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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE CHARGEMENT ET LA PRECONCRETION DE MASSES
GRANULEES.
Dans la concrétion de masses granulées pour la confection de moules de fonderie ou de produits céramiques, etc., il est connu de se servir de cadres de remplissage qui sont posés sur les plaques à modèles servant à mouler ou sur les châssis de moulage. Lors du chargement de la masse granulée ces cadres de remplissage doivent empêcher, autant que possible, le débordement de cette dernière ou, dans le cas de la confection de moules hauts, ils doivent permettre l'introduction d'une quantité suffisamment grande. Par ailleurs, on connaît des trémies de remplissage avec fond ouvrant et fermeture, qui reçoivent la quantité de masse granulée nécessaire à la confection du moule et qui, après avoir été tournées jusqu'à ce qu'elles se retournent audessus du modèle ou du châssis de moulage, déversent la masse sans toucher ces derniers.
Parce que la masse granulée non concrétée a un volume considérablement plus grand que la masse concrétée, il se forme un cône de versement, dont une partie coule par dessus les bords du châssis et étant donné que lors de la chute de la masse granulée cette dernière subit une préconcrétion surtout au-dessus des parties élevées du modèle, le total de la quantité est imprécis et surtout la répartition horizontale est mauvaise (trop au milieu, trop peu au bord du châssis).
On a proposé, en outre, d'utiliser des récipients de remplissage dont les volets du fond sont maintenus fermés par des ressorts qu'on pose sur un châssis qui s'appuie sur la plaque à modèle et que l'on charge d'un poids qui appuie sur le remplissage, c'est-à-dire lui fait subir une préconcrétion, de manière que les volets de fond, retenus par là force des ressorts, libéreit le remplissage, de façon que ce dernier et le poids qui le charge tombent sur la plaque à modèle. On obtient de cette façon une répartition horizontale encore plus mauvaise, parce qu'il se produit tout de suite un pressage au-dessus des parties élevées du modèle et, dont l'effet nuisible ne peut être .éliminé que d'une manière insignifiante par l'opération consécutive de vibration.
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On connaît depuis--longtemps le phénomène que, lors de la concré- tion se produit en majeure partie dans la direction de la force, tandis que l'effet de concrétion dans une direction transversale est insignifiante et diminue d'autant plus vite que la concrétion est plus importante d'une faon absolue et que l'épaisseur de la masse granulée à concréter est plus petite.
Ceci prouve que par un pressage on concrète trop fortement'la masse granulée se trouvant au-dessus des parties élevées du modèle et pas assez celle se trouvant au-dessus des parties plus basses du modèle. De nombreux essais pour éliminer au moins partiellement, ce phénomène qui empêche une concrétion uniforme par l'adjonction de mouvements à secousses ou de vibrations agissant dans le plan horizontal ont complètement échoués. L'emploi de blocs pressés sous une forme correspondant au modèle n'a pas fourni de solution satisfaisante non plus parce que les résultats obtenus n'étaient que partiels et que le changement des modèles était rendu difficile d'une manière inacceptable, puis que la confection des moules était rendue plus coûteuse tant de ce fait que par l'extension des dispositifs de modèles.
Le procédé suivant la présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients décrits, au moins en majeure partie, et de procurer de ce fait les conditions pour une machine à mouler automatique donnant satisfaction.
Le procédé;consiste en ce qu'on pose sur le châssis de moulage un récipient à fond ouvrant qui contient une quantité de masse granulée au moins égale a la quantité nécessaire pour la confection du moule, sans cepen- dant dépasser cette quantité d'une façon considérable et dont. la section d'écoulement correspond approximativement à la section intérieure d'un châssis de moulage, puis en ce que la masse granulée qui s'écoule au-dessus de la plaque à modèle après l'ouverture du fond ouvrant du récipient est préconcrétée après la fon de la période de remplissage exclusivement par la production de forces d'inertie dans la masse même, agissant de préférence dans un plan perpendiculaire au plan du modèle et en ce qu'une concrétion supplémentaire de finition est exécutée consécutivement à la dépose du récipient de remplissage.
Le procédé selon la présente invention évite une grande hauteur de chute ou une préconcrétion à l'aide de poids, et de cette manière une concrétion locale indésirable de;la masse granulée lors du remplissage, de sorte que cette masse se place, retenue latéralement par le récipient, plus desserrée et largement , étendue sur le dispositif de modèle et qu'elle n'est concrétée que par les forces d'inertie de la masse granulée même, agissant de préférence dans la direction verticale, tout en fournissant à chaque endroit du châssis de moulage un appoint suffisant en masse granulée.
Des trois possibilités connues de concrétion :
1 - par des forces agissant de l'extérieur sur la masse granulée (par exemple le pressage).
2 - par la projection de cette masse sur le dispositif de modèle à l'aide de turbines ou d'air comprimé et
3 - par le déclenchement de forces d"inertie dans la masse granulée introduite elle-même par suite de variations subites de vitesse, la présente invention n'utilise que la troisième pour la préconcrétion en raison de ses propriétés particulièrement appropriées. La première s'élimine parce que ses propriétés donnent notoirement une mauvaise uniformité de concrétion et la deuxième n'est pas applicable avec la présente invention. Plus la concrétion se rapproche de;la concrétion complète après la concrétion de finition, plus le moule complètement concrété est uniforme.
Pour cette raison, l'invention prévoit de choisir l'intensité de la préconcrétion de façon que les parties inférieures des couches les plus épaisses de la masse granulée soient déjà complètement concrétées lors de la préconcrétion.
L'essai aussi bien que le calcul montrent que les secousses seules, de préférence en direction verticale permettent d'obtenir une concrétion plusieurs fois plus forte que les vibreurs ou les balourds tournants (oscillations) seuls. Pour cette raison, puis parce que les secousses ne donnent
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la soncie fon plus forte que dans les parties de la masse granulée adjacentes a.' plan de roulage et aux modèles et que la concrétion diminue vers le haut, ce procédé joue un rôle particulier dans la préconcrétion. Si l'on monte une table de moulage de manière qu'elle puisse se soulever de son support et si on la fait heurter d'en bas par des masses suffisamment importantes et ayant la vitesse nécessaire, on peut alors obtenir une préconcrétion suffisante.
Mais en général cette forme de réalisation est d'une construction relativeme nt compliquée. Afin d'obtenir finalement un moule.concrété aussi uniformément que possible, le moule préconcrété doit, après la préconcrétion par secousses, être concrété beaucoup plus fortement dans ses parties profondes que dans les parties plus élevées au-dessus des modules. Or, cela n'est pas le cas avec les dispositifs connus à secousses, parce que le coefficient d'élasticité de la masse granulée mélangée avec des liants argileux ne s'élève qu'à 500 kg/ cm2 environ et que cette masse subit une forte déformation élastique.
En con- séquence, pour obtenir ce résultat, la présente invention prévoit supplémen- tairement :le faire frapper la masse à secousses sur un corps, dont la matiè- re permet une forte sollicitation en compression et possède un coefficient d'élasticité aussi bas que possible et qui a la forme d'un cylindre creux, long et de faible épaisseur, ce qui lui permet d'emmagasiner . beaucoup d'énergie potentielle, Le calcul aussi bien que l'essai confirment l'exacti- tude de ces raisonnements. Il est vrai qu'on a déjà proposé d'interposer des couches entre la masse à secousses et l'enclume ou d'employer des rondelles d'acier élastiques en forme de membrane. Mais l'effet de ces couches est trop faible pour produire la différence de concrétion en fonction de la hauteur.
A côté de ces considérations, le procédé à secousses est caracté- risé par une dénivellation relativement forte de la masse granulée, si l'on introduit une masse granulée desserrée, parce que la couche supérieure n'est pas concrétée et par conséquent la friction intérieure de la masse granulée est très petite dans cette couche, lorsque des parois latérales empêchent l'é- coulement latéral de la masse granulée conformément à la présente invention.
La préconcrétion ainsi obtenue qui est favorable pour la concrétion de finition ultérieure peut être encore améliorée, ce qui représente une nouvelle uniformisation de la concrétion, dans le cas des moules en masse granulée à concréter. A cette fin, la présente invention prévoit encore d'alimenter le récipient de remplissage avec davantage de masse granulée qu'il ne le faut pour la confection du moule et de râcler ou de séparer cet excédent après la préconcrétion suivant un plan au-dessus du bord supérieur du châssis de moulage et correspondant à la concrétion de finition ultérieure, de manière que la partie de la masse préconcrétée qui dépasse le bord supérieur du châssis forme un corps tronconique dirigé vers le haut.
Ceci a une influence favorable parce que dans le cas de masses granulées, même de petites forces de concrétion produisent déjà un accroissement considérable du poids spécifique et que parce que les surélévations causées par les fortes dénivellations du modèle et restant après la préconcrétion sont raclées avant la concrétion de finition.
Le procédé est exécuté à l'aide d'un dispositif caractérisé par un récipient pouvant être posé sur le châssis de moulage, qui contient la masse granulée en la quantité nécessaire à la confection du moule sans cependant dépasser considérablement cette quantité et qui est muni d'un fond ouvrant, dont la section d'écoulement correspond approximativement à la largeur intérieure du châssis de moulage, puis par des moyens pour produire des forces d'inertie dans la masse granulée même, agissant de préférence perpendiculairement au plan du modèle et finalement par des dispositifs pour la concrétion de finition après enlèvement du récipient de remplissage.
Les dessins annexés illustrent le procédé, à titre d'exemple, à l'aide d'un dispositif servant à sa mise, en oeuvre qui comprend une machine à mouler avec un récipient de remplissage.
La fig. 1 est une coupe-élévation suivant la ligne a-a de la fig. 2.
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La fig.2 est un plan correspondant.
La fig. 3 est une coupe-élévation suivant la ligne b-b de la fig.
2 passant par le récipient de remplissage.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne c-c de la fige 3 d'un exemple d'application de la présente invention.
Une machine à mouler est constituée par le bâti 1, le piston de pression 2, le piston à secousses 3 qui est soulevé d'une manière connue par un fluide sous pression, et qui retombe après l'échappement du fluide sous pression, par son propre poids, sur le piston de pression qui s'applique, pendant les secousses, dans sa position la plus basse, sur le fond du bâti 1.
Le piston a secousses 3 porte la table à secousses 3a sur laquelle repose la plaque 4 portant le modèle 5. La totalité des organes de contrôle et des conduits '-- air comprimé a été supprimée dans les dessins pour plus de clarté.
Le châssis de moulage 23, qui porte sur son bord supérieur le récipient de remplissage 7, est posé sur la plaque à modèle 4. Ce récipient 7 porte à sa partie inférieure un bord renforcé 7a dont la face intérieure présente des surfaces 7b inclinées vers le bas et vers l'extérieur, qui servent à donner une forme en tronc de pyramide au sable et facilitent le retrait du récipient de remplissage du châssis de moulage. Les parois d'extrémités opposées 7c du récipient sont reliées entre elles par deux parois parallèles 7d décalées par rapport aux bords verticaux des parois 7c. Les parois 7d sont pliées vers l'extérieur a leur partie supérieure et forment ainsi un toit pour les axes 10 qui sont supportés dans les parois latérales 7c.
Deux leviers 11 sont clavetés sur chacun des axes 10, entre les parois 7c et une tôle râcleuse 15, dont les bords 16 s'appliquent sur les surfaces 7e (fig. 3) du bord renforcé 7c du récipient 7, est articulée sur l'axe 12 à l'extrémité de chacun de ces leviers. Les axes 10 portent chacun un levier 18 fixé en dehors d'une des parois 7c du récipient, dont un est articulé au piston 19 et l'autre au cylindre 20 d'un vérin hydraulique ou pneumatique. Le cylindre 20 est relié aux conduits 20a et 20b prébus pour le fluide sous pression. Ce vérin permet d'amener rapidement les deux tôles râcleuses 15 de la position rerprésentée en traits pleins a la position représentée en pointillé à la fig. 1.
Cette figure montre la position des tôles râcleuses après la préconcrétion et la fig. 4 celle correspondant a la réception d'une nouvelle charge de masse granulée dans le récipient 7. Le récipient de remplissage est boulonné sur un bras 25 et fixé dans sa position par une clavette 26 (fig.. 3). Le bras 25 est solidaire de la tige de piston 27, guidée dans le cylindre 28 qui est boulonné sur le bâti 1 de la machine. A sa position supérieure, le cylindre"28 présente une entaille 28a qui reçoit le bras 25 lorsque le récipient s'abaisse sur le châsis de fonderie, de sorte que ce cylindre est fixé dans sa position.
La tige de piston 27 présente un alésage qui reçoit un ressort hélicoïdal 29 qui s'appuie, d'un côté, sur un collet 30 de la tige 31 à l'extrémité supérieure de cette dernière, et de l'autre côté, en 30a sur le fond 27b du piston 27 . La tige 31 est vissée dans le fond du cylindre 28. Pendant les secousses, le ressort hélicoïdal ramène le piston 27 et avec lui le récipient 7 sur le châssis de moulage 23. Le bâti 1 porte, pivotant autour d'un axe 33, le bras 34 qui supporte la plaque de pressage 35, qui est supportée dans le bras 34 à l'aide de tiges filetées 36 et qui est réglable en hauteur par ces dernières.
Au-dessus de la position dégagée A (fig. 2) du récipient 7 se trouve un silo 37 (fig. 1 et 4), dont l'ouverture d'écoulement peut être ouverte et fermée à l'aide de tiroirs 38 (fig. 4). Ces tiroirs peuvent tourner autour des pivots 40 du siloà l'aide de segments 39; ils sont par exemple munis de poids 42 de manière qu'ils se ferment automatiquement. Le récipient 7 porte deux butées 43 qui rencontrent les boulons 44 fixés sur les segments 39 et qui ouvrent la fermeture du silo pendant la montée du récipient 7.
Les butées 43 sont interchangeàbles ou réglables en hauteur, de manière que l'utilisation de butées de hauteurs différentes ou leur réglage en hauteur détermine le niveau du récipient 7 par rapport au silo 37, parce que le mouvement de montée se trouve arrêté du fait.,que les tiroirs 38 rencontrent les parois 37 du silo.
Une couche intermédiaire 46 en forme de cylindre creux posée sir
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lepiston antagoniste 2, est fabriquée en une matière très élastique par e- xemple en résines synthétiques à armatures de toile ou de papier, sert de tam- ,on élastique et absorbe les chocs verticaux pendant les'secousses.
Le dispositif fonctionne comme suit :
En supposant un châssis de moulage rempli et la masse préconcré- tée, on actionne'tout d'abord les tôles râcleuses 15 en fermant le récipient en bas, comme représenté à la fige 1. De ce fait la masse granulée de forme tronconique qui reste dans le récipient au-dessus du châssis de moulage est divisée de telle manière qu'il ne reste, après l'enlèvement du récipient, qu'une superstructure de masse en forme de tronc de pyramide au-dessus du bord supérieur du châssis de moulage, tandis que l'excédent se trouvant au-dessus des tôles râcleuses 15 est recueilli dans le récipient. Après le sectionne- ment du cône de versement, le récipient de remplissage 7 est soulevé par l'ad- mission d'air comprimé dans le cylindre 28.
L'air comprimé entre par l'ou- vertre 50 dans le creux 51 formé par un évidement 27a du piston 27 et par les trous de liaison 52, prévus dans la partie évidée 27a du piston, dans l'alésage central du piston 27, dans lequel se trouve le ressort, de sorte que le fluide sous pression parvient sous la surface 27b du piston. Le pis- ton 27 est soulevé jusqu'à ce que le récipient 7 atteigne la position de pi- votement. Cette position de pivotement correspond à la position du piston
27 dans laquelle il forme tout juste l'ouverture 50. Dans cette position in- termédiaire, le récipient 7 est pivoté au-dessous du silo 37 jusqu'à un ta- quet d'arrêt 54 (fig. 2).
Maintenant l'air comprimé est aussi admis par l'o- rifice 55, de sorte que le piston 27 et avec lui le récipient 7 se soulèvent davantage; pendant cette manoeuvre, les butées 43, fixées de manière interchan- geable sur le récipient de remplissage, poussent contre les doigts 44 des tiroirs 38 du silo et ouvrent complètement ces derniers. Suivant la hauteur des butées interchangeables 43, le remplissage en masse granulée est plus ou moins important..Pendant le pivotement du récipient de remplissage au-dessous du silo, la plaque de pression 35 est pivotée au-dessus du châssis de moulege.
Simultanément au levage du récipient de remplissage 7 et à l'ouverture des volets 38 du silo, le pressage du moule déjà rempli et préconcrété s'effectue aussi du fait que le piston de pression 2 est soulevé, ce qu'on obtient à l'aide d'un organe:de distribution d'air comprimé, non représenté. A l'aide du même organe de distribution, on amorce ensuite la descente du piston de pression 2 et on fait communiquer en même temps l'orifice 55 du cylindre avec l'échappement, tandis que l'orifice 50 reste encore fermé.. Le récipient qui est maintenant rempli, descent jusqu'à la position intermédiaire représentée à la fig. 3, les volets 38 du silo se fermant automatiquement sous l'action des contrepoids 42. Maintenant on dégage la plaque de pression 35 par pivotement et on retire le châssis de fonderie.
Unnouveau châssis est posé et le,récipient de remplissage plein est ramené par pivotement au-dessus du châssis' de- moulage. Du fait qu'on fait communiquer l'orifice 50 avec l'échappement, le récipient descend sur le châssis de moumage, On alimente le cylindre 20 en air comprimé par les orifices 20a de manière que le fond s'ouvre, par quoi la masse granulée se vide sur la plaque à modèle dans le châssis de moulage 23. Pendant les secousses consécutives, la force élastique du ressort 29 applique le récipient de remplissage sûrement contre le châssis de moulage, de sorte que ce récipient et le châssis de moulage restent toujours en contact.
Les chocs de la table à secousses sont absorbés par la couche intermédiaire en forme de cylindre creux qui produit une préconcrétion dans les parties se trouvant sur le modèle en fonction de la hauteur de la masse granulée. Après quelques secousses, la préconcrétion est terminée, et par un changement de la distribution aux conduites d'air comprimé par rapport à l'orifice du cylindre 20, les tôles râcleuses râclent la partie excédente de la masse granulée au-dessus du châssis de moulage et ferment en même temps le fond du récipient. La succession des opérations recommence alors par l'élévation du récipient de remplissage.
L'idée de l'invention peut aussi être matérialisée avec d'autres formes de silos et d'autres fermetures de silos. En particulier, la fermeture du fond du récipient de remplissage n'est pas-limitée aux tôles râcleuses re-
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résentées. Cependant ces dernières ont donné de meilleurs résultats que des tôles râcleuses à mouvement rectiligne, ou tournant autour des axes, parce qu'elles ne se coincent pas en forçant la masse granulée et parce qu'elles égrènent la masse granulée excédente de nouveau en la brisant. Il est évident qu'on peut aussi ouvrir et fermer des silos de grandes dimensions du fait que le récipient de remplissage contrôlé un servo-moteur à air comprimé ou à eau sous pression, qui fait fonctionner la fermeture du silo à l'aide d'un cylindre à air comprimé ou à eau sous pression.
Il faut souligner en particulier que la matérialisation de l'idée de la présente invention n'est pas limitée à certains types de machines a mouler ; l'idée s'applique aussi bien aux machines démouleuses qu'aux machines a renversement. L'application de l'idée est exclusivement liée à la présence de moyens appropriés pour la préconcrétion décrite et pour une concrétion de finition consécutive. Au lieu de produire un sectionnement plan de la masse à l'aide de tôles râcleuses plates guidées suivant une ligne droite au-dessus du châssis de moulage, on paît aussi produire une surface de sectionnement courbée dans les trois dimensions, ce qui permet d'adapter davantage la hauteur de la masse sur des formes extrêmes de modèles aux exigences de la concrétion.
Ceci peut être obtenu par des surfaces de guidage 7e (fig. 2) qui ne sont pas rectilignes, mais qui ont une forme correspondante et par des tôles râcleuses qui sont bombées d'une façon correspondant aux modèles.
REVENDICATIONS .
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1. Procédé pour charger et concréter des masses granulées, caractérisé en ce qu'on pose sur le châssis de moulage un récipient à fond ouvrant qui contient une quantité de masse granulée, au moins égale à la quantité nécessaire pour la confection du moule, sans cependant dépasser cette quantité d'une façon considérable, et dont la section d'écoulement correspond approxi- mativeent , la section intérieure du châssis de moulage, puis en ce que la masse granulée qui s'écoule au-dessus de la plaque à modèle après l'ouverture du fond ouvrant du récipient est concrétée après la fin de¯la période de remplissage, exclusivement par la production de forces d'inertie dans la masse même;
agissant de préférence dans un plan perpendiculaire au plan du modèle et en ce qu'une concrétion supplémentaire de finition est exécutée consécutivement à la dépose du récipient de remplissage.
2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la reven- dication 1, caractérisé par un récipient pouvant être posé sur le châssis de moulage qui contient la masse granulée en la quantité nécessaire à la confection du moule, sans cependant dépasser considérablement cette quantité et qui est muni d'un fond ouvrant, dont la section d'écoulement correspond approximativement à la largeur intérieure du châpsis de moulage, puis par des moyens pour produire des forces d'inertie dans la masse granulée même, agissant de préférence perpendiculairement au plan du modèle et finalement par des dispositifs pour la concrétion de finition après enlèvement du récipient de remplissage.