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" PROCEDE DE FABRICATION D'EtJba2TS POREUX COMPOSITES "
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La présente invention concerne des attenta poreux composites en .étaux frittes et leur procédé de fabrication.
Les $taux fritte poreux reçoivent de nombreuses applications.
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:la santt gs,r exestle, eourasxit'nt utilisée dans la construction des filtres. Les élémuts filtrants ua%X!3 >=CZne3 sont constituée d'une matière de caractéristiques identiques! tout le lotte au parcoure du produit !t filtrer dsguia la face d'entrée jusqu'à la face de *ortie ai filtre. Il en résulte que, pour une épaisseur donnée de l'élément filtrant, la perte de ch 4 travers celui-ci atteint des chiffre des plus en plus élavés au fuir et à xe3ur* de la 4ininution de la, dimrz!cm des pores Tendue Nécessaire par l' augmentation de la, finesse da3 ¯tiè:re.s à. séparer. la valeur de la parte de charge peut ses devenir flh, i t i'st, Il a itÎ pxorooé de constituer des éléments poreux cOIIpOI:Ii te8 en frittant une coucha N\l tri* fine et ti-3 x3,.ne prbalabieunnt déposée 8= une pièce métallique elle- ..b8 poyeuM et ;
3 fritte* jouant lot r8le de support ; %aie l'oa obtient diff'3.a3.3.emaut une Vas* érerC1t de la couche since sur on support li6talUClue.
La, p.....,;te invention c#'\!1\e un procède d'obtention dtélé#:enta 1Qnux titvija d'au coi'M ie-jc courts xrtai:iacs pQ6da.."1t chacune uw épaisseur et des qualités dt portvité qui 1.,zr awat 1'r.real I13b pa.rf:dtel!l8nt liées artra elles.
Le r:'OJd.s da ,'i.r:ti.on cMiste fabriquer plusie-jra pâte, constituée* eh*cMx.t d. sr.ùr 4t&lli,':'N de çculoc4trle peu étalée et d'un liant, tous deux de la .u,,3,.3.tri eo:."4a:.H pour chaque couche, à former un lopin composite, à travailler ce lopin i froM pour lui i dcr.na: la. fer d.f8. afin à fritt r la pièce dans un lit de poudre inerte pir s,xrx3,, d'.
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les gtsus3r*n utilisas pour le-3 diver3ae coucher pouvant ttn en une atim dit.. tm'1te pourvu qu'elles aia:zt une plffl de température de frittage cowwae afin d'obtenir h leur surface de séparation une borne adhérence ION du frittas. Souvent cepend4ct, on proférera utiliser dans toutes les couches des grains d*Uffl anwt Mtiere. De toute façons pour obtenir le !IUJ.Xi1:u,a d.14T','.nt de 1invt3an, la ±r*ctulanotri <1..
rata $6r8. dit- t'rente pour chaque couche.
Le liant peut être l'un des liants usuellcent utilisés dans 1*3 tottmiquoa deobt lm- tion de filtres rpar frittage apria Maeo, étirage ou 1=ïre.*, par exmple lee pamffînoae le4 vaselines, lea giainueu, les aatlàita plantiqutat La fors du lopin. ooaipoaito ?1: la tec1.ni'l'..l" tu dforaatlon mploydg pour obtenir la fors de la pibco Jk'iln5o dére-idcait nida.:;.;X):t de cntte .ltU'niN !Q.X"CI8.
C'ont oinaJ. quet pour des plaques, on d:a3ora d'abord aux une couche 'rfJhtivtmcnt 6 d'W8 pxxïirs pâte une ou plusieurs couches succocsivo3 plus mLncç#4 d'autI'04 ptteA 1 pub, an fort, xhxror toutes ces couches ensemble et on lesl1!!ènern à. l'épaisseur voulue pur lu4rffle On pourra ausaj. partir d'une billetta compot3ite lui 1It:("!.\ d cru4 par 1, Pour obtenir dot tubes composites, on pourra former un lopin constitua de baguas Qoncontrlviuoa p,4pu4o& 2r partir de :.;>fttOt3 différentes, la badue #'.ntrieuro pouvant être un noyau plaint puis filer
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ou dtirer ce lopin.
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te frittage est ensuite afectu3 la température et de la façon conva.otibZ.3a. On pourra par exemple utiliser la technique de frittage décrite dans le brent belge 603 095
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du 27 avril 1961.
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Les éléments poreux obtenus par le procédé de 1* invention se pvr6eemtesxt toua la forme d'une pièce constituée do deux ou plusieurs couchoa poreuse3 ayant ohaouns une dimen- sien de pores différento. les diverses counhua peuvent avoir des epttisaours -voisines ou
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très différentes. La procède de l'invention permet, par exemple, d'obtenir des pièces cons-
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tituées do couchas trou mincus et de couchée plus épais-os dont l'une supporte o<5c8niqu - ment la ou les couchea minces. L'dput3.;our des couches mincou peut 8tre très faible, par exemple 0,1 mm ou mb moins. Les éléments pApar6t3 suivant le procédé de l'invention sont, un outre, ca-racterisos par une parfaite adhérence entre elles des couches qui les consti- tuent, par une excellente homoenditx- de chaque couche at gtx l'absence d'interpénétration des couchca entre elleo.
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Le procédé de la présente invention permet de préparer des éléments composites
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poreux de fortaou très variues, par exemple de pluquos ou de tubes ; l'une des couches exté-
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rieures ou les deux couches extérieures peuvent âtre très fines, la couche plus grossière
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assurant la tenue mécanique de la pièce.
Les éléments préparés suivant le procédé de la présente invention peuvent cons-
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tituer des matériaux à deux faces actives, de dimensions de pores différentes, ausceptibleti d'avoir diverses utilisations, par exemple dans les piles à gaz. Ils peuvent aussi servir d'éléments filtrants dans ce cas, la couche fine assure à l'élément, gr&oe à ses qualités propres, les qualités de filtration désirées.
Comme comparaison entre un élément filtrant en poudre frittée élastique et un élément tel que le procédé de l'invention permet de l'ob- tenir, on peut donner les chiffres ci-après un élément filtrant homogène destiné à épurer un gaz chargé de fines poussières et devant avoir pour cela un seuil d'arrêt inférieur à 1 micron, en même temps qu'une épaisseur de 2 mm, aurait un débit de 40 m3/h par m2 avec une perte de charge de 5 gf/cm2 } un élément obtenu par leprocédé de l'invention résolvant le même problème et assurant le même débit n'aurait qu'une perte de charge de 1 gf/cm2.
EXEMPLE 1 -
Cet exemple concerne la production d'une pièce filtrante composite en bronze.
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Cette pièce comporte une couche filtrante d'épaisseur voisine de 0,5 mm constituée à partir do grains do dimension moyenne 20 microns, et une couche support d'épaisseur voisine de 2 mm constituée à partir de grains plus gros que les précédente.
On a préparé séparément par malaxage : - d'une part, une pâte contenant 93 % en poids de poudre de bronze à $reine sphériques de
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gnnulométrle comprise entre 10 et 30 microns, et 7 % fin poids d'un mélange de paraffine et de vaseline, à z de paraffine.
- d'autre part, une pÊte contenant 92 en poids de poudre de bronze de greaulooétrie ou prise entre 50 et 100 microns et 6 6 du itôme liant que celui de la ptt4 précédente .
On a introduit successivement daM un agm conteneur de section carrés de 75 m de côté les quantités de chaque pate nécesfaaipe pour former un lopin composite oonatitu6 d'une couche de la. poudre fine d'épaisseur de 15 un environ, et d'une couche de la poudre
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grosse d'épaisueur 60 mm.
Le c:#t-.u:' a été placé sur une presse à filer inclinée k 3e et équipée d'une filière présentant un orifice rectangulaire de largeur 75 aim et de hauteur 2,5 mur Apr1$ extruaion, la plaque obtenu* a été découpée en bande* dt '30 mr de 1c qui ont été disposas sur des plateaux en acier inoxydable, recouvertes de poudre d'alumitte et frittées dans l'hydrogène en élevant lentement la température jusqu'à 7250 C.
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On a ainsi obtenu une plaque filtrante constituée d'une couche filtrante d'épaisBeur 0,5 mm supportée par une couche poreuse de dimension de grains plus grosse et d'épais-
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Beur 2 en. Cette plaque, capable d'arrêter des particules de dimension 1nté:ieure 1 micron, présentait une perméabilité toile qu'avec une dépreooion de 5 gt/oa2, on obtenait un débit d'air de 15 1/h par ce de surface filtrante et une résistance à la flexion de 25 kgt!mm2.. fin élément filtrant de même épaisseur constitué à partir de la poudre la plus fine
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présente le l:1&:te pouvoir d'arrêt, mais une perméabilité quatre fois plus faible ;
constitue gaz partir da la poudre la plus grosse, le o8ae clamant possède une perméabilité deux fois plus élevée que l'élément composite, main un seuil d'arrêt 5 fois plus élevé.
EXEMPLE 3 -
Cet exemple concerne l'obtention d'un tube composite en nickel fritte. On a utilisé une poudre de nickel obtenue à partir de nickel-carbonyle et constituée du grains de granu-
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lottrie c#1rril)e entre 1 et 16 microns. Cette poudre a été séparée par élutriation en deux fractions, l'une allant de 1 à 5 microns, l'autre de 5 à 16 microns ;on a obtenu une partie en poids environ de poudre fine pour quatre parties environ de poudre grosse..
On a ajout. à chacune des fractions un mélange de vaseline et de paraffine pour constituer une pâte. Puis, on a constitué un lopin cylindrique de diamètre extérieur 50 mm formé d'un noyau entrai de diantre 22,4 mm, obtenu à partir d'une poudre fine, et d'une
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couronna cylindrique extérieur* obt4nue 'h partir d'une poudre plus gosact Pour obtenir un tel lopin, on peut utiliser divers moyens, par exemple le suivant :
dans l'axe d'un conteneur cylindrique d'une presse à filer de diamètre 50 rare, on place un
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noyau, tttallique de d,i,tre extérieur cor"3pomant lui du noyau central désiré, puis #coule de la pite obt,rnue ?e partir de la. poudre grosse. Âpres refroidisacatent, on extrait les noyau ita.lli4ue, et ça coule dans la cavité fc)I'II&3 la pftte obtenue à partir de la poudre fiNe.
1!. "tmidi33¯Ut du lopin O<'8podu obtena, oo a procédé il son fil ge> à m'Yens use fimrf vertiCAle *=le d'une broche. On a ainsi obtenu un produit file de diamètre extérieur 30 mu, de diantre intérieur 19 m, dont la paroi était constituée par une couche iutunt â' i tii* ur 0,1 la provenant de la poudre fine, et d'une couche externe de 0,4 à Fref<ra3at de la poudre iro*a .
Ce précuit au et coupe en tubea de longueur de 300 at esriroa qui ont été placée rtxtiaxhaest dse-0 ua lit d'almtiae et frittes 3OU3 17d--Ogèrte en portant lte8..nt la t r4r&tu.--t e?0* C,
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Oa t ainai obteou des tubes p,-4sertant deux couche b.Q803 ,a'e3,tteaaatt aouddeu ayant des propriétés de filtrations différente .
Le table= C4,-arr8 donne len l'LI':tCt"rl:Jt:1;'tlea M9a'r<ta our de tels tubea 0CIIrpC-'i t.. et e ll a mesur6ea aux des tubes ho<oogM9 de nëae T&iaa<M.r de paroi :pNr3 ). partir de poudre non élu 1ïrlie et de chacune des youdr 3 résultant de 1 # ftutriaVion
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Composition de la paroi m8.!.litÓ Plus gros rote fritte en 10-8 C%I.2 en nierons ..
Tube composite confo1'l1t!t 4 l'invention constitua" t
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<tb> - <SEP> d'une <SEP> couche <SEP> d'épaisseur
<tb>
<tb>
<tb> 0,1 <SEP> mm <SEP> obtenue <SEP> à <SEP> partir
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> grains <SEP> 1- <SEP> microns <SEP> 0,20 <SEP> 2,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> et <SEP> d'une <SEP> couche <SEP> d'épaisseur
<tb>
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<tb> 0,4 <SEP> mm <SEP> obtenue <SEP> partir <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> Crains <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 16 <SEP> microns
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<tb> - <SEP> Tubes <SEP> homogènes <SEP> : <SEP>
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<tb>
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<tb> d'une <SEP> épaisseur <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> obtenu <SEP> partir <SEP> de <SEP> grains
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1-16 <SEP> microns <SEP> 0,35 <SEP> 9
<tb>
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d'une IY.l Ü.J(llr Je 0,5 se obtenu h partir de grmnn 1.... ;
5 micron.-$ 0,05 2,'
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<tb> d'une <SEP> épaisseur <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> obtenu <SEP> à <SEP> partir <SEP> de <SEP> grains
<tb>
<tb> 5-16 <SEP> microns <SEP> 0,45 <SEP> 10
<tb>
les valeurs indiquées de la perméabilité correspondent au coefficient de DARCY donné par la relation
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où :U est le débit en volume # la viscosité dynamique du A la surface de filtration fluide filtré,
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L l*<pai9m de 11616ment filtrent 41.. la porte de charge à travers La dimension du plus gros pore est celle mesurée par bulloscopie.
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On Toit q'.1'à. égalité de di#iOtl de pores, la pexwéildté est quatre fois plue forte poar 3.' f 1 é t .filtrat obtenu par le procédé de l'inTention qt1e pour 1 klént boao,thne prsr partir {t'une poudra ayant la xftw grs,ru..lcaa3trie que celle de la couche finw da produit c#r;o:dte.
K B 3 PKE La présente icnr tlofi ^JOx'.cT 8 t 1",/= :P.roc±.d6 d'obtention diIF.ets poreux constitués d'a.:1l1Oina deux couches Jlétallfques poreurea des po1'QitélJ différentes entre elles, dans lequel on associe pluaiware couches r.:perpoms con,ti't;.1éu chacune initialessent d'une pâte formée de poudre a<5ta21i¯ que et d'un liant, et daca leq'lel en fritte les aélangea constituant 2clesant, caractérisé en ce q".1e l'association des couches superpecies 3,r.itiaJea forçant un lopin composite est rétlisie per dé!o1'!"'ttin à froid uast3 obtention de l'épaisseur désirée pour la couche 1a plurr :ir.ce et que l'on fritte siaultaéznt lea couches superposées de pa,tes, 2*/- rrocéié MV8.'1t 1*/ dwîs lequel l'#l faent est placé pendant non frittage dans un lit de poudre inerte, par exccpic d'aluaine.
3'/- Procd cuivant 1"/ ot t 2"/ d..!J:z lequel leo poudres employées pour la consti- tution de chaque couche ont une grenu! orné trio peu étalée 4*/- Proc'ié SuiT&>.t1t 3 / dara lequel la. poudre la plus fine a une grsnulOll'tiie aarpr3.sse er.ire 1 et 5 nierons.
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