantially uniform distribution, and the surface drying of this lining when a wet mold is employed, without however exceeding the time necessary for this purpose.
To obtain a good performance, these machines must be able to manufacture the greatest possible number of molded parts during a determined time and each phase of the maintenance must take place after a certain time in the order.
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of operations and must be coordinated with the other phases * so that as little time as possible elapses between the introduction into the machine of the mold to be used for the ooulée and the removal of this same mold after the casting operation.
The present invention relates in particular to the use of a mechanism to allow the rapid loading of the mold into the machine and its rapid removal from the latter, laterally, this mechanism comprising a hood or hood for the mold, means. for raising and lowering this completely to allow insertion and removal of the molds laterally, and a clutch for connecting the mold to the motor, constructed so that the engagement and disengagement take place without appreciable movement of the mold or motor axially; this mechanism also comprises a common device for performing the various casting operations in the correct order and in a minimum time.
In the attached drawing
Fig. 1 is a side elevation of the improved machine, some parts seen in section.
Fig. 2 is a plan view of the machine with the cover removed.
Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of fig.l.
Fig. 4 is a view similar to FIG. 3, showing the members in another position.
Fig. 5 is a longitudinal section of the metal feed chutes, and
Fig. is a vertical section of the clutch,
In the various prior patents of the same inventor relating to centrifugal casting machines, the molds are supported so as to be able to rotate by a cradle which can switch between an inclined position and a horizontal position.
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talea in order to obtain the. uniform distribution of molten metal in the mold.
According to the present invention, the mold is supported in such a way that it can be rotated to a substantially horizontal position and a dispensing chute of a novel shape is used to effect the distribution of the metal along the mold while it is being used. is horizontal. A suitable frame is mounted above a well or a pit 2, this frame resting on the side walls of the pit while the cradle 3 supporting the mold is carried by the frame.
The cradle comprises pairs of mold support rollers 4, journaled on the cradle, the pairs of rollers being spaced apart from each other longitudinally while the rollers of each pair are spaced laterally. These rollers rotate around parallel axes and are arranged to receive and support a mold indicated at 5, so that the latter can rotate, a cover 6 cooperates with the cradle so as to cover the mold and collect the gases which are released, this cover being curved transversely and turning its concavity downwards. It carries rollers 7 which cooperate with the above-mentioned rollers 4, these rollers 7 being idle rollers.
The cover has at each of its angles a hanging rod 8 moving at its lower end in a tubular part 9, connected to a vertically movable plate 10; the arrangement is such that, when the plate reaches a determined height in its vertical movement, the lower ends of the rods come into contact with the bottom of the tubular parts, which lifts the cover with the plate. Raceways 11 and 12 are arranged on both sides of the cradle, one of the raceways II serves to support the molds to be filled, while the other 12 supports the molds.
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those already filled.
The raceways are horizontal and in the same plane, the inner ends thereof being a small distance above the upper parts of the rollers 4, each raceway being able to be chosen in pairs or. several rails spaced laterally from each other. Coupled or broken pieces 13 are combined with each pair of rails, each ramp being on the inner side of the pair; these ramps are connected by a counterweight 14 extending longitudinally with respect to the cradle. between the axes of the rollers 4; below each end of the counterweight is a slide 15, moving in a slide 16 of the frame. The slides of the slides ensure the vertical movement of the counterweight.
The upper edge of each ramp has the shape of a cam or a wedge for about two thirds of its length, this edge being inclined in the direction of the raceway 12, and the highest part is located on the opposite side to the raceway 12 relative to the axis of the mold when the latter is in the casting position. This ridge extends from the periphery of the. roller 4 away from. raceway 12 up to a small distance beyond the axis of the neighboring roller.
When the ramps are raised, the mold 5, resting on the rollers 4, is lifted and, since the edges of the ramps are inclined, the mold tends to roll towards the raceway 12; when the ramps are in their highest position, they are at the level of the runways 11 and 12 and in fact form the extension of these, a rail pivots at 17 on the other side of each of the rails of the path bearing 11: each rail comprises end parts 18 and 19 substantially parallel and laterally offset and connected by an inclined part 20. Part 19 of each rail is articulated on the raceway and
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the. part 18 normally rests on the counterweight.
In this position, the upper heads of the parts 19 of the rails are flush with the upper parts of the bearing race 11. The molds to be filled are placed on the raceway 11 in a position as they are at the part. top of the portions 19 of the connecting rails.
When the molds are lifted out of contact with the raceway 11 by the connecting rails, they tend to roll downward along the inclined parts 20 of the rails, to come into the casting position between the rollers 4. therefore that the ramps 13 begin by lifting a solid mold at the level of the bearing paths and, almost at the time when the solid mold is at this level, that mold tends to roll towards the bearing path 18, while that at the same time the mold to be filled begins to roll towards the rollers 4, in the casting position on the cradle.
A pocket 21 for the molten metal is placed in a frame 22 which has two pairs of pins 23 and 24 extending in the opposite direction. A support 25 is hingedly mounted at the end of the frame by means of bearings and pegs 26, so that the support can pivot from its active position to an inactive position. The lugs 24 engage in one of the groups of seats 27 of the support 25 and the lugs 23 rest on stop blocks 28 when the pocket is horizontal. The frame 22 carries an inner arm 29 having a lug 30 intended to rest in a fork 31 at one of the ends of a connecting rod formed of two portions interconnected by a sleeve.
The other end of the connecting rod forms a fork and rests on a lug 33 at one end of a lever 34 pivoting at 35 on the end wall of the terminal, the other ex-
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end of the lever being connected by a connecting rod 37 to the plate '10.
It can be seen that the downward movement of the tray will tilt the bag to empty its contents into the feed chute 38, and thence into the mold. The piston 39 is connected to the center of the plate which is constituted by a substantially rectangular frame and this piston moves in a cylinder 40 disposed in the cusp and magnetized by a pressurized fluid in the manner which will be described below.
Under each corner of the plate is mounted a support 41 formed of two parallel parts spaced apart from each other laterally and connected to each other, while a connecting part 42 inclined towards downwards and inwards from each corner of the tray, these connecting pieces being connected to the inner sides of the supports by a cross member 43, also connecting the adjacent supports 4l. a rail 45 is arranged between the cradle or the frame and the bottom of the pit, in the vicinity of each support, each of these rails being in contact with flanged wheels 44, journaling between the two parts of the support, so as to constitute a rolling guide for the plate.
The plate carries the aforementioned tubular members 9 and it also carries a rail 46 on its upper face, the ends of this rail being in positions such that they come into contact with the sliders 15 at a given moment in the slider. vement asoendant of the plate. The rail 46 is maintained and supported on each side and at each end as indicated at 47. When the plate rises, it begins by lifting the hood or hood vertically, then lifts the ramps 13 to remove the full mold and bring a new mold. The downward movement of the tray causes the mold to be placed on the cradle in the pouring position, lowers the cover and tilts the ladle to pour out the molten metal
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in the mold.
During this pouring or casting, the mold is driven at a relatively slow rotational speed, insufficient to spread the molten metal which remains collected at the bottom of the marrow. When the loading is finished and when the distribution in the longitudinal direction is obtained, the speed of rotation is suddenly increased to a value such that the metal is pressed against the wall of the mold and held against it by the centrifugal force. .
The mold is actuated by a motor which can be coupled or uncoupled at the desired times. An automatic mechanism is provided to control the motor, which is preferably an electric motor: the mechanism is such and its operation is adjusted so that when the mold is in place on the rollers and the cover is in the correct position compared to it, the relatively slow rotation begins and continues during loading and longitudinal distribution. Then the speed of rotation of the motor is suddenly increased by means of this automatic mechanism.
Said mechanism, which is generally designated 50, may be of any suitable type. by way of example, the control device shown is similar to that described in Belgian patent N 339,063 of January 24, 1927 by the same inventor. The control mechanism is controlled by means of a lever 58, having an adjustable lug 60 at one of its ends of this lever so as to act on the control device to start it.
This lever pivots at 59 and the other end is intended to come into contact with a connecting rod 62, to be actuated by the latter, this connecting rod being suspended from a support 63 of the cover, the connecting rod and the levers having stops 64 and 61 respectively cooperating with one another, so as to make the lever oscillate as soon as the cover reaches a determined point of its downward stroke.
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dante. When the hood moves up, the lever is not operated.
The clutch serving to connect the mold to the motor is preferably of the magnetic type. The shaft of the motor 71 is slightly conical and receives the hub 72 of a clutch disc 73 having on its outer face a certain number of bosses having a trapezotal shape in section, these bosses being integral with the disc and being four in number in the example chosen. Each boss forms the core of a coil 75 wound around a part 76 whose shape is such that it can slide on the boss, the coils and parts 76 are held in place by means of flanged plates 77, abutting against the ends of the bosses, the rim extending outside the coils and fitting over the periphery of the disc.
This plate, has an opening corresponding to each boss and each opening is closed by a plate 78, having a portion in excess thickness fitting into the opening, these plates being connected to the disc by bolts and nuts 79. Plates 78 constitute interchangeable or removable wear plates to allow access to the spools or for replacement. Plate 77 is also removable and the coils, which may be made of about 1250 turns of Deltabeston N copper wire, are connected in series, usually to a 220 volt direct current circuit; together they consume about 3 amps.
Two brass collector rings 80 and 81 are mounted on the disc and they are held by means of a sleeve 83, which fits over the hub, and a nut 84 screwed onto the outer end of the sleeve. The collector rings * are isolated from each other and from the sleeve, the disc and the annular nut by an insulator indicated at 82
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Two brushes 85-86 of current construction cooperate with the collectors: they are carried by the motor housing by means of pins 97.
The pairs of brushes are opposed to each other, one of the pairs being connected to the positive conductor 87 of the circuit, and the other to the negative conductor 88, and they are opposed to each other so to ensure continuous contact with the collector.
A switch 89 is interposed in the circuit in order to cut the latter at will and the conductors 87,88 are connected to conductors 90,91 of the power supply circuit, controlled by a switch 92, A lamp of 240 volts, 50 watts, can be branched off on circuit 87-89 to absorb the back-electromotive force from the residual flux. When switch 89 is closed, coils 75 are energized and plates magnetized.
The mold has usual side flanges 93 at the socket-shaped end, and, in order to obtain a better magnetic contact between the mold and the clutch disc, a plate 95 is mounted at the end of the. mold and is removably connected to it so as to produce its rotation and to prevent the longitudinal movement of the mold.
A plate 95 is provided for each dimension of the mold, for example 100, 150, 200, 850 and 300 millimeters, respectively. Each plate has three side arms, two of them 96 of which form smooth pegs intended for them. - engage in notches of the mold flange, while the other, which also engages in a similar notch, has a head 99 at its free end to hold the plate on the mold, It is obvious that all the arms could be identical, that is to say smooth.
The plate is in contact with the entire surface of the wear plates and forms a firm and strong bond between the clutch elements of the
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motor and mold,
The cylinder 40 which controls all of the above-described operations, except that of the magnetic clutch, is supplied with a pressurized fluid, generally water from any source 100. A tube. 101 connects the cylinder 40 to a pressure tank 102, a three-way valve 103, provided with a handle 105, being interposed on the tube between the pressure tank and the cylinder. A tube 104 connects the source of fluid to the valve and a bypass 106 is placed around the valve, this bypass being provided with a valve 107 to vary its flow rate. The pressure tank carries a manometer 108.
A tube 109, provided with a calibrated orifice 111, connects the pressure tank to a float chamber 110, presenting an overflow 112 and a flow tube 113, provided with a valve, the overflow and the tube both feeding a common drainage duct 114. A float 115 is disposed in the container, its rod 116 being guided in its movements.
When the three-way valve is opened to admit water into cylinder 40, part of this water passes through the bypass, enters the pressure tank and, through tube 109, goes to the float chamber. . The flow being greater than that which can be discharged by the flow tube 113, the water level rises by lifting the float which, by means of its rod 116, actuates the switches controlling the motor circuit.
The operation of the whole machine is as follows: When a casting has just been completed, the mold being at rest, and a new mold being in position to enter the machine, the tap 103 is actuated to admit water into the tank 40. The plate begins to rise and first comes into contact with the pistons 8 of the cover, which rises with the plate. After a movement towards the top of the
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cover equal to approximately half of its stroke, the plate meets the parts 15 and, continuing its movement, it causes the ejection of the full mold and the introduction of the mold to be cast on the cradle, The movement in the opposite direction of the tap causes the lowering of the plate and the cover and the positioning of the casting mold on the cradle.
The downward movement of the cover and of the mold continues for approximately half of the downward stroke of the plate, the mold then coming to rest on the cradle and the mold operating device, that is to say the elements. 13 and the members associated with it, having then lowered sufficiently to leave the mold free to rotate. At this time, the downward movement of the tray is stopped. Switch 89 is actuated to couple the motor to the mold and the motor is started at slow speeds At this time, the molten metal is introduced into the pocket, the connecting rod 32 is placed and the components are ready for operation. casting. The decelerator opens the tap 103 again, the plate continues to descend, the duration of this movement being controlled in a well-defined manner.
The hood comes to rest on the cradle and completely covers the mold, functioning from that moment as a safety device. The cover cooperates with side plates 140, so as to completely surround the mold on the cradle, these side plates being fixed to the frame 1 and descending approximately to the level of the rails 11 and 12. during this downward movement, the ladle tilts and the metal pours into the mold, while at a determined instant of this downward movement of the plate, the operation of the automatic control device is started.
The feed chute is of a special design, made in such a way as to spread the metal along the length
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from the mold to its furthest end, and this in a minimum time and without splashing or wave formation. The inclination of the bottom. of the chute is such that it gives the flowing metal an impulse just sufficient to reach the end of the mold adjacent to the motor in the form of a current of substantially uniform section, the distribution of the metal coming from the resulting mold of this impulse. The inclination is calculated according to various factors such as the length of the tube, whether or not the tube is of the socket and flange type! and according to the character and the constants of the molten metal.
Preferably, the mold is inclined slightly downwards from the side of the motor, so as to aid longitudinal distribution, but insufficiently to hinder peripheral distribution during rotation of the mold. It has been found in practice that with a metal of a certain fluidity and with a known length of tube, the inclination of the chute can be calculated such that the flow of metal entering the mold reaches the maximum. bushing or the end of the mold adjacent to the motor in a fixed time and without splashing out, which would cause waves and interfere with the good distribution along the mold.
The bottom 135 of the chute is provided with removable linings 136 and 137, where. he is struck by the current coming out of the pocket. The bottom of the chute has the shape of a are of a circle so that the direction of flow of the metal coming from the ladle is gradually changed from a substantially vertical direction to an approximately horizontal direction, without destroying it. uniformity of current.
By means of the pocket, arranged and operated as described, the metal is gradually and in the form of a uniform current brought to the chute, the section of the current being
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substantially the same from the start of the spill to. the.
end, and the load height of the metal remaining substantially the same from the beginning to the end, which is an important factor, in combination with the tilting of the bottom of the chute, the impetus given to the molten metal is such that this - it reaches a uniform level as quickly as possible and it has been found in practice that with a metal of the type usually employed in the casting operations performed by the Applicant, an inclined surface of the chute formed on a 60 cm radius oerole arch perfectly fulfills the conditions sought for the casting of tubes 4 m 80 long, in different diameters.
In other words, the ratio between the length of the tube to be cast and the radius of the circle on which the inclination is formed is 6 1. This ratio varies slightly in the opposite direction to the length of the tube, and also varies with the characteristics. metal.
It can be seen from the foregoing description that the invention relates to a new and improved method of centrifugal casting in molds with refraotary lining, in which the charge is introduced at one end of the mode, this one. being substantially horizontal, with just enough momentum to cause flow to the opposite end and quickly achieve a uniform level before the mold is rotated at a speed sufficient to spread the metal onto the wall of the mold. mold.
This method also includes a first phase during which the mold rotates at a relatively slow speed, during which time the metal reaches a uniform level, and a second phase during which the mold rotates at a relatively high speed, to obtain the peripheral distribution of the metal. on the walls of the mold, All
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operations are coordinated in such a way that, by the simple movement of an organ, that is to say the plate, they take place automatically in the desired order.
CLAIMS
1) A method of centrifugal casting of hollow bodies in a mold with refractory lining, characterized in that a charge of molten metal is introduced at one of the ends of a substantially horizontal mold, stationary or slowly rotating, with a pulse just sufficient to cause the metal to flow to the opposite end of the mold and so as to achieve a uniform level in the mold in the shortest possible time, without splashing or forming waves.
2) A method according to 1, characterized in that the mold is given, as soon as the metal has reached a uniform level there, a speed of rotation sufficient to spread the metal on the wall of the mold.
3) A centrifugal casting apparatus, in which a charge of molten metal is brought to a mold by a discharge chute, characterized in that the bottom of the chute has such an inclination that the impulse given to the molten metal is just sufficient so that the metal reaches a uniform level in the mold in minimum time, and without splashing or forming waves.
4) A centrifugal casting apparatus, in which a charge of molten metal is discharged from a ladle through a chute into a mold disposed on the cradle of the apparatus, characterized by a device for bringing the molds to the cradle on one side from it, and to remove the mussels from the other side of the cradle.
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