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"Procédé et étuve pour le séchage des matières humides telles que moules et noyaux de fonderie".
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On sait que les moules et noyaux constitués de sable ou terre de fonderie, humidifiés pour.les rendre plastiques, doivent, le plus souvent, être séchés et cuits avant de subir le contact du métal en fusion.
Ce séchage s'effectue généralement en chauffant les blocs humides dans des étuves au contact d'air chaud soigneu- sement renouvelé à une vitesse suffisante pour rester très en dessous du point de saturation ; c'est donc un séchage basé sur l'évaporation de l'eau.
Ce procédé présente de multiples inconvénients tant pour le résultat que pour son coût.
En effet, l'humidité des couches extérieures de la masse humide traitée diminue rapidement,puis disparaît, tandis que les couches plus profondes restent à leur taux initial, voir même, par suite de condensations locales, au sein même du bloc, à un taux supérieur.
De ce fait la couche extérieure se rétractant en séchant se fendille, puis, par suite de l'imperméabilité ac- quise par sa dessication, ces fentes initiales augmentent d'importance pour laisser échapper l'eau vaporisée, ensuite, dans les couches centrales.
La présente invention a/notamment pour but de remé- dier à ces inconvénients.
Elle concerne à cet effet un procédé pour le séchage de matières imprégnées d'un liquide, telles que moules et no- yaux de fonderie, caractérisé parce que dans une première phase on échauffe les pi@@ es à sécher dans une enceinte fer- mée, les pièees ne perdant ainsi qu'une faible portion de leur humidité jusqu'à ce que l'atmosphère de l'enceinte soit saturée, ce qui permet d'échauffer les pièces d.'une manière uniforme dans toute leur masse, sans dessécher notablement leur sur-
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face, puis, dans une deuxième phase ou phase de séchage, on surchauffe la vapeur contenue dans l'enceinte, ce qui pro- voque la dessication totale des pièaes à sécher par vapori- sation du liquide, en évitant toute fissuration superficielle.,
L'invention s'étend d'une manière générale à ce.
procédé quels que soient les appareils pour sa réalisation.
Toutefois l'invention s'étend également à une étuve permettant une mise en oeuvre particulièrement simple et avan-, tageuse du procédé précédent ou procédé similaire et compor- tant les caractéristiques suivantes prises séparément ou en combinaison. a) une enceinte fermée munie de quelques ouvertures destinées à laisser échapper l'excès de volume des gaz dilatés et de vapeur produite. b) des moyens pour réaliser une circulation rapide en circuit fermé des gaz contenus dans l'enceinte afin d'assu- rer l'uniformité de la température.
c) des moyens de chauffage indirect de l'étuve, tels que radiateurs, ce qui d'une part, évite la présence de vapeur d'eau provenant du gaz de la combustion, pouvant se condenser sur les pièces froides à traiter pendant l'échauffement ini- tial, élimine toute action des dits produits de la combus- tion ou tout dépôt de suie et poussières sur les matières à sécher, et, d'autre part (en combinaison avec la suppression de l'introduction d'air de d'saturation et de refroidissement), permet de réaliser d'importantes économies calorifiques. d) le commencement du circuit des gaz chauffants qui est à très haute température est disposé dans une zone de l'étuve où la circulation interne est intense et la tempéra- ture faible, ce qui permet d'assurer au mieux les échanges de chaleur entre les gaz de combustion et les gaz en circu- lation de l'étuve.
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L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons possibles.
Une étuve conforme à l'invention est représentée à titre d'exemple sur les dessins ci-joints dans lesquels : - La figure 1 est une élévation coupe - La figure 2 est une coupe de l'étuve de la figure
1 suivant la ligne II - II de cette figure.
- La'.figure 3 est une vue en plan des radiateurs, la paroi du plafond étant aievée.
- La figure 4 est un plan coupe de l'étuve de la figure 1 suivant la ligne IV - IV de cette figure.
Suivant le procédé de l'invention on chauffe pro- gressivement les masses humides et l'air qui les entoure ini- tialement, sans adjonction de gaz humide de combustion ou autres, sans renouvellement de cet air qui demeure à une pres- sion très voisine de la pression atmosphérique.
Dans ces conditions, l'air ambiant se sature rapi- dement d'humidité et ne peut plus enlever d'eau par évapora- tion, les masses humides s'échauffent donc dans leur épais- seur, sans perdre l'eau de leur couche périphérique, ce qui évite leur fissurage par contraction et leur imperméabilisa- tion.
Par suite de l'échauffement de l'air contenu dans l'étuve et des nouvelles quantités de vapeur d'eau émises par les masses en séchage, le volume du mélange croît et l'excès est évacué dans l'atmosphère extérieure pour que la pression n'augmente pas sensiblement.
Tant que la température de l'étuve est inférieure à
100 degrés centigradcs, la dessication est nulle ou lente, mais dès qu'elle est dépassée, la production de vapeur devient in- tense, chasse peu à peu l'air qui remplissait initialement
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l'étuve et il ne reste bientôt plus que de la vapeur qui se surchauffe de plus en plus à mesure que la température dépasse 100 degrés centigrades.
Dans cette atmosphère, les masses en séchage, échauf- fées initialement jusqu'à leur centre et par suite totalement dilatées pendant qu'elles sont encore plastiques n'ayant que très peu perdu de leur ,humidité, n'ont aucune tendance à se fissurer et, s'échauffant lentement, atteignent, dans leur masse, une température voisine de 100 degrés centigrades. Elles gardent cette température tant qu'elles contiennent de l'eau d'imprégnation.
Enfin, après ce palier de température, de durée fonc- tion de la masse et de la surface extérieure du corps traité, ladite température s'élève rapidement ; à ce moment, l'étuvage est terminé .
Le séchage comporte donc deux phases bien distinc- tes, la première, correspondant à réchauffement des pièces à sécher, pendant laquelle la déperdition d'eau est faible et égale à celle nécessaire pour saturer le volume d'air contenu dans l'étuve à.la température considérée ; seconde, de sé- chage proprement dit, commençant au moment où la température de l'étuve à la surface des pièces atteint 100 degrés centi- grades et finissent quand la température interne des pièces monte rapidement au-dessus de 100 C.
Ce procédé présente de nombreux avantages et notam- ment les suivants :
1 ) suppression totale des fissurations.
2 ) meilleure transmission de la chaleur aux masses à chauffer par suite de la conductibilité au moins 30 fois supé- rieure de la vapeur, par rapport aux gaz de combustion mélangés d'air suivant la technique habituelle.
3 ) possibilité d'une meilleure utilisation ther- mique globale.
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.Les figures de 1 à 4 représentent une étuve pour la mise en oeuvre du procédé précédent.
Cette étuve est préférablement formée de murs à double-parois 57,comportant entre elles un espace 58 empli d'air, de matière pulvérulente ou d'agglomérés calorifuge, monté sur un massif en maçonnerie 18 posé sur le sol.
L'un des côtés verticaux de l'étuve est muni d'une porte, tournante, coulissante ou montante 6, également à dou- ble parois calorifugées, cette porte est destinée à l'intro- duction des objats à dessécher.
A petites distances des parois verticales et sous le plafond, sont disposés de larges tubes métalliques plats 5, 9, 11 (figures 1, 2 et 3), limitant une cavité de faible épaisseur parcourue par les gaz du foyer, constituant des parois radiantes et chauffantes.
Les gaz chauds sont, produits par la combustion de charbon, introduits par le gueulard 45, sur la grille 49, sous l'action de l'air arrivant par la porte 50. Ces gaz par- tent par le conduit 52 sous la dalle réfractaire 55, puis s'étant ainsi abaissé à une température acceptable pour la conservation du métal, dans les quatre tubes métalliques 13, 14, 15 et 16.
De ces tubes, les gaz chauds circulent suivant F.1 de part et d'autre de 1'étuve, dans les radiateurs verticaux et horizontaux symétriques par rapport à l'axe CD ; il suffit donc de décrire la circulation dans une de cas moitiés, pour que soit connue celle de l'autre moitié, qui est identique.
Les gaz arrivant par les tubes 15 et 16 passent dans des gaînes plates 74 et 75, pour se répandre dans les radiateurs verticaux 5, 11, puis rejoignent les éléments horizontaux 5, par les conduits'65, 66 et enfin gagnent les cheminées 1,4 par les radiateurs horizontaux 5,9.
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Le contenu de l'étuve, air et vapeur au début, vapeur surchauffée ensuite, est mis en circulation fermée au moyen du ventilateur aspirant et soufflant 21, suivant un tra- jet figuré par des flèches F. 2,
Le ventilateur 21 aspire les gaz de l'étuve, dans la tranchée 22, située en bas et parallèlement à la porte, au point de plus fort refroidissement, par le conduit 24, et les refoule dans le conduit 19, dans la cavité 46. Cette cavité est comprise entre la semelle de fondation 18 et la dalle 19, où sont disposés les tubes métalliques 13, 14, 15,16; parcourus par les gaz de combustion.
Ces gaz, déjà échauffés, passent ensuite entre la dalle réfractaire 55 qui reçoit en dessous les gaz les plus chauds et la dalle 12, puis s'échappent à l'extrémité infé- rieure de l'étuve, opposée à la porte, par l'ouverture 56 lon- gue et parallèle à la paroi pour se répandre'dans l'étuve.
Dans l'étuve, ces gaz lèchent à la fois les radia- teurs et les pièces à sécher, puis sont repris en 22, par le ventilateur 21.
Les gaz dîs à l'expansion de l'air chauffé ou en- suite à la vapeur produite, s'échappent de l'étuve en passant par l'extrémité inférieure ouverte de la cheminée 3 et soulè- vent la soupape équilibrée 2 pour se répandre dans l'atmos- phère.
Les matières à chauffer sont donc soumises à la fois au rayonnement de larges surfaces chauffantes et au contact rapidement renouvelé de la vapeur surchauffée, d'où résulte une dessication très prompte.
Les radiateurs parcourus par les gaz de combustion peuvent être remplacés par des résistances chauffantes élec- triques ou tout autre moyen d'apporter de la chaleur dans une enceinte fermée.
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Les radiateurs doivent, entourer la charge à chauf- fer aussi complètement que possible, pour faciliter au mieux la transmission de chaleur.
L'étuve ci-dessus décrite présente ainsi les qua- lités suivantes qui permettent la mise en oeuvre du procédé de l'invention avec le maximum de rendement.
1 ) Les pertes extérieurs sont faibles par suite de l'utilisation, pour former l'enceinte, de parois subies avec calorifuge interposé.
2 ) Les produits de combustion sont éliminés de l'étuve par suite du chauffage indirect.
Cela permet particulièrement d'éviter la condensa- tion de la vapeur d'eau contenue dans ces produits sur les pièces froides et l'altération physique ou chimique par les gaz chauds de la surface des dites pièces.
3 ) La transmission de la chaleur s'effectue en partie importante par rad.ieation, par suite de la grade sur- face des radiateurs qui sont disposés près des parois.
4 ) L'économie de chaleur réalisée est très grande par suite du chauffage indirect.
En effet, dans les étuves à chauffage direct, il est nécessaire pour éviter le contact de gaz trop chauds avec les pièces à sécher, d'ajouter un excès d'air à celui nécessaire pour la combustion, auquel s'ajoute encore celui qui est intro- duit pour abaisser le point de saturation et provoquer le séchage par évaporation.
Ce volume de gaz chaud, trois à quatre fois plus grand que le volume des gaz de combustion, est évacué à la cheminée, au mieux, à la température de l'étuve, entraînant, par conséquent, une perte de chaleur deux à trois fois plus
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grande que l'indispensable échappement des gaz brûlés, seul utile avec l'étuve à chauffage indirect.
5 ) La température obtenue dans l'étuve est uniforme et les échanges calorifiques sont très rapides d'une part: par suite de la circulation interne, en circuit fermé, de,la vapeur surchauffée contenue dans l'étuve, qui assure la -oonvec- tion de la!chaleur entre les radiateurs et les pièces à traiter, d'autre part, par la grande conductibilité thermique de la va- peur qui accélère le transport de la chaleur du radiateur aux pièces à sécher.
REVENDICATIONS
1 ) Procédé pour le séchage de matières imprégnées d'un liquide, telles que moules et noyaux de fonderie, carac- térisé par,ce que ; dans une première phase on échauffe les pièces à sécher dans une enceinte fermée, les pièces ne perdant ainsi qu'une faible portion de leur humidité jusqu'à ce que l'atmosphère de l'enceinte soit saturée, ce qui permet d'échauf- fer les pièces d'une manière uniforme dans toute leur masse, sans dessécher notablement leur surface, puis, dans une deu- xième phase ou phase de séchage, on surchauffe la vapeur con- tenue dans l'enceinte, ce qui provoque la dessication totale des pièces à sécher par vaporisation du liquide en évitant tou- te fissuration superficielle.