CA1083325A

CA1083325A - Dispositif pour l'alimentation automatique continue en metal liquide des fours equipant les machines a mouler les metaux et alliages

Info

Publication number: CA1083325A
Application number: CA276,870A
Authority: CA
Inventors: Robert Portalier
Original assignee: Societe de Vente de lAluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1976-04-28
Filing date: 1977-04-25
Publication date: 1980-08-12
Also published as: SE7704799L; IE44741B1; FR2349380B2; DE2718555C3; JPS52131928A; FR2349380A2; BE853957A; DE2718555A1; DE7713130U1; CH621954A5; IE44741L; DK182677A; GB1574321A; LU77206A1; SE420172B; NL179981B; NL7704639A; NL179981C; IT1076738B; JPS5427296B2

Abstract

: L'invention consiste à placer à la partie supérieure du siphon d'un dispositif d'alimentation en métal liquide par siphon un clapet constitué d'une tubulure munie de deux brides, cette tubulure se prolongeant sous le niveau des brides sur une certaine longueur, de façon à constituer avec chacune des branches du siphon un espace annulaire dans lequel du gaz est emprisonné lors du transvasement, ce qui évite que les joints soient en contact avec le métal liquide. Cette invention s'applique, en particulier, à l'alimentation des machines à couler les alliages d'aluminium sous basse pression.

Description

10833'~5 La présente invention concerne un clapet et particulièrement un clapet destiné à un dispositif continu d'a-limentation par siphon en métal liquide des fours de machine à
couler sous basse pression les métaux et alliages à partir d'un réservoir de métal fondu.
Le brevet fran~ais 2.293.275 décrit un dispositif pour l'alimentation automatique continue en métal liquide des fours équipant les machines à mouler sous basse p`ression les métaux et alliages et, en particulier, les alliages d~aluminium.
La présente invention concerne une amélioration du clapet décrit dans le brevet français 2.293.275. En effet, les deux moitiés supérieure et inférieure du clapet de ce brevet français sont séparées par un joint qui doit être étanche à l'air mais qui, au cours de l'opération de siphonnage est en contact avec le métal: il en résulte de graves problèmesde tenue de ce joint au contact avec les métaux liquides et, en particulier, les alliages d'alluminium.
La demanderesse a trouvé un système de clapet dont le fonctionnement est, par ailleurs, identique a celui du clapet décrit dans le brevet précité mais qui résout les problèmes de tenue de joint puisque, dans ce clapet, le métal liquide ne vient plus en contact avec les joints.
Par conséquent selon la présente invention il est prévo un clapet destiné à un dispositif continu d'alimentation par siphon en métal liquide des fours de machine à couler sous basse pression lesmétaux et alliages à partir d'un réservoir de métal fondu ledit clapet étant situé à la partie supérieure du siphon et ledit siphon comprenant deux branches dont les extrémités supérieures sont munies de brides, caractérisé en ce qu'il comprend; une tubulure en forme de U renversé munie de deux brides pouvant s'appliquer par l'intermédiaire de joints sur les brides d'extrémité des branches du siphon, ladite ,~,~,p..

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tubulure étant prolongée so~s le plan de ses brides de facon à
constituer avec chacune des branches du siphon un espace annu-laire dans lequel du gaz est emprisonné lors du transvasement du métal liquide, deux brides pleines solidaires de la tub~lure, situées transversalement à celle-ci, des mécanismes de trans-lation verticale et de rotation du clapet, et un système d'en-trée ou de sortie de gaz alimentant la partie supérieure de la tubulure.
Un mode de réalisation du clapet selon la présente in-vention va être décrite ci-après à titre d'exemple en ayant référence les dessins attachés dans lesquels:
- les figures 1 et 2 représentent l'art antérieur selon le dispositif du brevet français 2.293.275;
- la figure 3 montre en détail le clapet selon l'inven-tion, - la figure 4 est une coupe en élévation dans une posi-tion déterminée du clapet selon l'invention, - la figure 5 est une coupe en plan~dans une position déterminée~du pésent clapet, - la figure 6 est une vue en élévation du present clapet, - la figure 7 est une coupe en élévation du present cla-pet dans une position différente de celle de la figure 4, et - la figure 8 est une coupe en plan du présent clapet dans une position différente de celle de la figure 5.
Le dispositif décrit dans le brevet français 2.293.275 est schématiquement représenté sur les figures 1 et 2. Il est ~:~
destiné à alimenter en métal liquide une machine~à mouler com-prenant un moule 1 et un four de maintien 2 à basse pression.
Le moule 1 comprend une partie fixe 3 et une partie 4 mobile en translation verticale, le moule étant fermé lorsque la partie 4 est en position basse. La partie fixe 3 comporte une buse d'alimentation 5 reliée à un tube d'alimentation 6 plongeant ~
.

dans le métal liquide 7. Le four 2 comprend un creuset 8 logé
dans une enceinte étanche 9 dans laquelle il est possible d'é-tablir une pression de gaz, de façon à re~ouler le métal liquide 7 contenu dans le creuset 8, à travers le tube 6, dans le moule 1. L'enceinte 9 est reliée par un tube 10 à une vanne 11 com-muniquant avec deux autres tubulures, dont l'une 12 est reliée à une source de gaz comprimé, l'autre 13 étant ouverte sur l'air amhiant.
Le dispositif d'alimentaion comprend un clapet 14 com-prenant deux pièces:
- un corps 15 sur la partie inférieure duquel sont fixés deux tubes plongeurs 1~ et 17; l'extrémité du tube 16 plonge dans le métal liquide 18 d'un four-réservoir 19 de préfé-rence muni d'un décanteur 20;
- un couvercle 21 mob.ile venant s'appliquer sur le corps 15, l'étanchéité entre le couvercle et le corps étant assurée par un joint 22 résistant à la chaleur et solidaire soit du couvercle 21, soit du corps 15, soit réparti entre ces deux pièces; il est, de préférence, placé sur le corps 15, afin de ~aciliter son contrôle et son remplacement qui peut s'opé- .
rer sans ralentir le cycle fabrication; le couvercle 21 peut, par rotation autour de son axe, occuper deux positions décalées de 90, la première mettant en communication les deux tubes 16 et 17 selon la figure 1, l'autre permettant de supprimer cette communication, selon la figure 2;
L'ensemble consittué par le clapet et les tubes est maintenu à une température convenable, soit de 600 à 700C pour l'aluminium et ses alliages, par des rampes à gaz ou tout autre dispositif connu (non représenté).
Le passage d'une position a l'autre du couvercle mobile 21 du clapet 14 s'effectue par soulèvement, rotation de 90 et redescente. Ce mouvement peut être assuré par des moyens ~. ~
~ -3-,~ -. - ~ .

10~33325 mécaniques, hydrauliques, pneumatiques ou électrlques. Dans l'exemple représenté, le couvercle 21 est solidaire de l~axe 23 d'un vérin 24 assurant le soulèvement, cet axe étant, d'autre part, relié par un levier 25 à un deuxieme vérin 26 assurant la rotation.
Le couvercle du clapet communique, par une canalisation 27, avec un robinet à trois voies 28 permettant de le relier soit à des moyens permettant de créer une dépression instantanée, par exemple une pompe à vide 29 munie d'un ballon intermédiaire 30, soit à une source d'un gaz inerte sous pression par exemple un réservoir-tampon 31 relié en 32 à une bouteille de gaz neutre, par exemple d'azote comprimé, non représentée, par l'intermédiaire d'un manomètre-détendeur 33. Une canalisation 34 peut être montée entre l'échappement de la pompe à vide 29 et le réservoir-tampon 31 afin de récupérer le gaz neutre.
Une jauge 35 fixée sur le couvercle 21 du clapet permet de limiter le niveau du métal liquide dans l'enceinte 36 définie par le clapet.
Sans qu'il soit nécessaire de reprendre le détail du fonctionnement, phase par phase, delamachine à couler sous basse pression et de son système d'alimentation, il est clair que, dans laposition représentée sur la figure l, il suffit de manoeuvrer la vanne 28 de façon à mettre la chambre 36 en com-munication avec l'enceinte sous vide 30 pour que le métal liquide monte dans chaque branche et amorce le siphon permettant le remplissage du creuset 8 par le métal contenu dans le four-réservoir l9; ce remplissage se termine lorsque les niveaux se sont égalisés dans les fours 8 et 9. A ce moment, la manoeuvre de la vanne 28 permet, par mise en communication de la chambre 36 avec la réserve de gaz neutre 31, de faire redescendre le métal liquide dans chacune des branches du siphon.

Par contre, au moment du moulage de la pièce, la , "~j, V3 --4 . , ' :
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communication entre les deux branches du siphon a été interrompue par rotation de 90 du clapet tournant, comme indiqué sur la figure 2.
La surpression que l'on exerce dans l'enceinte étanche 9 fait alors monter le métal dans le tube 6 et le moule 1 ainsi que dans le tube 16 mais à une hauteur moindre, la compression du gaz enfermé dans la chambre 36 s'opposant à cette montée du métal.
La présente invention concerne une amélioration de ce clapet rotatif 14. Les deux moitiés supérieure 21 et inférieure lS de ce clapet sont séparées par un joint 22 qui doit être étanche à l'air mais qui, au cours de l'opération de siphon-nage est en contact avec le métal: il en résulte de graves problemes de tenue de ce joint au contact avec les métaux liquides et, en particulier, les alliages d'aluminium.
Le fonctionnement du clapet selon la présente invention est identique à celui du clapet décrit dans le brevet précité
mais qui résout les problèmes de tenue de joint puisque, dans ce clapet, le métal liquide ne vient plus en contact avec les joints.
Dans le mode préférentiel du clapet de la présente invention, les repères 16 et 17 correspondent, comme sur les figures 1 et 2auxdeux branches du siphon.
Le clapet est constitué par un corps 37 en forme de U renversé comprenant 4 brides. Deux des brides 38 et 39 sont reliées par une tubulure 40 qui permet la communication entre les deux canalisations 16 et 17, les deux autres brides 41 et 42 situées dans un meme plan horizontal à 90 des brides 38 et 39 sont pleines. Elles sont reliées à la tubulure 40 par des nervures 43. La tubulure 40 se prolonge verticalement sous le plan de chacune des brides 38 et 39 par un tube cylindrique vertical déterminant, avec les emboîtements 44 et , 1~833Z5 45 des branches du siphon, deux espaces annulaires 46 et 4~.
Les brides 38, 39, 41 et 42 s'appliquent sur les brides 48 et 49 situées à la partie supérieure des branches du siphon par l'intermédiaire de joints, en amiante par exemple.
Tout comme le clapet décrit dans le brevet principal, la tubulure 40 est reliée à sa partie supérieure par une canali-sation 27 soit à une source de vide, soit à une source de gaz inerte. La montée et la descente de la tub`ulure sont assurées par un mécanisme tel qu'un vérin 50, la rotation en position haute de la tubulure par le mécanisme schématisé en 51.
Ce clapet fonctionne de la facon suivante:
Pour l'amorçage de siphon (figures 4 et 5), les brides 38 et 39 reposent sur les extrémités des branches du siphon 16 et 17: le siphon est "ouvert". On crée par l'intermédiaire de la canalisation 27 une dépression dans l'ensemble du siphon.
Le métal liquide s'élève dans les deux canalisations 16 et 17.
Lorsque le niveau du métal atteint l'extrémité inférieure des tubes prolongeant le corps du clapet, un matelas d'air est emprisonné dans les espaces annulaires 46 et 47; ce matelas d'air, comprimé légèrement par la montée du métal dans le siphon empêche le métal liquide de venir en contact avec le joint.
Deux électrodes 52 et 53 placées dans ces espaces annulaires détectent la montée accidentelle du métal liquide, en cas de fuites aux joints et, dans ce cas, déclenchent l'ouverture d'une vanne d'entrée d'air ou de gaz neutre par l'intermédiaire des canalisations 54 et 55, ce qui provoque la redescente du niveau du métal liquide dans l'espace annulaire. Dèsque leniveau -arrive au-dessous de l'électrode, la vanne des canalisations 54 et 55 se referme assurant une régulation automatique du niveau dans l'espace annulaire en cas de fuite au joint. On peut également utiliser, dans chaque espace annulairel une deuxième électrode pour réguler le métal dans l'espace annulaire entre ~- -6-10833;~i un nlveau haut et un niveau bas.
Lorsque le métal liquide atteint le sommet du clapet, le siphon est amorcé et le transvasement du métal liquide s'opère dans les mêmes conditions que celles du brevet principal jusqu'à égalisation des niveaux du métal liquide dans les fours.
Une électrode 35 placée à la partie supérieure du clapet détecte l'arrivée de métal liquide et provoque la fermeture de la vanne reliant le clapet à la source de vide. Apres transvasement, la canalisation 27 est remise en communication avec lapression atmosphérique, ce qui désamorce le siphon et fait redescendre le métal dans chacune des branches.
Pour la coulée de la pièce, la communication entre les deux branches du siphon doit être coupée de façon à éviter que la pression exercée sur le métal pour l'alimentation du moule ne refoule le métal dans le siphon et ne le réamorce.
A l'aide du vérin 50, le clapet est soulevé, comme l'indique la figure 6 de façon à ce que la partie des tubes du clapet inférieure aux brides 38 et 39 échappe aux tubes 16 et 17.
Le corps du clapet est ensuite, à l'aide du mécanisme 51 tourné de 90 (figures 7 et 8) de manière à ce que les brides pleines 41 et 42 se présentent en face de l'axe des extrémités des tubes 16 et 17. ;
Grâce au vérin 50, le clapet est alors abaissé de façon à plaquer les deux brides pleines sur les joints des tubes 16 et 17 pour les isoler tout en assurant une étanchéité parfaite.
La pièce peut alors être moulée comme cela a été décrit plus haut.

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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit :

1. Clapet destiné à un dispositif continu d'alimenta-tion par siphon en métal liquide des fours de machine à couler sous basse pression les métaux et alliages à partir d'un réservoir de métal fondu le dit clapet étant situé à la partie supérieure du siphon et le dit siphon comprenant deux branches dont les extrémités supérieures sont munies de brides, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une tubulure en forme de U renversé munie de deux brides pouvant s'appliquer par l'intermédiaire de joints sur les brides d'extrémité des branches du siphon, la dite tubulure étant prolongée sous le plan de ses brides de façon à constituer avec chacune des branches du siphon un espace annulaire dans lequel du gaz est emprisonné lors du transvasement du métal liquide - deux brides pleines solidaires de la tubulure, situées trans-versalement à celle ci - des mécanismes de translation verticale et de rotation du clapet, - un système d'entrée ou de sortie de gaz alimentant la partie supérieure de la tubulure.

2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les brides pleines sont situées à 90° de la tubulure et dans le même plan que les brides de la dite tubulure.

3. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système de régulation du niveau du métal liquide dans les espaces annulaires définis par les branches du siphon et la tubulure.