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'.POCHE DE COULEE"
L'invention est relative à un récipient et a plus particulièrement trait à une poche de coulée utilisée dans un appareil de coulée centrifuge.
Dans la coulée d'articles ou objets annulaires par le procédé centrifuge, le métal en fusion est introduit -dans un moule rotatif. La force centrifuge produite par la rotation du moule sert à maintenir sur la surface intérieure de ce dernier le métal qui vient y frapper.
Trois modes opératoires généraux sont habituelle- ment utilisés. Dans le premier mode opératoire, le métal en fusion est versé juste à l'intérieur d'une extrémité du mou- le, et ce dernier est manoeuvré de façon, que le métal soit
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réparti à l'intérieur du moule comme on le désire. Un moule ayant une conductibilité thermique relativement faible est exigé pour ce procédé, afin que la chaleur contenue dans le, métal en fusion ne soit pas absorbée et rayonnée par le moule.
Dans le second mode opératoire, le métal est versé par-dessus le côté d'une sorte de rigole qui s'étend en principe sur toute la longueur du moule. On fait tourner la rigole et le métal est déposé sous la forme d'une couche de la longueur de la rigole. Un moule de ce genre assure une répartition longitudinale plus uniforme du métal dans le moule et, par conséquent, le moule employé peut avoir une conductibilité thermique un peu plus élevée que celui utilisé dans le premier mode opératoire.
Dans le troisième mode opératoire, qui est pré- férable dans la plupart des cas, aucune répartition du mé- tal, soit longitudinalement soit circonférentiellement par rapport au moule, n'est en pratique nécessaire après qu'il a été versé dans le moule. Le métal est versé d'une extré- mité d'une rigole de déversement qui se déplace longitudi- nalement par rapport au moule rotatif. Ce mouvement, ainsi que la rotation du moule, a pour effet de déposer le métal sur l'intérieur du moule sous la forme de colonnes successi- ves disposées en spirale les unes par rapport aux autres.
Chaque spire de la colonne en spirale doit être déposée avant que la spire précédente se soit solidifiée ,et ainsi les colonnes peuvent s'unir et permettre d'obtenir une pièce coulée d'épaisseur uniforme.
Dans la plupart des cas, il est désirable que l'article coulé ait une épaisseur uniforme, et lorsque ceci est le cas, n'importe lequel des trois modes opératoi- res qui viennent d'être indiqués peut être adoptée. Toute- fois, dans certaines circonstances,, il. est désirable de fai- re varier l'épaisseur dans le sens longitudinal de 'l'objet,
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ce qui est particulièrement le cas lorsqu'on coule un tu- yau dont le tube est d'une épaisseur uniforme, mais dont les extrémités doivent présenter une épaisseur plus forte.
Pour la coulée d'articles de ce genre, le troisième mode opératoire est'préférable,,
Bien qu'un contrôle étroit de la quantité de métal versée soit nécessaire dans n'importe lequel des 'dif- férents modes opératoires, ce contrôle est particulièrement essentiel'.dans le cas du procédé décrit en dernier lieu.
Lépaisseur de lapièce coulée est fonction de la vitesse de rotation du moule, de la vitesse à laquelle la rigole se déplace par rapport au moule (dans le troisième mode opé- ratoire), et de.la quantité de métal déversée dans le moule.
Une modification dans l'un quelconque de ces facteurs donne- ra une pièce coulée d'épaisseur non uniforme.
Jusqu'ici on a rencontré beaucoup de difficul- té dans le contrôle du métal, et des variations, pendant une même.opération de coulée, dans la quantité de métal versée ont été fréquentes et ont donné lieu à des pièces coulées défectueuses.
Les poches de coulée précédemment employées présentent également de sérieux inconvénients en ce sens qu'il est difficile de nettoyer les poches après une opéra- tion ou une série d'opérations. A moins que la quantité de métal introduite dans une poche de coulée soit étroitement réglée, il reste dans la poche, après une opération de cou- lée,un. résida de métal en fusion. Si ce résidu n'est pas immédiatement enlevé, le métal se solidifie et se fige sur la poche de coulée. Ceci obstrue les passages ou orifices qui peuvent exister dans la poche de coulée et, en tous cas, le métal solidifié se fige et adhère aux côtés des chambres.
La présente invention a pour objet :
1 . Une méthode de chargement des poches de
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coulée;
2 . Un procédé de coulée centrifuge;
3 . Une poche de coulée de construction perfec- tionnée;
4 Des moyens pour régler étroitement le déver- sement du contenu d'une poche de coulée;
5 . Une poche de coulée pour un appareilde coulée, cette poche pouvant être facilement vidée du métal en fusion qu'elle contient après une opération de coulée,et pouvant être aisément et rapidement démontée,
Pour l'obtention de ces résultats ainsi que d'autres résultats qui apparaîtront au cours de la descrip- tion qui suit, l'invention comprend, en général, un récipient qui peut être facilement démonté, et des moyens pour évacuer le contenu du récipient à une vitesse déterminée.
Le dessin annexé, représente à titre d'exemple un appareil établi suivant l'invention , mais celle-ci n'est aucunement limitée aux dispositions qui y sont représentées.
Dans le dessin :
La fig.l est une vue de coté d'un appareil de coulée .
La fig.2 est une vue de l'extrémité de charge- ment d'une poche de coulée.
La fig.3 est une vue de la poche de coulée en position pour le nettoyage.
La fig. 4 est une vue de coté en coupe de la poche de coulée et de l'extrémité adjacente de la rigole de déversement .
La fig.5 est une vue en coupe faite suivant la ligne 5-5 de la fig.4, en regardant dans le sens des flèches.
La fig. 6 est une vue faite suivant')la ligne 6-6 de la fig.4, en regardant dans le sens des flèches.
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La fig.7 montre la poche de coulée avec une for- me modifiée de dispositif pour contrôler la contre pression dans la conduite à gaz*
En se reportant plus particulièrement à la fig.l. on voit que cette figure représente une poche de cou- lée comportant une plaque de base 1, reposant sur quatre mon- tants 2, qui forment partie d'un support 3 pour la poche de coulée et une rigole de déversement .
La plaque de base 1 supporte une enveloppe 5 pour la poche de coulée. Cette enveloppe 5 est de préférence rectangulaire. bien que, dans certains cas, sa forme puisse être modifiée. Des collerettes 6 s'étendant extérieurement et percées d'ouvertures pour recevoir des boulons ou rivets, entourent la'partie supérieure de l'enveloppe 5 . Des colle- rettes 7 s'étendant extérieurement ,sont également prévues à la base de l'enveloppe 5 et reposent sur la plaque de base 1. Les collerettes 7 et la plaque de base 1 sont fixées ensemble à l'aide de boulons 8, de rivets, ou autres moyens convenables*
Sur les côtés de l'enveloppe 5, au-dessus du centre de gravité de la poche de coulée sont disposés des tourillons 9.
Ces tourillons sont pourvus de collerettes 11 à travers lesquelles passent des rivets 12, ouautres moyens de fixation appropriés, pour,assujettir les tourillons à l'enveloppe 5. Des gorges annulaires 13 sont ménagées dans les tourillons 9 et sont destinées à recevoir des crochets ou autres moyens de support appropriés,comme indiqué ci- après. On voit donc qu'en engageant sur les tourillons 9 des organes appropriés; la poche de coulée peut être soule- vées et supportée de façon qu'on puisse la faire basculer pour la vider.
Des parties des parois antérieure et postérieu- re de l'enveloppe 5 sont percées pour former un orifice de chargement 14 et un orifice de déchargement 15. Le but de
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ces orifices sera indiqué en détail plus loin.
Un garnissage 16, formé d'une matière réfrac- taire appropriée, est prévu à l'intérieur de l'enveloppe 5 ., Un garnissage 17 est également prévu sur la plaque debase 1. Cette matière réfractaire est susceptible de résister aux températures élevées auxquelles la poche de coulée est soumise lorsque lemétal en fusion yest introduit.
Une plaque de recouvrement 18 repose sur les collerettes 6 s'étendant extérieurement et y est fixée à l'aide de boulons 19 qui peuvent être facilement enlevés.
Une ouverture 21 est pratiquée dans le couvercle et reçoit un tronçon de tuyau 22. Ce tronçon de tuyau est fixé solide- ment dans le couvercle d'une manière étanche et de façon à ne pas occasionner une perte de pression. Il est prévu un raccord 23 pour réunir le tronçon de tuyau 22 à un tuyau 24 . Ce tuyau 24 est pourvu d'un raccord en T 25, dans la branche verticale duquel est engagé un tronçon du. tuyau 26 . Sur le tronçon de tuyau 26 est monté un robinet 27 manoeuvré à la main et destiné à être réglé pour contrôler la pression dans le système. Le tuyau 24 est également pour- vu d'un robinet 28, qui règle l'admission d'un fluide au tu- yau.
Cette disposition de tuyau sert à amener de l'air ou tout autre gaz, sous pression, à la poche de coulée, son fonc- tionnement étant plus spécifiquement indiqué ci-après. Le tuyau 24 est monté de façon à pouvoir tourner en un point situé au-delà du robinet 28, de sorte qu'on peut lui im- primer un mouvement de rotation autour de ce point et au-delà des plans verticaux de lapoche de coulée. La tuyauterie du système est suffisamment grande pour ne pas créer en princi- pe de friction, et la pression dans l'ensemble du système est par conséquent uniforme. Par "système" on entend la tota- lité-de la tuyauterie sur le coté à basse pression du robi- net 28, et la chambre de la poche de coulée.
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Sur l'arrière de l'enveloppe 5 est fixé un conduit de chargement 29. Ce conduit de chargement comprend une enveloppe métallique 31 comportant des parois latérales
32 et 33et une paroi inclinée 34. La paroi 32 présente un rebord vertical 35 s'étendant extérieurement et, à sa base, un rebord horizontal 36 s'étendant extérieurement . La paroi
33 présente un rebord 37 qui s'étend verticalement le long du 'bord de 1(paroi adjacent à l'enveloppe 5, et elle est pourvue, à sa base, dtun rebord 28.
L'enveloppe 31 est fixée à l'enveloppe 5 à l'aide de boulons 39 qui s'étendent à tra- vers les rebords 35 et 37 et dans l'enveloppe -,2,. Un rebord
41 est prévu à la base de la paroi inclinée 34 et ce rebord , ainsi que les rebords 36 et 38 ' sont fixés à la plaque de base'! à 1.aide de boulons 42.
A l'intérieur de l'enveloppe 31 est disposé un revêtement 43 en matière réfractaire. La partie 44 de la matière réfractaire qui repose contre l'extérieur de l'en- veloppe 5 est solidaire de cerevêtement 43. On remarquera que le garnissage ou revêtement 44 s'étend au-dessus de la partie supérieure du conduit de chargement 29 et s'adapte étroitement -contre le côté inférieur du rebord 6 .une ouver- ture 45 est pratiquée dans le revêtement 44 et correspond au point de vue de la dimension à l'orifice de chargement 1'4.
- on remarquera que le garnissage 16 s'étend au-dessous de l'enveloppe 5 à l'endroit de l'orifice de chargement
14 et que les revêtements 43 et 44 forment un joint étanche avec l'enveloppe 5 et les revêtements ou garnissages 16 et
17.Cette fonction étanche est importante afin d'empêcher que du métal en fusion puisse filtrer par le joint formé par les revêtements.
Du métal en fusion est versé dans le conduit de chargement 29 et passe, par l'orifice de chargement 14, dans la chambre formée par l'enveloppe 5 et le garnissage
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16. On obtiendra dans la dite chambra la même hauteur de métal que celle existant dans le conduit de chargement 29 .
Dans la partie avant de la poche de coulée est prévu un conduit de déversement 46, analogue au conduit de chargement 29 . Le conduit de déversement comprend une enveloppe 47 et présente des rebords 48 situes à la base et des rebords verticaux 49. Les rebords verticaux 49 sont fixés à l'enveloppe 5 à 1(aide de boulons 61 . tandis que des boulons 52 assujettissent le rebord 48 à la plaque de base 1. Un garnissage ou revêtement réfractaire 53 est prévu dans le-conduit de déversement et est analogue aux revête- ments 43 et 44 du conduit de chargement, Ce revêtement 53 s'étend jusqu'au côté inférieur du rebord 6 et présente une ouverture 54 correspondant à l'orifice de sortie 15 formé dans l'énveloppe 5 et dans le revêtement 16.
Le garnissage 53 com- porte une partie recourbée extérieurement 55 sur laquelle le métal en fusion est déversé.
Dans la fig.4, on a représenté en détail un cou- loir incliné 56 qui est disposé à proximité de la partie 55 et reçoit le métal déversé de la poche de coulée. Le couloir 56 est destiné à s'adapter dans une enveloppe en forme de rigole 57 qui comporte un garnissage 58 en plusieurs parties. Le couloir 56 s'adapte étroitement au garnissage 58 pour empêcher toute filtration de métal en fusion à l'endroit de la jonction. La dite enveloppe 57 en forme de rigole est montée sur le support 3 . Comme représenté fig.6, de petits paliers 59 fixés au support 3 forment un berceau pour l'enveloppe formant rigole 57.
Des plaques 51, fixées aux petits piliers 59 à l'aide de boulons 62, ou au- tres moyens convenables, s'étendent partiellement au-dessus de l'enveloppe formant rigole 57 et la maintiennent solide-* ment en position. La distance à laquelle la rigole 57 s'é- tend du support 3 peut donc être modifiée en enlevant les
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plaques 61, en plaçant la rigole comme on le désire, et en fixant à nouveau les plaques 61 aux petits piliers 59. Les variations de la distance à laquelle la rigole s'étend du support 5 exigent une nouvelle mise en position correspondan- te on couloir 56 dans la rigole 57.
Cette opération peut être facilement effectuée, car le garnissage 58 peut être en plusieurs pièces et les pièces nécessaires peuvent être mises en place ou. enlevées, de façon que le couloir 56 soit tou- jours placé sous la partie ou rebord 55 du conduit de déver- sement. La rigole 57 est. pourvue d'un bec de déversement
63.
Dans la fig.l, on a représenté schématiquement un moule et le mécanisme qui y est rattaché. Un chariot 64, muni de roues 65, supporte un moule 66 de façon qu'il puisse tourner. A l'aide d'un dispositif de commande appro- prié 67 et des engrenages nécessaires (non représentés), le moule reçoit.un mouvement de rotation dans le chariot 64.
Le chariot 64 se déplace sur une voie 68 qui peut être posée sur le support 3. Il est évident que des modifications peuvent être apportées à cette construction pour satisfaire aux exigences d'un cas particulier.
Dans les figs.2 et 3 ,on a représenté un dispositif pour enlever la poche de coulée du support 3.
Ce dispositif comprend une chaîne 69 qui supporte deux bras
71. Les extrémités des bras présentent des crochets 72 destinés à s'engager dans les gorges 13 des tourillons 9.
En plaçant les crochets 72 dans les dites gorges,on empêche tout. déplacement transversal de la poche de coulée par -rapport aux bras 71 , mais la poche de coulée peut tourner librement sur les tourillons.
Comme représenté fig.3, on peut faire basculer la poche de coulée afin de déverser tout métal en excès à Inachèvement d'une opération de coulée, mais la poche est
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normalement maintenue dans une position verticale, car les tourillons sont au-dessus du centre de gravit 6 de la dite poche. Ce moyen pour vider facilement une poche de coulée empêche la solidification du métal en fusion à l'intérieur de cette dernière.
Ainsi qu'il a déjà été spécifié, la soli- dification du métal dans la poche de coulée nuit sérieuse- ment au bon fonctionnement du dispositif, car non seulement le métal adhère aux parois de la pochet mais , en outre, les orifices sont susceptibles d'être obstrués par le métal.
Dans la fig.?, on a représenté une variante de l'invention, particulièrement applicable lorsqu'on désire contrôler automatiquement la pression existant à l'intérieur de la chambre. De l'air comprimé ou un gaz comprimé est admis dans le système par le robinet 28. Sur le tronçon de tuyau 26, un conduit flexible 73 est convenablement fixé d'une manière étanche et de façon à ne pas occasionner des pertes de pression. Ce conduit est relié à un tube ou tuyau 74 fermé à sa partie supérieure, comme indiqué en 75. La jonction du conduit 73 et du tube 74 doit être étanche et résister à la pression afin d'empêcher l'échappement du gaz qui y est contenu. A l'aide d'un crochet 76, ou autre moyen convenable, le tube 74 est suspendu à un câble 77.
Ce câble passe sur une poulie 78. pouvant tourner sur un arbre 79, et s'enroule sur un tambour 80. Le tambour 80 est monté, de manière à pouvoir tourner, dans des paliers 81 , et est actionné par un moteur 82 ou par un autre moyen.
Le tube 74 peut être descendu dans un liquide 83 contenu dans un récipient 84. Il est entendu que l'inven- tion envisage également un dispositif dans lequel;le tube tel que 74 est maintenu immobile et le niveau du liquide 83 est modifié. En supposant qu'une quantité donnée de gaz ou dt air ait été admis dans le système, la pression de ce volume de gaz dépendra de la quantité ou étendue dont le tube 74
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est immergé dans le liquide 83.
Si la position relative du ¯tube 74 et de la surface du liquide 83 reste fixe, et que de l'air soit admis d'une manière continue dans le sys- tème par le robinet une pression constante, dépendant de là position dU,tube 74, existera dans le système, en raison de* l'échappement de l'air en excès à travers le tube 14¯et le liquida 83. Lorsque le tube 74 est descendu dans le liquide 83, la pression à l'intérieur du système deviendra plus grande) car là résistance à l'échappement du gaz est aug- mentée en augmentant la: hauteur d'élévation hydrostatique.
Comme indiqué ci-dessus) la pression dans tout le système . est uniforme, car les tuyaux ne créent en principe pas de frottement*
Le tube 74 peut être abaissé ou descendu à une vitesse uniforme ou à une vitesse variable. Si on désire le faire descendre à une vitesse variable, la circonférence du tambour peut être irrégulière, ou la vitesse du moteur peut être modifiée. D'après ce qui précède, le fonctionnement sera évident. Le métal en fusion est déposé dans le conduit de chargement 29. 11 passe, par l'orifice de chargement 14, dans la chambre de la poche de coulée,-,et également'dans le conduit de déversement 46.
Avec une pression uniforme s'exer- çant sur la surface du métal dans ces trois compartiments, le niveau du métal liquide sera le même. Le métal en fusion est Versé dans le conduit de chargement jusqutà ce que la hauteur désirée soit atteinte.
On Va tout d'abord décrire la forme de réalisa- tion représentée fig.7. Le robinet 28 est ouvert, et de l'air ouun gaz sous pression est ainsi admis dans la chambre par les tuyaux 24 et SE . La vitesse d'admission de ce gaz est telle qu'elle produit un écoulement relativement lent, mais insuffisant pour créer un frottement quelconque dans le systè- me, et produire ainsi une pression appréciable lorsque le tube est soulevé au-dessus de la surface du liquide 83. Ensuite,
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EMI12.1
en faisant fonctionner le moteur 82 et l'ë 'ta!n1:roWJeo" le tube 74 est abaissé à une vitesse prédéterminée. En venant en con- tact avec la surface du liquide 83, une résistance à l'échap- pement est exercée sur le gaz entrant dans le système.
Une pression est immédiatement établie dans le système égale à cette résistance au.'échappement , et la pression est augmentée directement proportionnellement à la vitesse à laquelle le tube 74 est immergé.
L'effet de cette augmentation de pression dans la poche de coulée est d'abaisser le niveau du métal dans la chambre 5 et d'élever les niveaux du métal dans les con- duits de chargement et de déversement. Mais oomme on a donné une section suffisamment grande à la tuyauterie du système pour empêcher le frottement et les différences de niveau par pression, la hauteur du métal, due aux différences entre les niveaux dans la chambre et le conduit de déversement de la poche de coulée, sera toujours égale en poids à la hauteur du liquide 83 autour du tube 74.
Lorsque le métal est chassé de la chambre 5 et est remplacé par un gaz froid,, ce gaz sera chauffé et tendra à augmenter la pression dans le système, Toutefois, comme les moyens d'échappement sont suffisamment grands comparativement à l'augmentation de volume due à la détente du. gaz, il n'y aura pas augmentation de pression et, par conséquent, la vites- se d'écoulement du métal ne sera pas influencée par cette détente.
Le fonctionnement de la forme de dispositif représenté fig. 4 est théoriquement le même que celui de l'ap- pareil représenté fig.7 . Au commencement de l'opération de versage, le robinet 28 est ouvert pour admettre dans le système un courant de gaz, la vitesse n'étant,toutefois, pas suffisante pour créer un frottement quelconque. Lorsque la pression dans le système est augmentée par l'admission de ce gaz, la pression exacte désirée est contrôlée par la
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manoeuvre du robinet 27, qui permet 1(échappement de la quan- tité de gàz en excès de celle nécessaire pour établir la pres- sion requise.
A mesure que l'opération ne poursuit, il est nécessaire que la pression dans le système soit augmentée, et en conséquenceµ le robinet 27 est tourné à la main pour dimi- nuer la quantité de gaz qui s'échappe.
Après que le gaz a été admis dans la poche de coulée il est chauffé et, par conséquent, se détend. De ce fait, il est nécessaire qu'un volume plus grand puisse s'échap- per pour compenser cette détente, mais des expériences ont démontré que le volume total de gaz s'échappant peut être suffisamment grand de façon que l'augmentation relativement faible .' due à la détente, n'augmente pas la pression dans le système et ne fasse ainsi pas plus varier ltécoulement du métal que par la manoeuvre du robinet. Lorsque la pression augmente, le métal contenu dans la chambre en est chassé par les ouvertures 14 et 15 .En conséquence, le niveau du métal *liquide dans le conduit de chargement 29 et le conduit de dé- versement 46 s'élève.
Le métal s'élève finalement jusqu'au rebord 55 et déborde dans le couloir incliné 56. Il passe de ce couloir dans la rigole 57 jusqu'au bec 63, d'où il est déversé dans le moule 66' qui tourne. Lorsque le métal se déverse du bec 63, le chariot 64 s'éloigne du support 3, et
Ce déplacement, ainsi que la rotation du moule 66, oblige la colonne de métal déversé du bec 63 à se déposer en spira- les sur la surface intérieure du moule.
On remarquera que le conduit de chargement 29 est plus haut que le'conduit de déversement 46, de sorte que, alors que le métal peut passer par-dessus le rebord 55 du conduit de* déversement, il ne peut déborder du conduit de chargement 29. De temps à autre pendant une opération de cou- lée, une nouvelle quantité de métal en fusion peut être in- troduite dams la poche de coulée en la versant dans le conduit de chargement 29. Ceci est d'une grande importance, car dans
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les procédés de coulée centrifuges, la durée des diverses opé- rations est étroitement réglée, et il y a toujours lieu d'évi- ter une perte de temps. A l'aide de la présente invention, l'o- pération peut continuer sans interruption en ce qui concerne le versage du métal dans la poche'de coulée.
Lorsque l'opération de coulée cesse, le raccord 23 est desserré, et on fait tourner le tuyau 24 autour de son point de rotation (non représenté), de façon qu'il ne soit pas dans le chemin de la poche de coulée* Les bras 71 sont alors amenés en position et les crochets 72 sont engagés sur les tourillons. La poche'de coulée peut maintenant être amenée en tout endroit voulu où on la fait basculer, comme représenté fig.3 et les résidus de métal en fusion en sont évacués, empê- chant ainsi la solidification du métal pouvant pester après une opération de coulée.
Si, toutefois, il est impossible de vider la poche avant qu'une partie de son contenu se solidifie, la poche peut être facilement démontée en retirant les boulons 19 et: en en- i levant la plaque de recouvrement 11.Les conduits de chargement et de déversement, ainsi que leurs garnissages, peuvent égale- ment être facilement enlevés en desserrant les beulons 39 et 51, respectivement. Lorsque la plaque de recouvrement 18, le conduit de chargement 29 et le conduit de diversement 46. sont enlevés, on peut avoir accès à 1'intérieur de lapoche de cou- lée et aux orifices d'admission et d'évacuation 14 et 15 ,et les nettoyer aisément.
Les conduits 29 et 46 peuvent également être nettoyés lorsque la poche de coulée est ainsi démontée.
Les avantages de la présente invention apparal- tront d'après la description qui précède. L'invention permet d'obtenir un appareil peu coûteux à construire et dont le fonctionnement est extrêmement simple. La manoeuvre du dit ap- pareil peut être confiée à une main-d'oeuvre inexpérimentée.
La poche de coulée peut être contrôlée avec pré- cision au moyen des robinets 28 et 27 , ou du dispositif re-
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présenté fig.7, et une fois qu'elle a été mise en action, le déversement de la quantité prédéterminée de métal à décharger est assuré.
On a également représenté un système de poche de coulée qui peut être facilement nettoyé et duquel tout métal en excès peut être évacué avant qu'il ait pu se soli- difier. La poche de coulée est également construite de façon qu'elle puisse être rapidement démontée et le métal qui peut adhérer à la poche peut en être facilement enlevé par raclage.
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'. CASTING POCKET "
The invention relates to a container and more particularly relates to a casting ladle used in a centrifugal casting apparatus.
In the casting of annular articles or objects by the centrifugal process, the molten metal is introduced into a rotating mold. The centrifugal force produced by the rotation of the mold serves to maintain the metal which strikes thereon on the interior surface of the latter.
Three general procedures are commonly used. In the first procedure, the molten metal is poured just inside one end of the mold, and the latter is maneuvered so that the metal is
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distributed inside the mold as desired. A mold of relatively low thermal conductivity is required for this process, so that the heat contained in the molten metal is not absorbed and radiated by the mold.
In the second mode of operation, the metal is poured over the side of a sort of channel which in principle extends over the entire length of the mold. The channel is rotated and the metal is deposited as a layer the length of the channel. Such a mold ensures a more uniform longitudinal distribution of the metal in the mold and, therefore, the mold employed may have a somewhat higher thermal conductivity than that used in the first procedure.
In the third procedure, which is preferable in most cases, no distribution of the metal, either longitudinally or circumferentially with respect to the mold, is in practice necessary after it has been poured into the mold. Metal is poured from one end of a discharge channel which moves lengthwise relative to the rotating mold. This movement, together with the rotation of the mold, has the effect of depositing the metal on the inside of the mold in the form of successive columns arranged in a spiral relative to one another.
Each turn of the spiral column must be deposited before the previous turn has solidified, and so the columns can unite and result in a cast of uniform thickness.
In most cases, it is desirable that the cast article have a uniform thickness, and when this is the case any of the three procedures just mentioned can be adopted. However, in certain circumstances, it. is desirable to vary the thickness in the longitudinal direction of the object,
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this is particularly the case when casting a pipe whose tube is of uniform thickness, but whose ends must have a greater thickness.
For the casting of articles of this kind, the third procedure is preferable ,,
Although close control of the amount of metal poured is necessary in any of the different procedures, such control is particularly essential in the case of the process described last.
The thickness of the cast is a function of the rotational speed of the mold, the speed at which the channel moves relative to the mold (in the third mode of operation), and the amount of metal poured into the mold.
A change in any of these factors will result in a cast of non-uniform thickness.
Heretofore great difficulty has been encountered in controlling metal, and variations, during a single casting operation, in the amount of metal poured have been frequent and have resulted in defective castings.
The previously employed ladles also have serious drawbacks in that it is difficult to clean the ladles after one operation or a series of operations. Unless the amount of metal introduced into a ladle is tightly controlled, there will remain in the ladle after a casting operation a. molten metal resided. If this residue is not immediately removed, the metal solidifies and freezes on the ladle. This obstructs any passages or orifices which may exist in the ladle and, in any event, the solidified metal freezes and adheres to the sides of the chambers.
The present invention relates to:
1. A method of loading pockets of
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casting;
2. A centrifugal casting process;
3. An advanced construction ladle;
4 Means for closely controlling the discharge of the contents of a ladle;
5. A casting ladle for a casting apparatus, this ladle can be easily emptied of the molten metal it contains after a casting operation, and can be easily and quickly removed,
In order to obtain these results as well as other results which will become apparent from the description which follows, the invention generally comprises a container which can be easily disassembled, and means for removing the contents of the container. at a determined speed.
The accompanying drawing shows by way of example an apparatus established according to the invention, but the latter is in no way limited to the arrangements which are represented therein.
In the drawing:
Fig.l is a side view of a casting apparatus.
Fig. 2 is a view of the loading end of a ladle.
Fig. 3 is a view of the pouring ladle in position for cleaning.
Fig. 4 is a side sectional view of the pouring ladle and of the adjacent end of the discharge channel.
Fig.5 is a sectional view taken along line 5-5 of Fig.4, looking in the direction of the arrows.
Fig. 6 is a view taken along line 6-6 of FIG. 4, looking in the direction of the arrows.
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Fig. 7 shows the ladle with a modified form of device for controlling the back pressure in the gas line *
Referring more particularly to fig.l. it can be seen that this figure represents a casting ladle comprising a base plate 1, resting on four uprights 2, which form part of a support 3 for the casting ladle and a discharge channel.
The base plate 1 supports an envelope 5 for the casting ladle. This envelope 5 is preferably rectangular. although in some cases its shape can be changed. Flanges 6 extending outwardly and pierced with openings to receive bolts or rivets, surround the upper part of the casing 5. Externally extending collars 7 are also provided at the base of the casing 5 and rest on the base plate 1. The collars 7 and the base plate 1 are secured together by means of bolts 8, rivets, or other suitable means *
On the sides of the casing 5, above the center of gravity of the pouring ladle, are arranged journals 9.
These journals are provided with flanges 11 through which pass rivets 12, or other suitable fixing means, in order to secure the journals to the casing 5. Annular grooves 13 are formed in the journals 9 and are intended to receive hooks or other suitable means of support, as indicated below. It can therefore be seen that by engaging the journals 9 of the appropriate members; the ladle can be lifted and supported so that it can be tilted for emptying.
Portions of the anterior and posterior walls of the casing 5 are drilled to form a loading port 14 and an unloading port 15. The purpose of
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these orifices will be indicated in detail later.
A lining 16, formed of a suitable refractory material, is provided inside the casing 5. A lining 17 is also provided on the base plate 1. This refractory material is capable of withstanding the high temperatures at which the ladle is subjected when the molten metal is introduced therein.
A cover plate 18 rests on the outwardly extending flanges 6 and is secured thereto with bolts 19 which can be easily removed.
An opening 21 is made in the cover and receives a section of pipe 22. This section of pipe is fixed firmly in the cover in a sealed manner and so as not to cause a loss of pressure. A connector 23 is provided to join the pipe section 22 to a pipe 24. This pipe 24 is provided with a T-fitting 25, in the vertical branch of which is engaged a section of. pipe 26. On the pipe section 26 is mounted a manually operated valve 27 and intended to be adjusted to control the pressure in the system. Pipe 24 is also provided with a valve 28, which regulates the admission of fluid to the pipe.
This pipe arrangement serves to supply air or any other gas, under pressure, to the ladle, its operation being more specifically indicated below. Pipe 24 is rotatably mounted at a point beyond tap 28, so that it can be rotated around that point and beyond the vertical planes of the ladle. . The system piping is large enough so as not to create friction in principle, and the pressure throughout the system is therefore uniform. By "system" is meant all of the piping on the low pressure side of valve 28, and the ladle chamber.
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On the rear of the casing 5 is fixed a charging duct 29. This charging duct comprises a metal casing 31 comprising side walls
32 and 33 and an inclined wall 34. The wall 32 has a vertical rim 35 extending outwardly and, at its base, a horizontal rim 36 extending outwardly. Wall
33 has a flange 37 which extends vertically along the edge of 1 (wall adjacent to the casing 5, and it is provided at its base with a flange 28.
The casing 31 is secured to the casing 5 by means of bolts 39 which extend through the flanges 35 and 37 and into the casing -, 2 ,. A ledge
41 is provided at the base of the inclined wall 34 and this flange, as well as the flanges 36 and 38 'are fixed to the base plate'! using bolts 42.
Inside the casing 31 is arranged a coating 43 of refractory material. The part 44 of the refractory material which rests against the outside of the casing 5 is integral with the coating 43. It will be noted that the lining or coating 44 extends above the upper part of the charging duct 29 and fits tightly against the underside of the flange 6, an opening 45 is made in the liner 44 and corresponds in dimension to the loading port 1'4.
- it will be noted that the lining 16 extends below the casing 5 at the location of the loading opening
14 and that the coatings 43 and 44 form a tight seal with the casing 5 and the coatings or linings 16 and
17. This waterproof function is important in order to prevent molten metal from filtering through the seal formed by the coatings.
Molten metal is poured into the charging duct 29 and passes, through the charging orifice 14, into the chamber formed by the casing 5 and the lining.
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16. The same height of metal as that existing in the loading duct 29 will be obtained in said chamber.
In the front part of the ladle is provided a discharge duct 46, similar to the loading duct 29. The discharge duct includes a casing 47 and has flanges 48 located at the base and vertical flanges 49. The vertical flanges 49 are attached to the casing 5 to 1 (using bolts 61. While bolts 52 secure the flange. 48 to the base plate 1. A refractory lining or lining 53 is provided in the discharge duct and is analogous to the linings 43 and 44 of the charging duct. This lining 53 extends to the underside of the rim. 6 and has an opening 54 corresponding to the outlet orifice 15 formed in the casing 5 and in the coating 16.
The lining 53 has an outwardly curved portion 55 onto which the molten metal is poured.
In FIG. 4, there is shown in detail an inclined passage 56 which is arranged near the part 55 and receives the metal poured out from the ladle. The passage 56 is intended to fit into a casing in the form of a channel 57 which comprises a lining 58 in several parts. The passage 56 fits closely with the packing 58 to prevent filtration of molten metal at the junction. Said casing 57 in the form of a channel is mounted on the support 3. As shown in fig.6, small bearings 59 fixed to the support 3 form a cradle for the casing forming a channel 57.
Plates 51, secured to small pillars 59 by bolts 62, or other suitable means, extend partially above the channel casing 57 and hold it securely in position. The distance at which the channel 57 extends from the support 3 can therefore be modified by removing the
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plates 61, placing the channel as desired, and re-securing the plates 61 to the small pillars 59. Variations in the distance at which the channel extends from the support 5 requires re-positioning correspondingly. corridor 56 in channel 57.
This can be easily done, because the lining 58 can be in several pieces and the necessary pieces can be put in place or. removed, so that the passage 56 is always placed under the part or rim 55 of the overflow duct. Channel 57 is. fitted with a spout
63.
In fig.l, there is schematically shown a mold and the mechanism attached to it. A carriage 64, provided with wheels 65, supports a mold 66 so that it can rotate. With the aid of a suitable control device 67 and the necessary gears (not shown), the mold receives a rotational movement in the carriage 64.
The carriage 64 travels on a track 68 which can be laid on the support 3. It is obvious that modifications can be made to this construction to meet the requirements of a particular case.
In figs.2 and 3, there is shown a device for removing the casting ladle from the support 3.
This device comprises a chain 69 which supports two arms
71. The ends of the arms have hooks 72 intended to engage in the grooves 13 of the journals 9.
By placing the hooks 72 in said grooves, everything is prevented. transverse displacement of the casting ladle by -rapport arms 71, but the casting ladle can turn freely on the journals.
As shown in Fig. 3, the ladle can be tilted in order to dump any excess metal upon completion of a casting operation, but the ladle is
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normally maintained in a vertical position, because the journals are above the center of gravity 6 of said pocket. This means for easily emptying a ladle prevents the solidification of the molten metal inside the latter.
As has already been specified, the solidification of the metal in the ladle seriously interferes with the correct functioning of the device, since not only does the metal adhere to the walls of the pocket but, in addition, the orifices are susceptible to damage. to be obstructed by metal.
In FIG.?, There is shown a variant of the invention, particularly applicable when it is desired to automatically control the pressure existing inside the chamber. Compressed air or a compressed gas is admitted into the system through the valve 28. On the pipe section 26, a flexible duct 73 is suitably secured in a sealed manner and so as not to cause pressure losses. This duct is connected to a tube or pipe 74 closed at its upper part, as indicated at 75. The junction of the duct 73 and the tube 74 must be tight and withstand the pressure in order to prevent the escape of the gas which is therein. content. Using a hook 76, or other suitable means, the tube 74 is suspended from a cable 77.
This cable passes over a pulley 78 which can turn on a shaft 79, and is wound up on a drum 80. The drum 80 is mounted so as to be able to turn in bearings 81, and is actuated by a motor 82 or by a motor. another way.
The tube 74 can be lowered into a liquid 83 contained in a container 84. It is understood that the invention also contemplates a device in which the tube such as 74 is kept stationary and the level of the liquid 83 is changed. Assuming that a given quantity of gas or air has been admitted into the system, the pressure of that volume of gas will depend on how much or extent the tube 74
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is immersed in the liquid 83.
If the relative position of the tube 74 and the liquid surface 83 remains fixed, and air is continuously admitted into the system through the valve at a constant pressure, depending on the position dU, tube 74, will exist in the system, due to * the escape of excess air through tube 14¯ and liquidated 83. When tube 74 has descended into liquid 83, the pressure inside the system will become larger) because the resistance to gas exhaust is increased by increasing the hydrostatic lift height.
As noted above) the pressure throughout the system. is uniform, as the pipes do not normally create friction *
Tube 74 can be lowered or lowered at a uniform speed or at a variable speed. If it is desired to lower it at a variable speed, the circumference of the drum may be irregular, or the speed of the motor may be changed. From the above, the operation will be obvious. The molten metal is deposited in the charging duct 29. 11 passes, through the charging port 14, into the chamber of the ladle, -, and also into the discharge duct 46.
With uniform pressure exerted on the surface of the metal in these three compartments, the level of the liquid metal will be the same. The molten metal is poured into the loading duct until the desired height is reached.
We will first describe the embodiment shown in fig.7. The valve 28 is open, and air or pressurized gas is thus admitted into the chamber through the pipes 24 and SE. The rate of admission of this gas is such as to produce a relatively slow flow, but insufficient to create any friction in the system, and thus to produce appreciable pressure when the tube is lifted above the surface of the tube. liquid 83. Then,
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by operating the motor 82 and the "ta! n1: roWJeo" the tube 74 is lowered at a predetermined rate. On contacting the surface of the liquid 83, an escape resistance is exerted. on the gas entering the system.
Pressure is immediately built up in the system equal to this exhaust resistance, and the pressure is increased directly in proportion to the rate at which tube 74 is submerged.
The effect of this increase in pressure in the ladle is to lower the level of metal in chamber 5 and raise the levels of metal in the loading and discharge lines. However, since the system piping has been given a section large enough to prevent friction and pressure level differences, the height of the metal, due to differences between the levels in the chamber and the ladle discharge duct , will always be equal in weight to the height of the liquid 83 around the tube 74.
When the metal is forced out of chamber 5 and is replaced by a cold gas, this gas will be heated and will tend to increase the pressure in the system. However, as the exhaust means are sufficiently large compared to the increase in volume due to the relaxation of. gas, there will be no increase in pressure and therefore the flow rate of the metal will not be influenced by this expansion.
The operation of the form of device shown in FIG. 4 is theoretically the same as that of the apparatus shown in fig.7. At the start of the pouring operation, the valve 28 is opened to admit a stream of gas into the system, the speed, however, not being sufficient to create any friction. When the pressure in the system is increased by the admission of this gas, the exact pressure desired is controlled by the
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operation of the valve 27, which allows 1 (escape of the quantity of gas in excess of that necessary to establish the required pressure.
As the operation proceeds, it is necessary that the pressure in the system be increased, and accordingly the valve 27 is turned by hand to decrease the amount of gas escaping.
After the gas has entered the ladle it is heated and therefore expands. Therefore, it is necessary that a larger volume can escape to compensate for this expansion, but experiments have shown that the total volume of gas escaping can be large enough so that the relatively small increase . ' due to the expansion, does not increase the pressure in the system and thus does not vary the flow of the metal more than by operating the valve. As the pressure increases, the metal in the chamber is forced out through the openings 14 and 15. As a result, the level of the liquid metal in the charging duct 29 and the discharge duct 46 rises.
The metal finally rises to the rim 55 and overflows into the inclined passage 56. It passes from this passage in the channel 57 to the spout 63, from where it is poured into the mold 66 'which rotates. When the metal pours from the spout 63, the carriage 64 moves away from the support 3, and
This movement, together with the rotation of the mold 66, forces the column of metal poured out from the spout 63 to deposit in spirals on the interior surface of the mold.
Note that the charge duct 29 is higher than the discharge duct 46, so that while the metal can pass over the flange 55 of the discharge duct, it cannot overflow from the charge duct 29. From time to time during a casting operation, a new amount of molten metal may be introduced into the ladle by pouring it into the charging duct 29. This is of great importance, because in
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centrifugal casting processes, the duration of the various operations is closely regulated, and there is always room to avoid wasting time. With the aid of the present invention, the operation can continue without interruption with respect to the pouring of metal into the ladle.
When the casting operation ceases, the fitting 23 is loosened, and the pipe 24 is rotated around its point of rotation (not shown), so that it is not in the path of the casting ladle * arms 71 are then brought into position and the hooks 72 are engaged on the journals. The pouring ladle can now be brought to any desired location where it is tilted, as shown in fig. 3, and the residues of molten metal are removed therefrom, thus preventing the solidification of the plagued metal after a casting operation. .
If, however, it is not possible to empty the bag before some of its contents solidify, the bag can be easily disassembled by removing bolts 19 and: removing cover plate 11. and spill, as well as their packings, can also be easily removed by loosening the poles 39 and 51, respectively. When the cover plate 18, the charging duct 29 and the miscellaneous duct 46 are removed, access can be made to the interior of the casting ladle and to the inlet and outlet ports 14 and 15, and clean them easily.
The conduits 29 and 46 can also be cleaned when the ladle is thus removed.
The advantages of the present invention will become apparent from the foregoing description. The invention makes it possible to obtain an apparatus which is inexpensive to construct and whose operation is extremely simple. The operation of the said apparatus may be entrusted to inexperienced labor.
The ladle can be controlled with precision by means of the stopcocks 28 and 27, or by means of the device.
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shown in fig. 7, and once it has been put into action, the discharge of the predetermined quantity of metal to be discharged is ensured.
Also shown is a ladle system which can be easily cleaned and from which any excess metal can be removed before it can solidify. The ladle is also constructed so that it can be quickly disassembled and any metal which may adhere to the ladle can be easily scraped off.