CA1090983A - Procede et installation de preparation en continu d'un melange pour moules de fonderie ou analogues, avec formation d'un premelange - Google Patents
Procede et installation de preparation en continu d'un melange pour moules de fonderie ou analogues, avec formation d'un premelangeInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé et une installation pour la préparation on continu d'un mélange de matières à mouler comprenant une charge agglomérée par un système liant-durcisseur. L'installation comprend dans sa partie essentielle un appareil de malaxage travaillant en couche mince, ledit appareil comportant des moyens pour l'introduction, ou des moyens pour la formation par malaxage, d'un prémélange de charge et d'un seul des deux constituants du système liant-durcisseur, des moyens pour l'introduction du second constituent du système liant-durcisseur, des moyens pour l'adjonction et le mélangeage de ce second constituant audit prémélange et un orifice d'évacuation du mélange final obtenu après mélange intime et homogène du second constituant et du prémélange. Applicable notamment à la préparation d'un mélange à partir d'une charge telle un sable destiné à la fonderie, un produit réfractaire ou abrasif, une poudre de marbre.
Description
1090~83 ~a pr~sente invention est relative à un procédé et une installation pour la préparation, en continu9 d'un m~lange comprenant une charge granuleuse et/ou pul~rulente agglomérée par un système liant-durcisseur.
Elle s~applique, en particulier, ~ la préparation en continu dlun mélange à partir d~une charge inerte, telle un sable destiné plus particuliarement à la fonderie pour la réalisation de moules ou de noyaux, un produit réfractaire ou abrasif, une poudre de marbre, un gravier ou tout autre matériau de construotion, ladite charge étant sous la forme de grains plus ou moin~ fins~ voire de blocs de quelques millim~treæ ou de quelques dizaines de millimatre~ agglomérés ~ l~aide d~un liant minéral ou organique.
On sait que, notamment dans le domaine de la fonderie~
pour la confection de moules ou de noyaux, on est amené à pro-duire des mélanges de matière ~ mouler composés de grains ou de blocs de charge inerte (sable) agglomérés par un liant qui confère sa plasticité au sable~ clest d -dire qui permet à ce dernier de prendre une forme sous une pression et de la conser-ver. Un produit durcisseur, garantissant la prise de ce liant, est également additionné.
Ces m~l~nges sable-liant-durcisseur sont g~néralement auto-durcissants lorsque l~on élève la temperature ; dans cer-tains cas, ils sont même auto-durcissants ~ température ambiante lorsque l~on a~socie ~ un produit de durcissement acide une rési~e furanique~ une r~sine urée-formol~ une résine phénol-formol.
Actuellement~ plusieurs conceptions pour la prépara-tion de te~a m~langes auto-durcissants ~ont mise~ en oeuvre.
3o En premier lieu, on connait des in~tallations compre-nant deux malaxeurs continus classiques ~ vis lente, dispo~s en cascade. ~e produit durcisseur est introduit au mil~eu du premier malaxeur pour y former avec la charge un prémélange qui est ensuite condu~t jusqu~au second malaxeur ~ l'intérieur duquel débouche un ori~ice pour l'introduction du liant. Le mél~nge final prémélange-liant est réalisé à l'intérieur de ce second malaxeur, Du fait que les deux malaxeurs utilisés sont des appareils à l'intérieur de~quels les produits mélangés progressent très lentement, il est fréquent qu'il se produise, en bout du second malaxeur~ une polymérisation partielle du liant car le temp~ de contact entre le duroisseur et le liant a été
suffisamment long pour qu'un tel commencement de prise survienne.
S1 toute la masse m~langée n'a pas eu le temps de parcourir toute la lo~gueur de la vis du second malaxeur, a~ant de durcir partiellement~ d'une part il est évident que cela donne un sable de mauvaise ~ualité et dont les propriétés mécaniques sont réduites d'environ 20 %, et d'autre part il y a surtout un ris-que certain de voir le malaxeur mis en panne s'il n'est pas déchargé immédiatement.
En second lieu, on conna~t de~ installations comprenant un malaxeur classique à vis lente suivi d'une vis de do~age elle-même suivie diun mélangeur ~! cuve tronconique, ~'axe verti-cal, ledit axe étant porteur de palettes travaillant par brassa-ge de la maæse à mélanger et étant animé d'un mouvement de rota-tion plus rapide que la vi~ du premiex malaxeur. On réalise dans le premier malaxeur un m~lange partiel de sable et de l'un deæ deux compoæants du système liant-durcisseur, les deux composants précités étant introduits par dosage. Ensuite, ce mélange partiel dosé par la vis intermédiaire e~t introduit dans le mélangeur terminal d'axe vertical en m~me temps que le second compo~ant du système liant-durcisseu~ introduit également par dosageO ~e mélange final ~'obtient par brassage de la masse ~ l'intérieur de l'enceinte étanche con~tituée de la cuve terminale tronconigu~. ~orsque le mélange est homog~ne~
~()90983 on ouvre le cl~pet de vidange de cette derniare cuve et llon conduit immédiatement le mélange homogène jusqu~au point de moulage.
~e bre~et françai~ 2 033 644 décrit une installation de ce dernier type. Il est évident que, du fait même de sa construction, cette installation ~résente deux inconvénients majeurs : d'abord~ cette i~stallation travaille en discontinu, ensuite elle ne peut mettr~e en oeuvre, ~ chacun de ses cycles de trarail, qu'un volume de m~lange homogène limité à la capacité
intérieure utile de la cuve terminale tronconiqueO
~e domaine d'application de cette derniare installa-tion est donc limité ~ la réalisation de mélanges dlun volu~e petit ou moyen, de l'ordre de dix litres. I1 est clair qu'une telle inPtallation devient dlune manipulation extr8mement déli-cate lorsqu'il e~t nécessaire de confectionner un moule de plus de dix litre~ : par exemple, pour r~aliser un moule de 3 m3, ce gui est extrêmement fréquent en fonderie, il faut procéder ~
300 opérations successives en discontinu pour multiplier par 300 le volume de la capacité utile du mélangeur terminal et en définitive pour obtenir le remplis age d'~n moule do~t le volume eæt de 300 foi~ supérieur ~ celui du mélangeur terminal.
Il a été précisé par ailleurs qu.'une telle installa-tion fonctionnait en discontinu : lorsque les trois constituants du mélange æable-liant-dux¢isseur ~ réaliser ont été successi-vement introduits~ après dosage pour chaoun dle~tre eux, pour remplir l'intérieur du mélangeur te~minal, les dispositifs de do~age des trois constituants du mélange ~'alimentent plu~
pen~ant le brassage ~inal à 1'intérieur de la cuve tronconique.
Inversement, après vidage de la cuve terminale 9 et pendant toute ~o la période néce~saire au remplissage de cette cuve par alimen-tation ~ partir des dispositifs de dosage des trois constituants du mélange~ le malaxeur terminal d'axe vertical ne fonctionne pas, en ce æens qu'il tourne ~ vide.
Pour remédier aux inconvénients des deux installations précitéeæ~ on s'est proposé de produire les mélanges en plaçant à la partie terminale des installations un malaxeur dit "rapide", qui peut travailler en continu, après un certain temps d'inertie, - par brassage de la masse à m~langer. Un tel malaxeur "rapide"
comporte une cuve de mala~age à l'intérieur de laquelle tourne, à plus grande vitesse que dans l'installation du brevet français
Elle s~applique, en particulier, ~ la préparation en continu dlun mélange à partir d~une charge inerte, telle un sable destiné plus particuliarement à la fonderie pour la réalisation de moules ou de noyaux, un produit réfractaire ou abrasif, une poudre de marbre, un gravier ou tout autre matériau de construotion, ladite charge étant sous la forme de grains plus ou moin~ fins~ voire de blocs de quelques millim~treæ ou de quelques dizaines de millimatre~ agglomérés ~ l~aide d~un liant minéral ou organique.
On sait que, notamment dans le domaine de la fonderie~
pour la confection de moules ou de noyaux, on est amené à pro-duire des mélanges de matière ~ mouler composés de grains ou de blocs de charge inerte (sable) agglomérés par un liant qui confère sa plasticité au sable~ clest d -dire qui permet à ce dernier de prendre une forme sous une pression et de la conser-ver. Un produit durcisseur, garantissant la prise de ce liant, est également additionné.
Ces m~l~nges sable-liant-durcisseur sont g~néralement auto-durcissants lorsque l~on élève la temperature ; dans cer-tains cas, ils sont même auto-durcissants ~ température ambiante lorsque l~on a~socie ~ un produit de durcissement acide une rési~e furanique~ une r~sine urée-formol~ une résine phénol-formol.
Actuellement~ plusieurs conceptions pour la prépara-tion de te~a m~langes auto-durcissants ~ont mise~ en oeuvre.
3o En premier lieu, on connait des in~tallations compre-nant deux malaxeurs continus classiques ~ vis lente, dispo~s en cascade. ~e produit durcisseur est introduit au mil~eu du premier malaxeur pour y former avec la charge un prémélange qui est ensuite condu~t jusqu~au second malaxeur ~ l'intérieur duquel débouche un ori~ice pour l'introduction du liant. Le mél~nge final prémélange-liant est réalisé à l'intérieur de ce second malaxeur, Du fait que les deux malaxeurs utilisés sont des appareils à l'intérieur de~quels les produits mélangés progressent très lentement, il est fréquent qu'il se produise, en bout du second malaxeur~ une polymérisation partielle du liant car le temp~ de contact entre le duroisseur et le liant a été
suffisamment long pour qu'un tel commencement de prise survienne.
S1 toute la masse m~langée n'a pas eu le temps de parcourir toute la lo~gueur de la vis du second malaxeur, a~ant de durcir partiellement~ d'une part il est évident que cela donne un sable de mauvaise ~ualité et dont les propriétés mécaniques sont réduites d'environ 20 %, et d'autre part il y a surtout un ris-que certain de voir le malaxeur mis en panne s'il n'est pas déchargé immédiatement.
En second lieu, on conna~t de~ installations comprenant un malaxeur classique à vis lente suivi d'une vis de do~age elle-même suivie diun mélangeur ~! cuve tronconique, ~'axe verti-cal, ledit axe étant porteur de palettes travaillant par brassa-ge de la maæse à mélanger et étant animé d'un mouvement de rota-tion plus rapide que la vi~ du premiex malaxeur. On réalise dans le premier malaxeur un m~lange partiel de sable et de l'un deæ deux compoæants du système liant-durcisseur, les deux composants précités étant introduits par dosage. Ensuite, ce mélange partiel dosé par la vis intermédiaire e~t introduit dans le mélangeur terminal d'axe vertical en m~me temps que le second compo~ant du système liant-durcisseu~ introduit également par dosageO ~e mélange final ~'obtient par brassage de la masse ~ l'intérieur de l'enceinte étanche con~tituée de la cuve terminale tronconigu~. ~orsque le mélange est homog~ne~
~()90983 on ouvre le cl~pet de vidange de cette derniare cuve et llon conduit immédiatement le mélange homogène jusqu~au point de moulage.
~e bre~et françai~ 2 033 644 décrit une installation de ce dernier type. Il est évident que, du fait même de sa construction, cette installation ~résente deux inconvénients majeurs : d'abord~ cette i~stallation travaille en discontinu, ensuite elle ne peut mettr~e en oeuvre, ~ chacun de ses cycles de trarail, qu'un volume de m~lange homogène limité à la capacité
intérieure utile de la cuve terminale tronconiqueO
~e domaine d'application de cette derniare installa-tion est donc limité ~ la réalisation de mélanges dlun volu~e petit ou moyen, de l'ordre de dix litres. I1 est clair qu'une telle inPtallation devient dlune manipulation extr8mement déli-cate lorsqu'il e~t nécessaire de confectionner un moule de plus de dix litre~ : par exemple, pour r~aliser un moule de 3 m3, ce gui est extrêmement fréquent en fonderie, il faut procéder ~
300 opérations successives en discontinu pour multiplier par 300 le volume de la capacité utile du mélangeur terminal et en définitive pour obtenir le remplis age d'~n moule do~t le volume eæt de 300 foi~ supérieur ~ celui du mélangeur terminal.
Il a été précisé par ailleurs qu.'une telle installa-tion fonctionnait en discontinu : lorsque les trois constituants du mélange æable-liant-dux¢isseur ~ réaliser ont été successi-vement introduits~ après dosage pour chaoun dle~tre eux, pour remplir l'intérieur du mélangeur te~minal, les dispositifs de do~age des trois constituants du mélange ~'alimentent plu~
pen~ant le brassage ~inal à 1'intérieur de la cuve tronconique.
Inversement, après vidage de la cuve terminale 9 et pendant toute ~o la période néce~saire au remplissage de cette cuve par alimen-tation ~ partir des dispositifs de dosage des trois constituants du mélange~ le malaxeur terminal d'axe vertical ne fonctionne pas, en ce æens qu'il tourne ~ vide.
Pour remédier aux inconvénients des deux installations précitéeæ~ on s'est proposé de produire les mélanges en plaçant à la partie terminale des installations un malaxeur dit "rapide", qui peut travailler en continu, après un certain temps d'inertie, - par brassage de la masse à m~langer. Un tel malaxeur "rapide"
comporte une cuve de mala~age à l'intérieur de laquelle tourne, à plus grande vitesse que dans l'installation du brevet français
2 033 644, un arbre central portant des pales. ~a rotation des pales~ dans la masse ~ mélanger, se fait soit selon un axe hori-zontal, ~ l~'intérieur d~une cuve cylindrique d~axe horizontal conférant au malaxeur rapide une apparence proche dlun malaxeur continu classique~ soit selon un axe vertical, ~ ~'intérieur dlune cuve cylindro-conique d'axe vertical.
Tous ces malaxeurs "rapides", qu'ils soient du type à axe horizontal ou vertical~ apportent ~ des degrés différ~nts trois avantages su~ceptibleæ d'intéresser les fondeurs : d'abord il8 réduisent les contingences ; ensuite ils garantissent une forte diminution ou une qua~i-suppression des pertes de sable ;
et enfin ils assurent la réalisation des moules ou des noyaux avec des temps de prise de quelques secondes, ce qui était im-posæible dans les inætallations ne comportant que des ~alaxeurs continus olassiques ~ vis lente et dans les installationæ fonc-tionnant en discontinu du type de celle décrite dans le brevet français N 2.033.6440 ~ 'emploi d'un malaxeur "rapide" a conduit ~usgu'~
préæent ~ deux techniques différentes.
On conna~t ainsi des installations composées de deux malaxeurs continus claææiques ~ viæ lente9 disposés en parall~le et débouchant ~'un et l~'autre à ~'intéxieur d'un malaxeur "rapide" du type ~ axe vertical. Dans chaque malaxeur à vis lente, on prépare en continu un prémélange, de sable et de liant ~)90983 dans l'un et de sable et de durcisseur dans l'autre. A la sortie des malaxeurs lents, les deux prémélanges homogènes préparés séparément sont conduits et mis en contact à l'intérieur du ma-laxeur "rapide" pour qu'il y ait formation du mélange final. Ac-tuellement, les installations du type précité permettent la prépa-ration du mélange final soit en discontinu (appareil "Fascold"
de la firme BAKER-PERKINS LIMITED), soit en continu (appareil "Pacemaster" de la firme FORDATH LIMITED). Toutes ces installa-tions ont toutefois en commun le même inconvénient: les deux pré-mélanges formés séparément constituent deux masses qui sont tropimportantes pour pouvoir être mélangées intimement en un temps aussi court à l'intérieur du malaxeur rapide vertical terminal.
En d'autres termes, de telles installations ne permettent qu'un mélange final hétérogène de deux prémélanges homogènes.
On conna;t également des installations comprenant dans leur partie terminale un malaxeur "rapide", d'axe horizontal ou vertical, permettant l'incorporation simultanée du durcisseur et du liant en regard de la zone d'entrée de la charge. Il n'y a donc pas dans ce cas formation d'un prémélange, le mélange final sable + liant + durcisseur se faisant au cours d'une phase unique sur toute la longueur du malaxeur "rapide". Parmi les nombreuses installations conn~es à ce jour, il est possible de citer l'appa-reil "Quick-set"* de la firme SAPIC, l'appareil "Sand-'rurb"* de la firme STRONG-SCOTT qui est un malaxeur rapide d'axe horizontal, les appareils "Celecta-Flo"* et "Centri-Flo"* de la firme CE-CAST
qui sont des malaxeurs d'axe horizontal pour le premier et vertical pour le second. (* Voir les deux dernières pages).
Toutes ces installations présentent cependant en commun l'inconvénient suivant: le durcisseur étant introduit en même temps que le liant, il réagit sur le liant avant même d'être mélangé intimement au sable; par conséquent, en de nombreuses n~
lV9~983 zone~ où chaque fois le durcisseur a réagi localement et bruta-lement sur ie liant~ il a éte détruit une grande partie du liant i~troduit. Dans de telles installations, il e~t donc indispen-sable de prévoir un excès de liant. Or ~e produit, qui est le plus souvent une résine~ est u~ produit qui~ d~'une part~ est .
de plus en plus onéreux et, d'autre part~ devient de moins en moins dispo~ible, Il est bien clair que ~'on a donc tout inté-rat ~ faire en sorte que l'on élimine cette consommation accrue de liant.
~a présente in~ention a pour but d~éliminer tous les inconvénients précités et, ~ cet effet, elle se propose de four-nir un procédé et une installation permettant la préparation en continu d'un mélange qui~ en premier lieu~ ne comporte aucune fraction polymérisée au moment de sa distribution, en deuxi~me lieu est d'une ~uantité volumétrique illimitée~ en troisi~me lieu est parfaitement homogène~ en quatri~me lieu permet une réduction notable de la consommation de liant et assure même en pratique une consommation de liant optimale~ et en cinqui.~me lieu ne mélange ~ chaque instant gu!une quantité infime de char-ge ~ la fois, supprimant ain~i totalement l'inertie de l'ins-tallation ~ chacun de ses arret~.
~ a présente inve~tion a donc pour objet un procédé
de préparation en continu d!~n mélange de mati~res ~ mouler comprenant une charge granuleuse et/ou pulvérulente agglomérée par un système liant-durcisseur, caractérisé par le fait que l'on forme un prémélange intime et homogane par malaxage de la charge et d.'un seul des deux constituants du sy~tème liant-durcisseur~ puis que l'on introduit ~ l'intérieur d.'un appareil de malaxage travaillant en couche mince le ~econd constituant du syst~me liant-durcisseur pour mettre ce Recond constituant en contact avec le prémélange, puis que ~'on réalise le mélange final en malaxant en couche mince~ pendant guelques secondes~
~V90983 le prémélange et le second constituant et q~'~nfin l'on évacue immédiatement le m~lange final jusq~là son point d~'utilisation.
Dans une première variante de mi~e en oeuvre de ce procédé, on forme le prémélange de la charge et du premier cons-tituant du systame liant-durcisseur ~ ~'intérieur d'u~ malaxeur...
continu classique ~ vis lente, puis ~'on conduit ce prémélange jusqu'~ l.'appareil de malaxage travaillant en couche mince, puis l'on introduit le second cQnstituant du ~ystame liant-durcisseur à l'intérieur de ce dernier appareil de malaxage travaillant en couche mince~ pour le mélanger au prémélange et réaliser le mélange final.
Dans une deuxième variante de mise en oeuvre de ce procédé, on forme le prém~lange de la charge et du premier cons-tituant du systame liant-durcisseur ~ ~'intérieur d.'un premier appareil de malaxage travaillant en couche mince~ puis l'on conduit le pr~mélange jusqu'~ un second appareil de malaxage travaillant en couche mince, puis ~'on introduit ~'autre con~-tituant du syst.ème liant-durcisseur ~ l~intérieur de ce second appareil de mala~age pour le mélanger au prémélange et réaliser le mélange finalO
Dans une troi~iame variante de mise en oeuvre de ce procédé~ on forme~ au se m ~'un seul appareil de malaxage tra-vaillant en couche mince~ le pr~mélange de la charge et du premier conætituant du syst~me liant-durcisseur puis le mélange final en additionnant au prémélange le æecond constituant du système liant-durcisseur~ l!incorporation du premier constituant s~'effectuant sensiblement ~ l!entrée dudit appareil~ c-'est~
dire dans la zone par laquelle la charge est introduite~ l'in-corporation du second constituant s~leffectuant sensiblement ~
mi-chemin entre la zone d~'incorporation du permier constituant et la sortie dudit appareil.
Dans tous les procéd~s de mise en oeuvre de l!invention 1()9C~983 exposés ci-dessus, le liant n'est en contact avec le durcisseur que pour unè à trois secondes, au moment de la réalisation du mélange final, lorsque le prémélange est malaxé avec le second constituant du syst~me liant durcisseur au sein du seul ou du dernier appareil de malaxage de l'installation travaillant en -couche mince. ~e mélange final étant ensuite immédiatement éva-cué, en continu, jusqu'à son point d~utilisation~ le temps de contact de une à trois secQndes entre le liant et le durcisæeur est beaucoup trop court pour qu'une polym~risation du liant ne se produiseO
On note par ailleurs que le procédé de l'invention permet un travail en continu : lorsque les quantités respectives de charge inerte, de liant et de durcisseur ont ét~ définies en fonction du mélange final à réaliser, il suffit d'alimenter en continu, selon des doses précises, le malaxeur travaillant en couche mince à partir de ces trois constituants (par exemple, prémélange de la charge et du durcisseur d'une part, liant d'autre part), ce qui implique que le malaxeur travaillant en couche mince de ~'installation fonctionne en continu. On observe également que, puisque les trois constituants du mélange ~
réaliser alimentent l'installation selon des quantités dosées précises~ on conna~t parfaitement le volume de matiare à mouler délivré par seconde par ce malaxeur terminal. Par suite, la quantité volumétrique d'un mélange en proportions bien définies que lCon peut mettre en oeuvre pour remplir un moule ou un noyau de fonderie est illimitée : il suffit de laisser fonction-ner l'installation pendant un temps bien déterminé pour obtenir~
à la sortie du malaxeur terminal~ un mélange homogane délivré
en continu, dlun volume parfaitement connu, pou~ant remplir la capacité d'un moule ou d'un noyau dont le volume utile a remplir aura permis de définir par simple calcul le temps de fonctionne-ment de ladite installationO
109~)983 ~ e procédé selon l'in~ention présente donc deux avan-tage~ importants sur le procédé décrit dans le brevet français 2 033 644. En outre, on rappelle que le mélangeur terminal préconisé par la tecbnique décrite dans ce dernier brevet est un mélangeur travaillant par brassage de la mas~e. Ce malaxeur tourne à vide en certains moments et en d~'autres moments est alimenté en con~tituants prédosé~. Lorsque tous le~ constituants ont été introduits dans le ~alaxeur terminal~ il n'est plus po~sible de modifier la qualité du m~lange de matiare à mouler à distribuer.
~ e prooédé selon l'invention permet tout au contraire une adaptation immédiate selon le mélange final ~ réaliser. En effet, on sait que la quantité contenue ~ chaque instant par le malaxeur terminal de l'installation est infime puisque le mélange travaillé progresse ~ l'intérieur de ce malaxeur sous la ~orme d'une couche mince disposée ~ la périphérie de la cuve. De ¢e fait, l!'inertie du mala~eur est æupprimée totalement~ grâce au principe du travail en couche mince, et toute modification de la proportion de l'un des constituants se traduit immédiatement par une modification du mélange homogane délivré par le malaxeur.
Par conséquent, apr~s qu~un mélange a été d~livré selon des proportions bien définies de charge inerte~ de liant et de dur-cisseur, il est toujour~ possible de modifier simplement le dosage d'au moins un de~ trois con~tituants précités pour réaliser un autre mélange, homogane, de~tiné au remplissage d'un autre moule ou d'un autre noyau. Cette opération e~t également effec~
tuée en continu. Il est clas~ique par exemple de commencer le remplis~age d~un moule en un mélange riche en liant, puis de terminer le remplissage on un mélange pauvre en liantO ~e proc~dé de ~'invention permet de réaliser une telle op~ration sans qulil soit nécessaire d'arrêter la rotation du malaxeur :
lorsque le mélange riche en liant a été introduit en quantité
lV9~983 suffisante dans le moule~ on réduit simultanément la quantit~ de liant et la quantité de durcisseur ~ introduire et par cons~quent on obtient immédiatement ~ la sortie du malaxeur travaillant en couche mince un mélange pauvre qui achavera de remplir le moule.
On note également que puisque les masses9 de prémélang~
d'une part et du second constituant du systame liant-durcisseur d'autre part~ qui doivent être mélangées intimement en un temps très court ~ l'intérieur d~ malaxeur travaillant e~ couche mince, sont elles-mêmes,infimes~ il n'~T a aucune difficulté à les mé-langer et par conséquent le mélange final réalis~ est lui-même homogane .
On pr~cise enfin que le procédé selon ~'inve~tion implique préférentiellement le mélange préalable de la charge inerte et du durcisseur. De ce fait~ le prémélange de charge et de durcisseur qui est formé est homogène, o'est-~-dire qu'en aucune zone de ce prémélange il n~existe u~e quantité trop im-portante de durcisseur susceptible de réagir~ pour le détruire brutalement~ sur le liant mélangé postérieurement en cou¢he minceO ~e procédé selon l'invention limite donc ~'e~ploi en quantit~ di~proportionnée de liant puis~ue ce composant est~
dans sa totalité, exploité aux fins d'agglomération de la charge inerte.
Dans les trois variantes de mise en oeuvre du prooédé
exposé ci-desæus, il est évident ~ue la troisiame variante est celle que l~on exploitera de préférence puis~ulelle limite l'installation à un seul malaxeur travaillant en couche mince.
~'emploi d'un seul malaxeur limite bien naturellement l'encom-brement de l~'in~tallation ain~i que les frai~ ~ prévoir pour sa réalisationO
~e procédé de ~'invention est applicable à la pré-paration en continu de tous les mélanges de mati~re~ ~ mouler ;
les domaines d'utilisation ~ont donc variés : fonderie, industrie 109[)983 du réfractaire, bâtiment, industrie du finissage et du polissage des pièces façonnées; les charges qui pourront être mélangées sont de façon non limitative: le sable, les produits réfractaires, céramiques ou abrasifs telles les charges alumineuses, la chromite, l'olivine, ou encore une poudre de marbre, un gravier et en général tout matériau de construction.
~ Selon la présente invention, il est aussi prévu une installation de préparation en continu d'un mélange de matière à mouler comprenant une charge granuleuse et/ou pulvérulente ag-glomérée par un système liant-durcisseur, comprenant des moyens pour l'introduction et/ou la formation par malaxage du prémélange de la charge et d'un seul des deux constituants du système liant-durcisseur, des moyens pour l'introduction de manière séparée du second constituant du système liant-durcisseur, des moyens pour l'adjonction et le malaxage en couche mince du second constituant audit prémélange, et des moyens pour lJévacuation immédiate du mélange final obtenu après malaxage intime et homogène, pendant quelques secondes, du second constituant et du prémélange.
Dans une première variante de réalisation, l'appareil de malaxage travaillant en couche mince comporte des moyens pour l'introduction du prémélange de charge et du premier constituant du système liant-durcisseur et il est précédé: a) d'un malaxeur continu classique à vis lente à l'intérieur duquel est réalisé
ledit prémélange, et b) de moyens pour conduire immédiatement ledit prémélange du malaxeur à vis lente jusqu'à l'intérieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince, au sein-duquel il sera mélangé au second constituant du système liant-durcisseur pour réaliser le mélange final.
Dans une deuxième variante de réalisation, l'appareil de malaxage travaillant en couche mince comporte des moyens pour ~' ~ lU90983 l'introduction du prémélange de charge et du premier con~tituant du système liant-durcisseur et il est préc~dé : a) ~'un premier appareil de malaxage, travaillant également en couche mince~
llintérieur duquel est réalisé le prémélange, et b) de moyen~
pour conduire le prémélange du premier au second appareil de malaxage travaillant en couche mince.
Dans une troisième variante de réalisation, ~'appareil de malaxage travaillant en~couc~e mi~oe comporte de~ moyen~
pour la formation par mala~age du prémélange de charge et du premier constituant du systame liant-durci~seur et il comprend :
une entrée pour la charge~ une sortie pour le m~lange final réalisé au sein dudit appareil, un premier orifice pour ~lin-corporation du premier constituant du ~ystame liant-durcis~eur, situé de préférence près de l'entrée de ~'appareil, et un ~econd orifice pour ~'incorporation du ~econd constituant du système liant-durcisseur, éloigné du premier orifice et situé
de préférence ~ mi-chemin entre le premier orifice et la sortie dudit appareil.
Dans un mode préféré de réalisation~ l'orifice d~ n-corporation du premier constituant du système liant-durcis~eur, ~ intérieur d'un premier malaxeur ou ~ ~'intérieur de l'appa-reil de malaxage travaillant en couche mince, est éloigné de l~orifice d'incorporation du second constitl7~nt du sy~tème liant-durcisseur prévu ~ ~'intérieur de ~'appareil de malaxage travail-lant en couche mince placé, soit à la partie terminale de l~ins-tallation soit seul dans l'installation, de telle maniare que ~'homogénéité du prémélange obtenu par malaxage de la charge et du premier constituant est sensiblement égale ~ celle néce~saire ~ la formation du mél~nge final définie entre le moment o~ ~'on 3o additionne le second constituant au prémélange9 placé ~ l'inté-rieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince~ et le moment o~ le mélange final est évacué dudit appareil.
- 12 _ 1~9~)~83 Dans toutes les installations décrites ci-dessus, soit qu'elles comprennent un premier malaxeur, lent ou travaillant en couche mince~ suivi d!un malaxeur terminal travaillant en couche mince, soit qu'elles se composent exclusivement d'un ~eul mala-xeur travaillant en couche mince~ on réalise dans un premier tempQ un mélange homogène de sable et dtun seul des deux cons-tituants du système liant-durcisaeur~ puis dans un ~econd temps le mélange final en additionnant audit prémélange~ en un temps tras court de quelques secondes~ le second constituant du systame liant-durcisseur.
En ragle générale~ et pour de~ raisons qui seront ultérieurement développées, on réalisera le prémélange par m~laxage de ~able et de durcisseur, et par conséquent cl'est le constituant liant ~ui sera additionné en dernier pour former le mélange final au sein du malaxeur travaillant en couche minceO ~e durcis~eur étant mélangé à la charge de sable pour former un prémélange homogane, il est évident que l'on évite les inconvénients mentionnés précédemment qui consistaient projeter simultanément le durcisseur et le liant sur le sable~
ce qui provoguait immanquablement des réactions locale~ et brutales du produit agressif qu~est le durcis~eur sur le produit neutre qu~est le liant~ dlo~ destruction d~'une certaine quantité
de liant et nécessité d!en introduire en exc~s dans l~in3talla-tion de malaxage pour que l'agglom~ration de la charge soit correcteO
Dans les installations de ~'invention~ le liant est additionné au dernier moment~ et tras rapidement~ au prémélange auquel il se mélange intimement pour fournir le mélange final sans qu'il y ait destruction de résineO ~es chiffres qui seront d'ailleurs fournis ~ titre de comparaison permettent de cons-tater que la consommation de résine utilisée lors de la mise en oeuvre des installations selon ~'invention est réduite en pra-1(~9()'383 tique à sa quantité optimale.
Dàns une réalisation particulièrement avantageuse, l'appareil de malaxage travaillant en couche mince~ con~tituant l'installation ou formant la partie terminale de ladite installa-tion~ comprend : une cuve externe~ un arbre central homoth~tique de la forme intérieure de la cuve, de grande dimension relative-ment ~ la capacité intérieure de ladite cuve pour ne lais~er subsister qu'un faible e~pace annulaire~ ledit arbre tournant à tr~s grande vitesse et étant porteur de marteaux venant au ras et le long de la surface inte.rieure de la cuve, les marteaux n;'étant en contact avec la masse ~: mélanger que par leur bord extr~me afin de favoriser le travail en couche mince et de limiter au maximum le volume de la ma~se traitée dans la cuve de mala~age~ Du fait que l'arbre central occupe un volume tr~s important ~ l'intérieur de la cuve de malaxage, g~'en outre cet arbre central tourne ~ très grande vitesse~ on forme deæ turbu-lences~ des courants d!air~ gui amanent naturellement les mati~res m~langer ~ la périphérie de la cuve. On voit donc gue par cette construction on favori~e la formation d'une couche mince, c'est-~-dire d'une sorte de film æur toute la surface intérieure de 1~ cuve de m~l a~age. ~es turbul~nceæ d~'une part le contact répété des ~oxds extrames des marteaux sur la masse ~ mélanger d'autre part, provoquent un malaxage tras intenæe deæ mati~res mélanger tout en laissant ces derni~reæ ~ous la forme ~'une simple couche recouvrant r~guliarement la paroi intérieure de la cuve de malaxage.
Danæ une telle réalisation, les marteaux sont incliné~
pour former un paæ de viæ ou hélice apte ~ conduire la masse tra-vaillée en couche m~nce de l~entrée vers la sortie de la cuve de malaxage. ~a rotation de l.~arbre central fait par conséquent avancer progreæsivement, et selon une vitesse r~guli~re, la masse mélangée de l~entrée vers la sortie du malaxeur par ~imple contact du bord extrême des marteaux sur la masse à m~langer.
Dans une réalisation préférentielle, les marteaux sont dispos~s en recouvrement le long de l~arbre central de maniare A balayer toute la surface intérieure de la cuve lors de la rotation dudit arbre. Il ~'y a donc aucune zone annulaire de la cuve qui ne soit pas travaillée par les marteaux. Puisque le raclage de la masse travaillée e~t effectué réguliaxement par les marteaux sur toute_la longueur de la cuve de malaxage~
il n~e~iste aucun point o~ la masse ~est su~ceptible de stagner~
donc de durcir, donc de bloquer ~ la longue le fonctionnement du malaxeur travaillant en couche mince de ~linvention.
~ arbre central est soit un cylindre de fort diamatre pour une cuve cylindrique dans un appareil du type travaillant selon un axe horizontal~ soit un tronc de cône de même conicité
que la cuve tronconique dans un app~reil du type travaillant selon un axe vertical. De ce fait, le faible espace annulaire laiss~ le long de la cuve de malaxage ~ la masse ~ mélanger est d;!une épaisseur sensiblement constante. ~e travail de raclage pour les marteaux se faisant d~une manière réguli~re sur toute la longueur de la cuve~ il s~en suit que le mélange formé ~
~!intérieur de cette cuve et délivré ~ la sortie de malaxeur travaillant en couche mince est nécessairement homog~ne.
Pour mieux faire comprendre ~lobjet de la présente invention~ on va d~crire ci-apr~s~ ~ titre d~lexemples purement - illustratifs et non limitatifs~ divers modes de réalisation ~une installation æelon l;~invention représentés sur le de~sin annexé.
Sur ce dessin :
- ~a figure 1 représente une premi~re variante d~installation, composée d~un malaxeur continu classique à vis lente suivi ~n 3o malaxeur travaillant en couche mince d~axe horizontal~
- ~a figure 2 représente une deuxi~me variante d~installation, composée d~un malaxeur continu classique à vis lente suivi d~un . ., _ ~
1090'~83 malaxeur tronconique d'axe vertical, travaillant en couche mince9 - ~a figure` 3 représente une troisieme variante de réalisation de ~'installation composée de deux malaxeurs travaillant en couche mince disposés en cascade, - la figure 4 représente une quatriame variante de réalisation de l'installation, compo~ée d'un seul malaxeur travaillant en couche mince~ dl'axe horizontal, au sein duquel le prémélange de æable et de durcisseur se ~ait dans la moitié amont et le mélange final de prém~lange et de liant se fait dans la moitié aval.
Dans toute la description qui ~a suivre~ dans le but d'une simplification du vocabulaire et surtout d'une meilleure oompréhension de l~inve~tion, on prendra, dans les exemples de mélangeage, le durcisseur pour premier con~tituant du syst~me liant-durcisseur et le liant pour second constituant du système liant-durcisseur. ~e prémélange est donc obtenu, dans tous les exemples cités, par malaxage du sable et du durcisseur~ et le mélange final est obtenu par malaxage du prémélange et du liant.
En se référant aux figures, on ~oit que l'on a désigné
par 11 selon qutil soit d'axe horizontal~ et par 21 selon qu'il soit d'axe vertical~ l'appareil de malaxage travaillant en couche mince disposé en partie terminale de l'installation de ~'in~en-tion (figures 1 à 3) ou formant en lui-meme cette installation (figure 4).
Dans toutes les réalisations propos~es~ ce mala2eur 11 ou 21 comporte : un orifice 12 pour ~'incorporation du liant, ainsi que son adjonction au prémélange, des moyens pour l'ad-jonction et pour le mélangeage du liant au prémélange et une sortie 13 pour l~évacuation immédiate du m~lange ~inal obtenu 3o apr~s malaxage intime et homog~ne du liant et du prémélange.
~ es moyens pour ~'adjonction et le mélangeage du liant au prémélange sont forméæ d~tun arbre central 14 qui tourne tras grande vitesse~ ledit arbre étant porteur de marteaux 15 venant au plus pras et le long de la surface intérieure dl~ne cuve de malaxage, laquelle est soit un cylindre 16 dtaxe horizontal dans le cas du malaxeur horizontal 11 des figures 1 et 4~ soit un tronc de côns 17, ~axe vertical~ dan~ le cas du malaxeur vertical des figureæ 2 et 3.
Dan~ le cas du malaxeur horizontal~ l'arbre central 14 est un cylindre co-axial de la cuYe 169 de sorte que l~espace annulaire formé entre l~arbre et la cuve est a~ une épais~eur constante sur toute la longueur du malaxeur 11.
Dans le cas du malaxeur vertical~ arbre central 14 est un tronc de oone de meme conicité et de meme axe que la cuve 17, de sorte que l~espace annulaire formé entre ~axbre et la cuve soit également d~une épaisseur constante sur toute la hauteur du malaxeur Z1.
~ arbre central 14 est dans les deux exemples précités un arbre de grosse dimension relativement ~ la cuve~ de sorte qu~il engendre~ lors de sa rotation ~ grande vitesse, des turbulences gui plaquent la mati~re à mélanger sur la surface intérieure de la cu~e 16 ou 17. Dans le malaxeur horizontal~
l~arbre central est di~un diamatre sensiblement égal ~ la moitié
du diamatre de la cuve 1~. Dans le malaxeur vertical~ le tronc de c8ne e~t~ en chacune de ~es sections horizontales~ dtun diamè, tre au moins égal ~ la moitié du diam~tre de la cuve 17 priæ
dans le même plan horizontal.
~ es marteaux 15 porté~ par l~arbre 14 sont reliés chacun audit arbre par une tige perpendiculaire à l'arbre. Dans l~exemple du malaxeur horizontal, la tige traverse l'arbre 14 radialement, elle est filetée à son extrêmité opposée à celle munie du marteau, un écrou vissé sur ladite extrêmité filetée solidarisant le marteau à l'arbre. Du fait de ce filetage, la position de la tige relativement à l~arbre est règlable, et l'on lOgO'J83 peut ainsi, en vissant plus ou moins l'écrou, disposer le marteau de sorte que son bord extrême vienne au plu3 pres de la surface intérieure de la cuve 16. On ne laisse subsister que quelques millimètres entre le bord extrême des marteaux et la cuve, afin de favoriser le travail de la matière en couche mince d'une part..
et d'autre part afin de limiter au maximum le Yolume de masse traité ~ chaque instant dans la cuve du malaxeur.
~ e malaxeur selon_l'invention, horizontal 11 ou verti-cal 21, comporte æoit des moyens pour l'introduction du prémé-lange de charge et de durcisseur ~figures 1~ 2 et 3), soit desmoyens pour la formation par malaxage dudit prémélange directe-ment au sein dudit malaxeur (figure 4).
~ e malaxeur horizontal 11 travaillant en couche mince de l'installation de la figure 1 est précédé d'un malaxeur con-tinu classique 18 ~ vis lente 19. Ce malaxeur lent 18 comprend une entrée 20 pour le sable~ un orifice 22 pour l'incorporation du durcisseur et une sortie 23 permettant de conduire le pré-mélange obtenu de l'extrêmité de la vis lente à l'entrée 24 du malaxeur 11. ~'entrée 20 est bien entendu située à la partie amont de la vis lente 19 et l'orifice 22 est disposé au plus près de l'entrée 20, de sorte que le prémélange de sable et de durcisseur se fasse sur la plus grande longueur possible de la vis 19, et qu'il soit par suite distribué à l'intérieur du malaxeur 11 en étant parfaitement homogène.
~ e fonctionnement de l'installation de la figure 1 est le suivant : après mise en marche du moteur 25 de commande de la vi~ lente et du moteur 26 de commande de l'arbre 14 porteur des marteaux 15~ on introduit le sable par l'entrée 20 et le durcis-~eur par l~orifice 22, par exemple, selon une méthode classique, par la mise en marche d~une pompe doseuse pour le durcisseur et par le dégagement d'une trappe ~ tiroir disposée en-dessous dlun cône anti-charge dans un silo rempli de sable (le cône anti-charge assure un d~bit constant de l'écoulement de sable). Par malaxage le long de la vis 19, le pr~mélange intime et homogène est assuré en un temps pouvant varier de quinze à quatre vingt dix secondes, fonction de la vitesse de rotation de la vis lente et déterminé par les produits à mélanger. ~e prémélange homogène est ensuite déversé à la partie amont du malaxeur horizontal 11 et il est alors transporté très rapidement, en un temp~ de l'ordre de une à troi~ secondes~ d~ cette partie amont 24 à la sortie 13 du malaxeur 11. Comme ce malaxeur 11 utilise la force centrifuge de l'arbre 14 et des marteaux 15, tournant à très grande vitesse, le prémélange est plaqué à la périphérie de la cuve 16 pour y être travaillé en couche mince. Une inclinaiæon des marteaux par rapport ~ l'axe de l'arbre 14 assure la progressio~ du prémélange le long de la cuve. ~'orifice pour l'incorporation du liant à l'intérieur du malaxeur 11 peut 8tre situé dan~ la zone délimitée entre les conduites 12a et 12b, c'est-~-dire ~ensiblement entre la zone amont de l'arbre 14 et le milieu dudit arbre. Le liant plaqué par la force centrifuge contre la paroi de la cuve est additionné au pr~mélange progressant à
l'intérieur de l'appareil 11, et il est alors entrain~ à son tour par les marteaux 15 vers la sortie 13. Le malaxeur 11 travaillant en couche mince, le mélangeage du prémélange et du liant est largement suffisant pour que le mélange final évacué
par la sortie 13 soit également un mélange parfaitement homogène.
~ 'installation de la ~igure 2 se distingue de celle de la figure 1 uniquement par le choix du malaxeur terminal. ~e sable s'écoulant en 20 et le durci~seur dosé en 22 se trouvent mélangés lors de leur déplacement le long de la ViB lente 19, comme dans l'exemple précédent, puis sou~ la forme d'un pr~mé-lange homogène ils se trouvent déversés en 23 sur la partieamont 24 du malaxeur vertical tronconique 21. Le prémélange est alors additio~né du liant distribué en 12, par une pompe doseuse, et le mélange final homogène est obtenu, en une à trois seconde~ de malaxage~ pendant le déplacement vertical de descente de la masse composée des trois constituants sable-durcisseur-liant. ~e mélange final est distribué sous une forme tras homo-gène par la sortie 13, sous une pression assez élevée.
Dans l'installation de la figure 3~ le malaxeur ~ vis lente de la figure 2 a été remplacé par un malaxeur travaillant en couche mince 32 du type du malaxeur 21 utilisé en partie terminale de ladite installation. Dans cette installation, le sable et le durcisseur, introduits respectivement par les orifi-oes 20 et 22, se trouvent mélangés en couche mince dans le mala-xeur 32 pour former un prémélange homogène conduit par la sortie 23 ~ l'entrée 24 du malaxeur terminal 21. Dans la zone d'entrée de ce second malaxeur travaillant en couche mince, on distri~ue le liant par l'orifice 12 et on ajoute ce produit additif au prémélange pour former en une à trois secondes le mélange final homogène à l'intérieur du malaxeur terminal 21. ~e mélange final est distribué immédiatement en continu par la sortie 13.
A la différence de chaque malaxeur terminal des instal-lations des figures 1 à 3 et au sein duquel on introduit leprémélange homogène de charge et du durcisseur pour lui ajouter le liant, le malaxeur horizontal 11 de l'installation de la figure 4 permet à la fois la formation du prémélange et celle du mélange final. I1 forme donc la partie essentielle d'une telle inætallation. Dans cette derniare, le sable est introduit selon un débit constant ~ l'entrée de l'arbre 14 par l'orifice de charge 20. ~e sable peut par exemple 8tre déversé au préalable d'un silo 27 muni d'un cône anti-charge et d'une trappe à tiroir sur la bande supérieure d'un convoyeur 28 transportant la charge au-dessus de l~orifice 200 ~e durcisseur est introduit à l'in-térieur du malaxeur 11 par l'orifice 22 situé immédiatement en retrait de l'orifice 200 ~e liant est introduit par l'orifice 12 lU90983 prévu sensiblement à mi-chemin entre l'orifice 22 et la sortie 13 du malaxeur ll. De la sorte on réalise dans un premier temps un prémélange de sable et de durcisseur, puis lorsque ce prémé-lange est homogène, ce qui est facilement obtenu sur la moitié
amont de la longueur de l'arbre cylindrique horizontal 14, on ajoute le liant pour réaliser dans la moitié aval du malaxeur 11 le mélange final homogène constitué par le prémélanye et le liant.
Du fait de l'é-quidistance entre d'une part l'orifice 22, d'in-troduction du durcisseur, et l'orifice 12, d'introduction du liant, et d'autre part l'orifice 12 et la sortie 13, le temps de formation du prémélange par malaxage de la charge et du durcisseur est sensiblement égal au temps de formation du mélange final dé-fini entre le moment où l'on additionne en 12 le liant au prémé-lange et le moment où le mélange final est évacué en 13.
A l'aide du tableau ci-après, il est possible de com-parer les quantités de résine nécessaires pour que, en fonction d'un malaxage déterminé, on assure la préparation d'un mélange respectant certaines caractéristiques mécaniques déterminées.
La caractéristiques mécanique présentement retenue est la résis-tance à la flexion, constante pour un liant donné, de quarantecinq kilogrammes par centimètre carré (45Kg/cm2). Le liant est une résine furane ou une résine phénolique commercialisées par la société demanderesse, respectivement sous le nom de "FAREZ"*
et de " PENAREZ"*.
On note tout d'abord l'influence prépondérante de la formation d'un prémélange puisqu'en effet les solutions des exemples IV et V sont préférables à celles de l'exemple III. On note ensuite l'influence du temps de malaxage lorsque le liant et le prémélange sont mis en présence, c'est-à-dire le temps pendant leque] le durcisseur peut réagir sur le liant: la solution de l'exemple V est alors nettement supérieure à celle de l'exemple IV.
*"FAREZ" et "PENAREZ" sont des marques de commerce.
~ ., ~, .
~..~. .
~ ar ailleurs, on sait par expérience qu'un mélangenon actif de sable et de liant diæposé ~ l'intérieur d'un moule fournit la meme caractéristique mécanique de ré~istance ~ la flexion de 45K ~ cm2 lorsqu'il est durci ultérieurement par introduction, sous la forme dlun gaz ou d'un aérosol~ d'un agent durcisseur acide~ tel que l'anhydride sulfureux, si le pourcen-tage de liant est de 0,60 ~0. Il est clair que cette dernière valeur de 0~60 % est la valeur minimale de liant que l'on doit adjoindre au sable, puisque dans un tel cas le temps de contact entre le liant et le durcisseur est nulO On voir par conséquent que l'installation selon l'invention permet d!arriver en pratique à cette même valeur optimale puiæque la formation d'un pr~mélange~
lent ou en couche mince, de ~able et de durcisseur~ suivi d'un malaxage final en couche mince du prémélange et du liant n'exige gue 0,05 % en plus de la valeur théorique. ~'~conomie de pro-duit ai~i réalisée est tout ~ fait cons~dérableO
~ 'installation de la figure 4 qui, bien entendu est de très loin la plus intéressante puisqu'il s'agit de celle pré-sentant llencombrement le plus réduit, peut être aisément réalisée ~ partir des données chiffréeæ ci-apras :
1) Dans une cuve horizontale 16 de 230 millimètres de diamatre intérieur~ on dispose un arbre central 14 de 112 milli-matre3 de diamatre extérieur muni de 32 marteaux au matre disposés par quatre rangées de huit. ~es marteaux peu~ent être diæpoæéæ
de façon anarchique~ mais de préférence ils seront décaléæ pour former 4 hélices conduisant les matiares ~ mélanger de l'entrée vers la sortie du malaxeur 11. Chacun des 32 marteaux est incli-né à 45 æur l'axe de l'arbre. Sa longueur projetée sur ledit axe est de 4 centimatres : on ~oit par cons~quent qu'il y a recouvrement des marteaux ~ur toute la longueur de la cuYe~ ce qui implique que toute la surface intérieure de la cuve 16 est balayée, que la masse tra~aill~e en couche mince est continuelle-ment en déplacement vers la sortie 13. On évite de la sorte une stagnation plus ou moins prolongée d'une partie du m~lange susceptible de se durcir à l'intérieur du malaxeur et de dété-riorer les marteaux 15. Chaque tige porteuse d'un marteau est montée sur llarbre 14 de sorte qu'il subsiste un jeu de 5 milli-mètres entre le bord extrême du marteau et la surface intérieure de la cuve 1~. La vitesse circonférentielle doit etre au minimum de 10 matres par seconde et elle sera de préférence com-prise entre 12 et 15 mètres par seconde~ cette fourchette correspondant au fonctionnement optimal de llinstallation. ~a longueur totale de ce malaxeur peut varier entre 1,2 et 3 m~tres.
Pour un malaxeur dlune longueur de 2 m~tres~ la condulte 22 est située à 0~65 mètre de la sortie de la trémie 20, tandis que l'orifice 12 a'introduction du liant est situé à 0~8 et 0,55 matre de llorifice 22 et de la sortie 13 respectivement. Du fait de la très grande rotation de ~'arbre central 14 et des marteaux 15~ les composants liant et durcisseur introduits dans la cuve sont projeté~ sur la surface intérieure de cette dernière sous la forme d~lun brouillard allant vers ~'aval mais également vers l'amont de la cuveO D'ailleurs~ en règle générale, les composants liant et durc~sseur seront introduits par pulvéri-sation compte tenu du faible temps de mélangeage dans le mala-xeur et compte tenu de la formation immédiate de la couche mince.
~es turbulences provoquées par l'arbre 14 occupant un volume important à l'intérieur de la cuve 16 participent également ~
la pulvérisation des produitæ qui sont immédiatement plaqués sur la paroi de la cuve.
Le mala~eur réaliæé comme il a été indiqué précédemment a un débit que l!on peut faire varier de 0,5 ~ 5 kilogrammes par se~onde. Ce débit est fonction des quantités de constituants introduits en 20,22 et 12. ~e débit peut d'ailleurs changer instantanément puisque le malaxeur ainsi réalisé n'a en prati-que aucune inertie.
2) Dans une cuve horizontale de 310 millimatres de diamatre intérieur, on dispose un arbre central de 154 milli-matres de diamètre extérieur muni, comme danæ l'exemple précé-dent, de 32 marteaux au metre disposés par quatre rangées de 8 pour former 4 hélices. ~ous les marteaux sont inclinés ~ 45 sur l'axe de l'arbre ; les quatre pas de vis ainsi formés con-duisent réguliarement la masse mélangée de l'entrée vers la sortie du malaxeur. ~a longueur projetée de chaqué marteau sur l'axe de l!arbre est de 4 centim~tres ~galement, æoit pour ~2 marteaux un total de 1,28 mètre~ ce qui explique qu'il y a effectivement recouvrement des marteaux sur toute la longueur de la cu~e.
~ es marteaux de l'exemple 2 sont d'ailleurs identiques à ceux de l'exemple 1, la æeule modification inter~enant con-cernant la longueur utile de la tige porteuse réglée ~ une valeur plus importante pour que le bord extr~eme de chaque marteau vienne 5 millimatres de la surface intérieure de la cuve horizontale.
La vitesse circonférentielle du malaxeur de ce type est également égale ~ 10 m~tres par seconde au minimum, et elle est de préférence comprise entre 12 ~ 15 mètres par seconde. ~a longueur totale du mala~eur peut varier entre 1,5 et 3 matres.
Pour un malaxeur d'une longueur totale de 2 ~ètres, les position~
respectives des orifices 12 et 22 et de la trémie 20 æeront identiques à celle~ de l'exemple prédéoent.
Dans les oonditions précitées, le malaxeur a un débit que l'on peut faire varier de 1~5 ~ 15 kilogrammes par seconde.
Bien entendu~ ce débit peut également varier en continu~ sans aucune inertie, puisqu'il suffit que l'utilisateur réduise ou augmente le débit d'au moins un des trois constituants pour que le débit de mélange final délivré soit modifié.
Naturellement, l'invention n'est pas l;mi tée aux 1090~3 modes de réalisation non plus qulaux modes d'application gui ont été décrits et l'on pourrait concevoir diverses variantes æans sortir pour autant du cadre de la présente in~entionO Il en est ainsi notamment pour l'installation de la figure 3 com-portant deux malaxeurs verticaux en cascades : il est bien évident que ~'un quelconque ou les deux malaxeurs verticaux peuvent 8tre remplacés, respectivement, par un ou par deux malaxeurs travaillant en couche mince d'axe horizontal tel que schématisé par 11.
Dans toute la description qui préc~de~ on a choisi de préférence un mélange final obtenu en introduisant~ ~ titre de premier constituant du syst~me liant-durcisseur~ le durcisseur pour le mélanger au sable, le second constituant c~'est ~-dire le liant étant introduit au tout dernier moment pour être travail-lé en couche mince avec le prémélange et fournir le mélange homogène final.
Il est bien évident également que si l'on inverse l'ordre d'introduction des composants liant et durcisseur~
l'efficacité du procédé de malaxage en deux temps reste valable dan~ son intégralité~ bien que l'économie de liant soit alors moins ~pectaculaire du fait de la pulvérisation du durcisseur ~ur le prémélange charge + liant ; en effet une telle pulvéri-~ation peut conduire ~ une destructio~ partielle du liant.
Ce second mode d'utilisation du procédé selon l'inven-tion sera donc réservé spé¢ifiquement aux cas spéciaux o~ la nature chimique de la charge peut laisser prévoir une réaction avec le durcisseur au niveau du pr.~mélange : cas des céramiques, chromite, olivine~ charge3 alumineuses en général avec un dur-ci3seur acide par exempleO Dans ce cas9 on utilisera avantageu-sement une installation comprenant uni~uement des malax~urstravaillant en couche mince, ~ llexclu~ion des malaxeurs à vis lente, pour la formation du prémélange de liant et de charge :
des installations pour ce type d~utilisation seront donc com-posées de deux malaxeurs A axe horizontal 11 ou à axe vertical 21, ou encore d~un seul malaxeur traYaillant en couche min¢e du type de celui représenté à la figure 40 109~0~83 _ 4 _ N
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*"Quick-set", "Sand-Turb", "Celecta-Flo" et "Centri-Flo" sont des marques de commerce.
l'appareil QUICK-SET est un appareil pour la distribution du mélange final sable + liant + durcisseur en un point relativement éloigné du malaxeur où l'on réunit ces trois constituants.
Le malaxeur est donc suivi immédiatement d'un accélé-rateur pneumatique et un gaz comprimé assure le transport du mélange des trois constituants de l'accélérateur jusqu'au point d'utilisation.
Cet appareil fait l'objet du brevet canadien 992 902 délivré le 13 Juillet 1976 L'appareil SAND-TURB est un malaxeur classique d'axe horizontal, relativement court puisque sa longueur est de l'ordre de 0,5 à 2 mètres.
A la sortie de ce malaxeur se trouve disposée une tur-bine dont les pales projettent le mélange obtenu dans le malaxeur !
avec force, ce qui favorise la formation de moules ou de noyaux denses.
Les trois constituants du mélange sont tous introduits à l'entrée du malaxeur où ils se trouvent brassés par des palettes, dont mélangés en un temps relativement bref, du fait de la petite longueur du malaxeur.
La turbine est d'axe horizontal, l'inconvénient de cet appareil tient en ce que les pales de la turbine s'encrassent très rapidement.
L'appareil CELECTA-FLO est identique au SAND-TURB.
L'appareil CENTRI-FLO est similaire aux appareils (b) et (c). Sa seule différence avec eux se situe au niveau de la turbine:
au lieu d'être branchée directement à la sortie du malaxeur, on dispose entre ces deux organes une canalisation fortement inclinée vers le bas.
B -2~-La turbine du CENTRI-FLO est alors d'axe vertical et elle est formée d'un cylindre surmontant un tronc de cone à
parois convergentes vers le bas.
~ .~'
Tous ces malaxeurs "rapides", qu'ils soient du type à axe horizontal ou vertical~ apportent ~ des degrés différ~nts trois avantages su~ceptibleæ d'intéresser les fondeurs : d'abord il8 réduisent les contingences ; ensuite ils garantissent une forte diminution ou une qua~i-suppression des pertes de sable ;
et enfin ils assurent la réalisation des moules ou des noyaux avec des temps de prise de quelques secondes, ce qui était im-posæible dans les inætallations ne comportant que des ~alaxeurs continus olassiques ~ vis lente et dans les installationæ fonc-tionnant en discontinu du type de celle décrite dans le brevet français N 2.033.6440 ~ 'emploi d'un malaxeur "rapide" a conduit ~usgu'~
préæent ~ deux techniques différentes.
On conna~t ainsi des installations composées de deux malaxeurs continus claææiques ~ viæ lente9 disposés en parall~le et débouchant ~'un et l~'autre à ~'intéxieur d'un malaxeur "rapide" du type ~ axe vertical. Dans chaque malaxeur à vis lente, on prépare en continu un prémélange, de sable et de liant ~)90983 dans l'un et de sable et de durcisseur dans l'autre. A la sortie des malaxeurs lents, les deux prémélanges homogènes préparés séparément sont conduits et mis en contact à l'intérieur du ma-laxeur "rapide" pour qu'il y ait formation du mélange final. Ac-tuellement, les installations du type précité permettent la prépa-ration du mélange final soit en discontinu (appareil "Fascold"
de la firme BAKER-PERKINS LIMITED), soit en continu (appareil "Pacemaster" de la firme FORDATH LIMITED). Toutes ces installa-tions ont toutefois en commun le même inconvénient: les deux pré-mélanges formés séparément constituent deux masses qui sont tropimportantes pour pouvoir être mélangées intimement en un temps aussi court à l'intérieur du malaxeur rapide vertical terminal.
En d'autres termes, de telles installations ne permettent qu'un mélange final hétérogène de deux prémélanges homogènes.
On conna;t également des installations comprenant dans leur partie terminale un malaxeur "rapide", d'axe horizontal ou vertical, permettant l'incorporation simultanée du durcisseur et du liant en regard de la zone d'entrée de la charge. Il n'y a donc pas dans ce cas formation d'un prémélange, le mélange final sable + liant + durcisseur se faisant au cours d'une phase unique sur toute la longueur du malaxeur "rapide". Parmi les nombreuses installations conn~es à ce jour, il est possible de citer l'appa-reil "Quick-set"* de la firme SAPIC, l'appareil "Sand-'rurb"* de la firme STRONG-SCOTT qui est un malaxeur rapide d'axe horizontal, les appareils "Celecta-Flo"* et "Centri-Flo"* de la firme CE-CAST
qui sont des malaxeurs d'axe horizontal pour le premier et vertical pour le second. (* Voir les deux dernières pages).
Toutes ces installations présentent cependant en commun l'inconvénient suivant: le durcisseur étant introduit en même temps que le liant, il réagit sur le liant avant même d'être mélangé intimement au sable; par conséquent, en de nombreuses n~
lV9~983 zone~ où chaque fois le durcisseur a réagi localement et bruta-lement sur ie liant~ il a éte détruit une grande partie du liant i~troduit. Dans de telles installations, il e~t donc indispen-sable de prévoir un excès de liant. Or ~e produit, qui est le plus souvent une résine~ est u~ produit qui~ d~'une part~ est .
de plus en plus onéreux et, d'autre part~ devient de moins en moins dispo~ible, Il est bien clair que ~'on a donc tout inté-rat ~ faire en sorte que l'on élimine cette consommation accrue de liant.
~a présente in~ention a pour but d~éliminer tous les inconvénients précités et, ~ cet effet, elle se propose de four-nir un procédé et une installation permettant la préparation en continu d'un mélange qui~ en premier lieu~ ne comporte aucune fraction polymérisée au moment de sa distribution, en deuxi~me lieu est d'une ~uantité volumétrique illimitée~ en troisi~me lieu est parfaitement homogène~ en quatri~me lieu permet une réduction notable de la consommation de liant et assure même en pratique une consommation de liant optimale~ et en cinqui.~me lieu ne mélange ~ chaque instant gu!une quantité infime de char-ge ~ la fois, supprimant ain~i totalement l'inertie de l'ins-tallation ~ chacun de ses arret~.
~ a présente inve~tion a donc pour objet un procédé
de préparation en continu d!~n mélange de mati~res ~ mouler comprenant une charge granuleuse et/ou pulvérulente agglomérée par un système liant-durcisseur, caractérisé par le fait que l'on forme un prémélange intime et homogane par malaxage de la charge et d.'un seul des deux constituants du sy~tème liant-durcisseur~ puis que l'on introduit ~ l'intérieur d.'un appareil de malaxage travaillant en couche mince le ~econd constituant du syst~me liant-durcisseur pour mettre ce Recond constituant en contact avec le prémélange, puis que ~'on réalise le mélange final en malaxant en couche mince~ pendant guelques secondes~
~V90983 le prémélange et le second constituant et q~'~nfin l'on évacue immédiatement le m~lange final jusq~là son point d~'utilisation.
Dans une première variante de mi~e en oeuvre de ce procédé, on forme le prémélange de la charge et du premier cons-tituant du systame liant-durcisseur ~ ~'intérieur d'u~ malaxeur...
continu classique ~ vis lente, puis ~'on conduit ce prémélange jusqu'~ l.'appareil de malaxage travaillant en couche mince, puis l'on introduit le second cQnstituant du ~ystame liant-durcisseur à l'intérieur de ce dernier appareil de malaxage travaillant en couche mince~ pour le mélanger au prémélange et réaliser le mélange final.
Dans une deuxième variante de mise en oeuvre de ce procédé, on forme le prém~lange de la charge et du premier cons-tituant du systame liant-durcisseur ~ ~'intérieur d.'un premier appareil de malaxage travaillant en couche mince~ puis l'on conduit le pr~mélange jusqu'~ un second appareil de malaxage travaillant en couche mince, puis ~'on introduit ~'autre con~-tituant du syst.ème liant-durcisseur ~ l~intérieur de ce second appareil de mala~age pour le mélanger au prémélange et réaliser le mélange finalO
Dans une troi~iame variante de mise en oeuvre de ce procédé~ on forme~ au se m ~'un seul appareil de malaxage tra-vaillant en couche mince~ le pr~mélange de la charge et du premier conætituant du syst~me liant-durcisseur puis le mélange final en additionnant au prémélange le æecond constituant du système liant-durcisseur~ l!incorporation du premier constituant s~'effectuant sensiblement ~ l!entrée dudit appareil~ c-'est~
dire dans la zone par laquelle la charge est introduite~ l'in-corporation du second constituant s~leffectuant sensiblement ~
mi-chemin entre la zone d~'incorporation du permier constituant et la sortie dudit appareil.
Dans tous les procéd~s de mise en oeuvre de l!invention 1()9C~983 exposés ci-dessus, le liant n'est en contact avec le durcisseur que pour unè à trois secondes, au moment de la réalisation du mélange final, lorsque le prémélange est malaxé avec le second constituant du syst~me liant durcisseur au sein du seul ou du dernier appareil de malaxage de l'installation travaillant en -couche mince. ~e mélange final étant ensuite immédiatement éva-cué, en continu, jusqu'à son point d~utilisation~ le temps de contact de une à trois secQndes entre le liant et le durcisæeur est beaucoup trop court pour qu'une polym~risation du liant ne se produiseO
On note par ailleurs que le procédé de l'invention permet un travail en continu : lorsque les quantités respectives de charge inerte, de liant et de durcisseur ont ét~ définies en fonction du mélange final à réaliser, il suffit d'alimenter en continu, selon des doses précises, le malaxeur travaillant en couche mince à partir de ces trois constituants (par exemple, prémélange de la charge et du durcisseur d'une part, liant d'autre part), ce qui implique que le malaxeur travaillant en couche mince de ~'installation fonctionne en continu. On observe également que, puisque les trois constituants du mélange ~
réaliser alimentent l'installation selon des quantités dosées précises~ on conna~t parfaitement le volume de matiare à mouler délivré par seconde par ce malaxeur terminal. Par suite, la quantité volumétrique d'un mélange en proportions bien définies que lCon peut mettre en oeuvre pour remplir un moule ou un noyau de fonderie est illimitée : il suffit de laisser fonction-ner l'installation pendant un temps bien déterminé pour obtenir~
à la sortie du malaxeur terminal~ un mélange homogane délivré
en continu, dlun volume parfaitement connu, pou~ant remplir la capacité d'un moule ou d'un noyau dont le volume utile a remplir aura permis de définir par simple calcul le temps de fonctionne-ment de ladite installationO
109~)983 ~ e procédé selon l'in~ention présente donc deux avan-tage~ importants sur le procédé décrit dans le brevet français 2 033 644. En outre, on rappelle que le mélangeur terminal préconisé par la tecbnique décrite dans ce dernier brevet est un mélangeur travaillant par brassage de la mas~e. Ce malaxeur tourne à vide en certains moments et en d~'autres moments est alimenté en con~tituants prédosé~. Lorsque tous le~ constituants ont été introduits dans le ~alaxeur terminal~ il n'est plus po~sible de modifier la qualité du m~lange de matiare à mouler à distribuer.
~ e prooédé selon l'invention permet tout au contraire une adaptation immédiate selon le mélange final ~ réaliser. En effet, on sait que la quantité contenue ~ chaque instant par le malaxeur terminal de l'installation est infime puisque le mélange travaillé progresse ~ l'intérieur de ce malaxeur sous la ~orme d'une couche mince disposée ~ la périphérie de la cuve. De ¢e fait, l!'inertie du mala~eur est æupprimée totalement~ grâce au principe du travail en couche mince, et toute modification de la proportion de l'un des constituants se traduit immédiatement par une modification du mélange homogane délivré par le malaxeur.
Par conséquent, apr~s qu~un mélange a été d~livré selon des proportions bien définies de charge inerte~ de liant et de dur-cisseur, il est toujour~ possible de modifier simplement le dosage d'au moins un de~ trois con~tituants précités pour réaliser un autre mélange, homogane, de~tiné au remplissage d'un autre moule ou d'un autre noyau. Cette opération e~t également effec~
tuée en continu. Il est clas~ique par exemple de commencer le remplis~age d~un moule en un mélange riche en liant, puis de terminer le remplissage on un mélange pauvre en liantO ~e proc~dé de ~'invention permet de réaliser une telle op~ration sans qulil soit nécessaire d'arrêter la rotation du malaxeur :
lorsque le mélange riche en liant a été introduit en quantité
lV9~983 suffisante dans le moule~ on réduit simultanément la quantit~ de liant et la quantité de durcisseur ~ introduire et par cons~quent on obtient immédiatement ~ la sortie du malaxeur travaillant en couche mince un mélange pauvre qui achavera de remplir le moule.
On note également que puisque les masses9 de prémélang~
d'une part et du second constituant du systame liant-durcisseur d'autre part~ qui doivent être mélangées intimement en un temps très court ~ l'intérieur d~ malaxeur travaillant e~ couche mince, sont elles-mêmes,infimes~ il n'~T a aucune difficulté à les mé-langer et par conséquent le mélange final réalis~ est lui-même homogane .
On pr~cise enfin que le procédé selon ~'inve~tion implique préférentiellement le mélange préalable de la charge inerte et du durcisseur. De ce fait~ le prémélange de charge et de durcisseur qui est formé est homogène, o'est-~-dire qu'en aucune zone de ce prémélange il n~existe u~e quantité trop im-portante de durcisseur susceptible de réagir~ pour le détruire brutalement~ sur le liant mélangé postérieurement en cou¢he minceO ~e procédé selon l'invention limite donc ~'e~ploi en quantit~ di~proportionnée de liant puis~ue ce composant est~
dans sa totalité, exploité aux fins d'agglomération de la charge inerte.
Dans les trois variantes de mise en oeuvre du prooédé
exposé ci-desæus, il est évident ~ue la troisiame variante est celle que l~on exploitera de préférence puis~ulelle limite l'installation à un seul malaxeur travaillant en couche mince.
~'emploi d'un seul malaxeur limite bien naturellement l'encom-brement de l~'in~tallation ain~i que les frai~ ~ prévoir pour sa réalisationO
~e procédé de ~'invention est applicable à la pré-paration en continu de tous les mélanges de mati~re~ ~ mouler ;
les domaines d'utilisation ~ont donc variés : fonderie, industrie 109[)983 du réfractaire, bâtiment, industrie du finissage et du polissage des pièces façonnées; les charges qui pourront être mélangées sont de façon non limitative: le sable, les produits réfractaires, céramiques ou abrasifs telles les charges alumineuses, la chromite, l'olivine, ou encore une poudre de marbre, un gravier et en général tout matériau de construction.
~ Selon la présente invention, il est aussi prévu une installation de préparation en continu d'un mélange de matière à mouler comprenant une charge granuleuse et/ou pulvérulente ag-glomérée par un système liant-durcisseur, comprenant des moyens pour l'introduction et/ou la formation par malaxage du prémélange de la charge et d'un seul des deux constituants du système liant-durcisseur, des moyens pour l'introduction de manière séparée du second constituant du système liant-durcisseur, des moyens pour l'adjonction et le malaxage en couche mince du second constituant audit prémélange, et des moyens pour lJévacuation immédiate du mélange final obtenu après malaxage intime et homogène, pendant quelques secondes, du second constituant et du prémélange.
Dans une première variante de réalisation, l'appareil de malaxage travaillant en couche mince comporte des moyens pour l'introduction du prémélange de charge et du premier constituant du système liant-durcisseur et il est précédé: a) d'un malaxeur continu classique à vis lente à l'intérieur duquel est réalisé
ledit prémélange, et b) de moyens pour conduire immédiatement ledit prémélange du malaxeur à vis lente jusqu'à l'intérieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince, au sein-duquel il sera mélangé au second constituant du système liant-durcisseur pour réaliser le mélange final.
Dans une deuxième variante de réalisation, l'appareil de malaxage travaillant en couche mince comporte des moyens pour ~' ~ lU90983 l'introduction du prémélange de charge et du premier con~tituant du système liant-durcisseur et il est préc~dé : a) ~'un premier appareil de malaxage, travaillant également en couche mince~
llintérieur duquel est réalisé le prémélange, et b) de moyen~
pour conduire le prémélange du premier au second appareil de malaxage travaillant en couche mince.
Dans une troisième variante de réalisation, ~'appareil de malaxage travaillant en~couc~e mi~oe comporte de~ moyen~
pour la formation par mala~age du prémélange de charge et du premier constituant du systame liant-durci~seur et il comprend :
une entrée pour la charge~ une sortie pour le m~lange final réalisé au sein dudit appareil, un premier orifice pour ~lin-corporation du premier constituant du ~ystame liant-durcis~eur, situé de préférence près de l'entrée de ~'appareil, et un ~econd orifice pour ~'incorporation du ~econd constituant du système liant-durcisseur, éloigné du premier orifice et situé
de préférence ~ mi-chemin entre le premier orifice et la sortie dudit appareil.
Dans un mode préféré de réalisation~ l'orifice d~ n-corporation du premier constituant du système liant-durcis~eur, ~ intérieur d'un premier malaxeur ou ~ ~'intérieur de l'appa-reil de malaxage travaillant en couche mince, est éloigné de l~orifice d'incorporation du second constitl7~nt du sy~tème liant-durcisseur prévu ~ ~'intérieur de ~'appareil de malaxage travail-lant en couche mince placé, soit à la partie terminale de l~ins-tallation soit seul dans l'installation, de telle maniare que ~'homogénéité du prémélange obtenu par malaxage de la charge et du premier constituant est sensiblement égale ~ celle néce~saire ~ la formation du mél~nge final définie entre le moment o~ ~'on 3o additionne le second constituant au prémélange9 placé ~ l'inté-rieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince~ et le moment o~ le mélange final est évacué dudit appareil.
- 12 _ 1~9~)~83 Dans toutes les installations décrites ci-dessus, soit qu'elles comprennent un premier malaxeur, lent ou travaillant en couche mince~ suivi d!un malaxeur terminal travaillant en couche mince, soit qu'elles se composent exclusivement d'un ~eul mala-xeur travaillant en couche mince~ on réalise dans un premier tempQ un mélange homogène de sable et dtun seul des deux cons-tituants du système liant-durcisaeur~ puis dans un ~econd temps le mélange final en additionnant audit prémélange~ en un temps tras court de quelques secondes~ le second constituant du systame liant-durcisseur.
En ragle générale~ et pour de~ raisons qui seront ultérieurement développées, on réalisera le prémélange par m~laxage de ~able et de durcisseur, et par conséquent cl'est le constituant liant ~ui sera additionné en dernier pour former le mélange final au sein du malaxeur travaillant en couche minceO ~e durcis~eur étant mélangé à la charge de sable pour former un prémélange homogane, il est évident que l'on évite les inconvénients mentionnés précédemment qui consistaient projeter simultanément le durcisseur et le liant sur le sable~
ce qui provoguait immanquablement des réactions locale~ et brutales du produit agressif qu~est le durcis~eur sur le produit neutre qu~est le liant~ dlo~ destruction d~'une certaine quantité
de liant et nécessité d!en introduire en exc~s dans l~in3talla-tion de malaxage pour que l'agglom~ration de la charge soit correcteO
Dans les installations de ~'invention~ le liant est additionné au dernier moment~ et tras rapidement~ au prémélange auquel il se mélange intimement pour fournir le mélange final sans qu'il y ait destruction de résineO ~es chiffres qui seront d'ailleurs fournis ~ titre de comparaison permettent de cons-tater que la consommation de résine utilisée lors de la mise en oeuvre des installations selon ~'invention est réduite en pra-1(~9()'383 tique à sa quantité optimale.
Dàns une réalisation particulièrement avantageuse, l'appareil de malaxage travaillant en couche mince~ con~tituant l'installation ou formant la partie terminale de ladite installa-tion~ comprend : une cuve externe~ un arbre central homoth~tique de la forme intérieure de la cuve, de grande dimension relative-ment ~ la capacité intérieure de ladite cuve pour ne lais~er subsister qu'un faible e~pace annulaire~ ledit arbre tournant à tr~s grande vitesse et étant porteur de marteaux venant au ras et le long de la surface inte.rieure de la cuve, les marteaux n;'étant en contact avec la masse ~: mélanger que par leur bord extr~me afin de favoriser le travail en couche mince et de limiter au maximum le volume de la ma~se traitée dans la cuve de mala~age~ Du fait que l'arbre central occupe un volume tr~s important ~ l'intérieur de la cuve de malaxage, g~'en outre cet arbre central tourne ~ très grande vitesse~ on forme deæ turbu-lences~ des courants d!air~ gui amanent naturellement les mati~res m~langer ~ la périphérie de la cuve. On voit donc gue par cette construction on favori~e la formation d'une couche mince, c'est-~-dire d'une sorte de film æur toute la surface intérieure de 1~ cuve de m~l a~age. ~es turbul~nceæ d~'une part le contact répété des ~oxds extrames des marteaux sur la masse ~ mélanger d'autre part, provoquent un malaxage tras intenæe deæ mati~res mélanger tout en laissant ces derni~reæ ~ous la forme ~'une simple couche recouvrant r~guliarement la paroi intérieure de la cuve de malaxage.
Danæ une telle réalisation, les marteaux sont incliné~
pour former un paæ de viæ ou hélice apte ~ conduire la masse tra-vaillée en couche m~nce de l~entrée vers la sortie de la cuve de malaxage. ~a rotation de l.~arbre central fait par conséquent avancer progreæsivement, et selon une vitesse r~guli~re, la masse mélangée de l~entrée vers la sortie du malaxeur par ~imple contact du bord extrême des marteaux sur la masse à m~langer.
Dans une réalisation préférentielle, les marteaux sont dispos~s en recouvrement le long de l~arbre central de maniare A balayer toute la surface intérieure de la cuve lors de la rotation dudit arbre. Il ~'y a donc aucune zone annulaire de la cuve qui ne soit pas travaillée par les marteaux. Puisque le raclage de la masse travaillée e~t effectué réguliaxement par les marteaux sur toute_la longueur de la cuve de malaxage~
il n~e~iste aucun point o~ la masse ~est su~ceptible de stagner~
donc de durcir, donc de bloquer ~ la longue le fonctionnement du malaxeur travaillant en couche mince de ~linvention.
~ arbre central est soit un cylindre de fort diamatre pour une cuve cylindrique dans un appareil du type travaillant selon un axe horizontal~ soit un tronc de cône de même conicité
que la cuve tronconique dans un app~reil du type travaillant selon un axe vertical. De ce fait, le faible espace annulaire laiss~ le long de la cuve de malaxage ~ la masse ~ mélanger est d;!une épaisseur sensiblement constante. ~e travail de raclage pour les marteaux se faisant d~une manière réguli~re sur toute la longueur de la cuve~ il s~en suit que le mélange formé ~
~!intérieur de cette cuve et délivré ~ la sortie de malaxeur travaillant en couche mince est nécessairement homog~ne.
Pour mieux faire comprendre ~lobjet de la présente invention~ on va d~crire ci-apr~s~ ~ titre d~lexemples purement - illustratifs et non limitatifs~ divers modes de réalisation ~une installation æelon l;~invention représentés sur le de~sin annexé.
Sur ce dessin :
- ~a figure 1 représente une premi~re variante d~installation, composée d~un malaxeur continu classique à vis lente suivi ~n 3o malaxeur travaillant en couche mince d~axe horizontal~
- ~a figure 2 représente une deuxi~me variante d~installation, composée d~un malaxeur continu classique à vis lente suivi d~un . ., _ ~
1090'~83 malaxeur tronconique d'axe vertical, travaillant en couche mince9 - ~a figure` 3 représente une troisieme variante de réalisation de ~'installation composée de deux malaxeurs travaillant en couche mince disposés en cascade, - la figure 4 représente une quatriame variante de réalisation de l'installation, compo~ée d'un seul malaxeur travaillant en couche mince~ dl'axe horizontal, au sein duquel le prémélange de æable et de durcisseur se ~ait dans la moitié amont et le mélange final de prém~lange et de liant se fait dans la moitié aval.
Dans toute la description qui ~a suivre~ dans le but d'une simplification du vocabulaire et surtout d'une meilleure oompréhension de l~inve~tion, on prendra, dans les exemples de mélangeage, le durcisseur pour premier con~tituant du syst~me liant-durcisseur et le liant pour second constituant du système liant-durcisseur. ~e prémélange est donc obtenu, dans tous les exemples cités, par malaxage du sable et du durcisseur~ et le mélange final est obtenu par malaxage du prémélange et du liant.
En se référant aux figures, on ~oit que l'on a désigné
par 11 selon qutil soit d'axe horizontal~ et par 21 selon qu'il soit d'axe vertical~ l'appareil de malaxage travaillant en couche mince disposé en partie terminale de l'installation de ~'in~en-tion (figures 1 à 3) ou formant en lui-meme cette installation (figure 4).
Dans toutes les réalisations propos~es~ ce mala2eur 11 ou 21 comporte : un orifice 12 pour ~'incorporation du liant, ainsi que son adjonction au prémélange, des moyens pour l'ad-jonction et pour le mélangeage du liant au prémélange et une sortie 13 pour l~évacuation immédiate du m~lange ~inal obtenu 3o apr~s malaxage intime et homog~ne du liant et du prémélange.
~ es moyens pour ~'adjonction et le mélangeage du liant au prémélange sont forméæ d~tun arbre central 14 qui tourne tras grande vitesse~ ledit arbre étant porteur de marteaux 15 venant au plus pras et le long de la surface intérieure dl~ne cuve de malaxage, laquelle est soit un cylindre 16 dtaxe horizontal dans le cas du malaxeur horizontal 11 des figures 1 et 4~ soit un tronc de côns 17, ~axe vertical~ dan~ le cas du malaxeur vertical des figureæ 2 et 3.
Dan~ le cas du malaxeur horizontal~ l'arbre central 14 est un cylindre co-axial de la cuYe 169 de sorte que l~espace annulaire formé entre l~arbre et la cuve est a~ une épais~eur constante sur toute la longueur du malaxeur 11.
Dans le cas du malaxeur vertical~ arbre central 14 est un tronc de oone de meme conicité et de meme axe que la cuve 17, de sorte que l~espace annulaire formé entre ~axbre et la cuve soit également d~une épaisseur constante sur toute la hauteur du malaxeur Z1.
~ arbre central 14 est dans les deux exemples précités un arbre de grosse dimension relativement ~ la cuve~ de sorte qu~il engendre~ lors de sa rotation ~ grande vitesse, des turbulences gui plaquent la mati~re à mélanger sur la surface intérieure de la cu~e 16 ou 17. Dans le malaxeur horizontal~
l~arbre central est di~un diamatre sensiblement égal ~ la moitié
du diamatre de la cuve 1~. Dans le malaxeur vertical~ le tronc de c8ne e~t~ en chacune de ~es sections horizontales~ dtun diamè, tre au moins égal ~ la moitié du diam~tre de la cuve 17 priæ
dans le même plan horizontal.
~ es marteaux 15 porté~ par l~arbre 14 sont reliés chacun audit arbre par une tige perpendiculaire à l'arbre. Dans l~exemple du malaxeur horizontal, la tige traverse l'arbre 14 radialement, elle est filetée à son extrêmité opposée à celle munie du marteau, un écrou vissé sur ladite extrêmité filetée solidarisant le marteau à l'arbre. Du fait de ce filetage, la position de la tige relativement à l~arbre est règlable, et l'on lOgO'J83 peut ainsi, en vissant plus ou moins l'écrou, disposer le marteau de sorte que son bord extrême vienne au plu3 pres de la surface intérieure de la cuve 16. On ne laisse subsister que quelques millimètres entre le bord extrême des marteaux et la cuve, afin de favoriser le travail de la matière en couche mince d'une part..
et d'autre part afin de limiter au maximum le Yolume de masse traité ~ chaque instant dans la cuve du malaxeur.
~ e malaxeur selon_l'invention, horizontal 11 ou verti-cal 21, comporte æoit des moyens pour l'introduction du prémé-lange de charge et de durcisseur ~figures 1~ 2 et 3), soit desmoyens pour la formation par malaxage dudit prémélange directe-ment au sein dudit malaxeur (figure 4).
~ e malaxeur horizontal 11 travaillant en couche mince de l'installation de la figure 1 est précédé d'un malaxeur con-tinu classique 18 ~ vis lente 19. Ce malaxeur lent 18 comprend une entrée 20 pour le sable~ un orifice 22 pour l'incorporation du durcisseur et une sortie 23 permettant de conduire le pré-mélange obtenu de l'extrêmité de la vis lente à l'entrée 24 du malaxeur 11. ~'entrée 20 est bien entendu située à la partie amont de la vis lente 19 et l'orifice 22 est disposé au plus près de l'entrée 20, de sorte que le prémélange de sable et de durcisseur se fasse sur la plus grande longueur possible de la vis 19, et qu'il soit par suite distribué à l'intérieur du malaxeur 11 en étant parfaitement homogène.
~ e fonctionnement de l'installation de la figure 1 est le suivant : après mise en marche du moteur 25 de commande de la vi~ lente et du moteur 26 de commande de l'arbre 14 porteur des marteaux 15~ on introduit le sable par l'entrée 20 et le durcis-~eur par l~orifice 22, par exemple, selon une méthode classique, par la mise en marche d~une pompe doseuse pour le durcisseur et par le dégagement d'une trappe ~ tiroir disposée en-dessous dlun cône anti-charge dans un silo rempli de sable (le cône anti-charge assure un d~bit constant de l'écoulement de sable). Par malaxage le long de la vis 19, le pr~mélange intime et homogène est assuré en un temps pouvant varier de quinze à quatre vingt dix secondes, fonction de la vitesse de rotation de la vis lente et déterminé par les produits à mélanger. ~e prémélange homogène est ensuite déversé à la partie amont du malaxeur horizontal 11 et il est alors transporté très rapidement, en un temp~ de l'ordre de une à troi~ secondes~ d~ cette partie amont 24 à la sortie 13 du malaxeur 11. Comme ce malaxeur 11 utilise la force centrifuge de l'arbre 14 et des marteaux 15, tournant à très grande vitesse, le prémélange est plaqué à la périphérie de la cuve 16 pour y être travaillé en couche mince. Une inclinaiæon des marteaux par rapport ~ l'axe de l'arbre 14 assure la progressio~ du prémélange le long de la cuve. ~'orifice pour l'incorporation du liant à l'intérieur du malaxeur 11 peut 8tre situé dan~ la zone délimitée entre les conduites 12a et 12b, c'est-~-dire ~ensiblement entre la zone amont de l'arbre 14 et le milieu dudit arbre. Le liant plaqué par la force centrifuge contre la paroi de la cuve est additionné au pr~mélange progressant à
l'intérieur de l'appareil 11, et il est alors entrain~ à son tour par les marteaux 15 vers la sortie 13. Le malaxeur 11 travaillant en couche mince, le mélangeage du prémélange et du liant est largement suffisant pour que le mélange final évacué
par la sortie 13 soit également un mélange parfaitement homogène.
~ 'installation de la ~igure 2 se distingue de celle de la figure 1 uniquement par le choix du malaxeur terminal. ~e sable s'écoulant en 20 et le durci~seur dosé en 22 se trouvent mélangés lors de leur déplacement le long de la ViB lente 19, comme dans l'exemple précédent, puis sou~ la forme d'un pr~mé-lange homogène ils se trouvent déversés en 23 sur la partieamont 24 du malaxeur vertical tronconique 21. Le prémélange est alors additio~né du liant distribué en 12, par une pompe doseuse, et le mélange final homogène est obtenu, en une à trois seconde~ de malaxage~ pendant le déplacement vertical de descente de la masse composée des trois constituants sable-durcisseur-liant. ~e mélange final est distribué sous une forme tras homo-gène par la sortie 13, sous une pression assez élevée.
Dans l'installation de la figure 3~ le malaxeur ~ vis lente de la figure 2 a été remplacé par un malaxeur travaillant en couche mince 32 du type du malaxeur 21 utilisé en partie terminale de ladite installation. Dans cette installation, le sable et le durcisseur, introduits respectivement par les orifi-oes 20 et 22, se trouvent mélangés en couche mince dans le mala-xeur 32 pour former un prémélange homogène conduit par la sortie 23 ~ l'entrée 24 du malaxeur terminal 21. Dans la zone d'entrée de ce second malaxeur travaillant en couche mince, on distri~ue le liant par l'orifice 12 et on ajoute ce produit additif au prémélange pour former en une à trois secondes le mélange final homogène à l'intérieur du malaxeur terminal 21. ~e mélange final est distribué immédiatement en continu par la sortie 13.
A la différence de chaque malaxeur terminal des instal-lations des figures 1 à 3 et au sein duquel on introduit leprémélange homogène de charge et du durcisseur pour lui ajouter le liant, le malaxeur horizontal 11 de l'installation de la figure 4 permet à la fois la formation du prémélange et celle du mélange final. I1 forme donc la partie essentielle d'une telle inætallation. Dans cette derniare, le sable est introduit selon un débit constant ~ l'entrée de l'arbre 14 par l'orifice de charge 20. ~e sable peut par exemple 8tre déversé au préalable d'un silo 27 muni d'un cône anti-charge et d'une trappe à tiroir sur la bande supérieure d'un convoyeur 28 transportant la charge au-dessus de l~orifice 200 ~e durcisseur est introduit à l'in-térieur du malaxeur 11 par l'orifice 22 situé immédiatement en retrait de l'orifice 200 ~e liant est introduit par l'orifice 12 lU90983 prévu sensiblement à mi-chemin entre l'orifice 22 et la sortie 13 du malaxeur ll. De la sorte on réalise dans un premier temps un prémélange de sable et de durcisseur, puis lorsque ce prémé-lange est homogène, ce qui est facilement obtenu sur la moitié
amont de la longueur de l'arbre cylindrique horizontal 14, on ajoute le liant pour réaliser dans la moitié aval du malaxeur 11 le mélange final homogène constitué par le prémélanye et le liant.
Du fait de l'é-quidistance entre d'une part l'orifice 22, d'in-troduction du durcisseur, et l'orifice 12, d'introduction du liant, et d'autre part l'orifice 12 et la sortie 13, le temps de formation du prémélange par malaxage de la charge et du durcisseur est sensiblement égal au temps de formation du mélange final dé-fini entre le moment où l'on additionne en 12 le liant au prémé-lange et le moment où le mélange final est évacué en 13.
A l'aide du tableau ci-après, il est possible de com-parer les quantités de résine nécessaires pour que, en fonction d'un malaxage déterminé, on assure la préparation d'un mélange respectant certaines caractéristiques mécaniques déterminées.
La caractéristiques mécanique présentement retenue est la résis-tance à la flexion, constante pour un liant donné, de quarantecinq kilogrammes par centimètre carré (45Kg/cm2). Le liant est une résine furane ou une résine phénolique commercialisées par la société demanderesse, respectivement sous le nom de "FAREZ"*
et de " PENAREZ"*.
On note tout d'abord l'influence prépondérante de la formation d'un prémélange puisqu'en effet les solutions des exemples IV et V sont préférables à celles de l'exemple III. On note ensuite l'influence du temps de malaxage lorsque le liant et le prémélange sont mis en présence, c'est-à-dire le temps pendant leque] le durcisseur peut réagir sur le liant: la solution de l'exemple V est alors nettement supérieure à celle de l'exemple IV.
*"FAREZ" et "PENAREZ" sont des marques de commerce.
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~..~. .
~ ar ailleurs, on sait par expérience qu'un mélangenon actif de sable et de liant diæposé ~ l'intérieur d'un moule fournit la meme caractéristique mécanique de ré~istance ~ la flexion de 45K ~ cm2 lorsqu'il est durci ultérieurement par introduction, sous la forme dlun gaz ou d'un aérosol~ d'un agent durcisseur acide~ tel que l'anhydride sulfureux, si le pourcen-tage de liant est de 0,60 ~0. Il est clair que cette dernière valeur de 0~60 % est la valeur minimale de liant que l'on doit adjoindre au sable, puisque dans un tel cas le temps de contact entre le liant et le durcisseur est nulO On voir par conséquent que l'installation selon l'invention permet d!arriver en pratique à cette même valeur optimale puiæque la formation d'un pr~mélange~
lent ou en couche mince, de ~able et de durcisseur~ suivi d'un malaxage final en couche mince du prémélange et du liant n'exige gue 0,05 % en plus de la valeur théorique. ~'~conomie de pro-duit ai~i réalisée est tout ~ fait cons~dérableO
~ 'installation de la figure 4 qui, bien entendu est de très loin la plus intéressante puisqu'il s'agit de celle pré-sentant llencombrement le plus réduit, peut être aisément réalisée ~ partir des données chiffréeæ ci-apras :
1) Dans une cuve horizontale 16 de 230 millimètres de diamatre intérieur~ on dispose un arbre central 14 de 112 milli-matre3 de diamatre extérieur muni de 32 marteaux au matre disposés par quatre rangées de huit. ~es marteaux peu~ent être diæpoæéæ
de façon anarchique~ mais de préférence ils seront décaléæ pour former 4 hélices conduisant les matiares ~ mélanger de l'entrée vers la sortie du malaxeur 11. Chacun des 32 marteaux est incli-né à 45 æur l'axe de l'arbre. Sa longueur projetée sur ledit axe est de 4 centimatres : on ~oit par cons~quent qu'il y a recouvrement des marteaux ~ur toute la longueur de la cuYe~ ce qui implique que toute la surface intérieure de la cuve 16 est balayée, que la masse tra~aill~e en couche mince est continuelle-ment en déplacement vers la sortie 13. On évite de la sorte une stagnation plus ou moins prolongée d'une partie du m~lange susceptible de se durcir à l'intérieur du malaxeur et de dété-riorer les marteaux 15. Chaque tige porteuse d'un marteau est montée sur llarbre 14 de sorte qu'il subsiste un jeu de 5 milli-mètres entre le bord extrême du marteau et la surface intérieure de la cuve 1~. La vitesse circonférentielle doit etre au minimum de 10 matres par seconde et elle sera de préférence com-prise entre 12 et 15 mètres par seconde~ cette fourchette correspondant au fonctionnement optimal de llinstallation. ~a longueur totale de ce malaxeur peut varier entre 1,2 et 3 m~tres.
Pour un malaxeur dlune longueur de 2 m~tres~ la condulte 22 est située à 0~65 mètre de la sortie de la trémie 20, tandis que l'orifice 12 a'introduction du liant est situé à 0~8 et 0,55 matre de llorifice 22 et de la sortie 13 respectivement. Du fait de la très grande rotation de ~'arbre central 14 et des marteaux 15~ les composants liant et durcisseur introduits dans la cuve sont projeté~ sur la surface intérieure de cette dernière sous la forme d~lun brouillard allant vers ~'aval mais également vers l'amont de la cuveO D'ailleurs~ en règle générale, les composants liant et durc~sseur seront introduits par pulvéri-sation compte tenu du faible temps de mélangeage dans le mala-xeur et compte tenu de la formation immédiate de la couche mince.
~es turbulences provoquées par l'arbre 14 occupant un volume important à l'intérieur de la cuve 16 participent également ~
la pulvérisation des produitæ qui sont immédiatement plaqués sur la paroi de la cuve.
Le mala~eur réaliæé comme il a été indiqué précédemment a un débit que l!on peut faire varier de 0,5 ~ 5 kilogrammes par se~onde. Ce débit est fonction des quantités de constituants introduits en 20,22 et 12. ~e débit peut d'ailleurs changer instantanément puisque le malaxeur ainsi réalisé n'a en prati-que aucune inertie.
2) Dans une cuve horizontale de 310 millimatres de diamatre intérieur, on dispose un arbre central de 154 milli-matres de diamètre extérieur muni, comme danæ l'exemple précé-dent, de 32 marteaux au metre disposés par quatre rangées de 8 pour former 4 hélices. ~ous les marteaux sont inclinés ~ 45 sur l'axe de l'arbre ; les quatre pas de vis ainsi formés con-duisent réguliarement la masse mélangée de l'entrée vers la sortie du malaxeur. ~a longueur projetée de chaqué marteau sur l'axe de l!arbre est de 4 centim~tres ~galement, æoit pour ~2 marteaux un total de 1,28 mètre~ ce qui explique qu'il y a effectivement recouvrement des marteaux sur toute la longueur de la cu~e.
~ es marteaux de l'exemple 2 sont d'ailleurs identiques à ceux de l'exemple 1, la æeule modification inter~enant con-cernant la longueur utile de la tige porteuse réglée ~ une valeur plus importante pour que le bord extr~eme de chaque marteau vienne 5 millimatres de la surface intérieure de la cuve horizontale.
La vitesse circonférentielle du malaxeur de ce type est également égale ~ 10 m~tres par seconde au minimum, et elle est de préférence comprise entre 12 ~ 15 mètres par seconde. ~a longueur totale du mala~eur peut varier entre 1,5 et 3 matres.
Pour un malaxeur d'une longueur totale de 2 ~ètres, les position~
respectives des orifices 12 et 22 et de la trémie 20 æeront identiques à celle~ de l'exemple prédéoent.
Dans les oonditions précitées, le malaxeur a un débit que l'on peut faire varier de 1~5 ~ 15 kilogrammes par seconde.
Bien entendu~ ce débit peut également varier en continu~ sans aucune inertie, puisqu'il suffit que l'utilisateur réduise ou augmente le débit d'au moins un des trois constituants pour que le débit de mélange final délivré soit modifié.
Naturellement, l'invention n'est pas l;mi tée aux 1090~3 modes de réalisation non plus qulaux modes d'application gui ont été décrits et l'on pourrait concevoir diverses variantes æans sortir pour autant du cadre de la présente in~entionO Il en est ainsi notamment pour l'installation de la figure 3 com-portant deux malaxeurs verticaux en cascades : il est bien évident que ~'un quelconque ou les deux malaxeurs verticaux peuvent 8tre remplacés, respectivement, par un ou par deux malaxeurs travaillant en couche mince d'axe horizontal tel que schématisé par 11.
Dans toute la description qui préc~de~ on a choisi de préférence un mélange final obtenu en introduisant~ ~ titre de premier constituant du syst~me liant-durcisseur~ le durcisseur pour le mélanger au sable, le second constituant c~'est ~-dire le liant étant introduit au tout dernier moment pour être travail-lé en couche mince avec le prémélange et fournir le mélange homogène final.
Il est bien évident également que si l'on inverse l'ordre d'introduction des composants liant et durcisseur~
l'efficacité du procédé de malaxage en deux temps reste valable dan~ son intégralité~ bien que l'économie de liant soit alors moins ~pectaculaire du fait de la pulvérisation du durcisseur ~ur le prémélange charge + liant ; en effet une telle pulvéri-~ation peut conduire ~ une destructio~ partielle du liant.
Ce second mode d'utilisation du procédé selon l'inven-tion sera donc réservé spé¢ifiquement aux cas spéciaux o~ la nature chimique de la charge peut laisser prévoir une réaction avec le durcisseur au niveau du pr.~mélange : cas des céramiques, chromite, olivine~ charge3 alumineuses en général avec un dur-ci3seur acide par exempleO Dans ce cas9 on utilisera avantageu-sement une installation comprenant uni~uement des malax~urstravaillant en couche mince, ~ llexclu~ion des malaxeurs à vis lente, pour la formation du prémélange de liant et de charge :
des installations pour ce type d~utilisation seront donc com-posées de deux malaxeurs A axe horizontal 11 ou à axe vertical 21, ou encore d~un seul malaxeur traYaillant en couche min¢e du type de celui représenté à la figure 40 109~0~83 _ 4 _ N
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*"Quick-set", "Sand-Turb", "Celecta-Flo" et "Centri-Flo" sont des marques de commerce.
l'appareil QUICK-SET est un appareil pour la distribution du mélange final sable + liant + durcisseur en un point relativement éloigné du malaxeur où l'on réunit ces trois constituants.
Le malaxeur est donc suivi immédiatement d'un accélé-rateur pneumatique et un gaz comprimé assure le transport du mélange des trois constituants de l'accélérateur jusqu'au point d'utilisation.
Cet appareil fait l'objet du brevet canadien 992 902 délivré le 13 Juillet 1976 L'appareil SAND-TURB est un malaxeur classique d'axe horizontal, relativement court puisque sa longueur est de l'ordre de 0,5 à 2 mètres.
A la sortie de ce malaxeur se trouve disposée une tur-bine dont les pales projettent le mélange obtenu dans le malaxeur !
avec force, ce qui favorise la formation de moules ou de noyaux denses.
Les trois constituants du mélange sont tous introduits à l'entrée du malaxeur où ils se trouvent brassés par des palettes, dont mélangés en un temps relativement bref, du fait de la petite longueur du malaxeur.
La turbine est d'axe horizontal, l'inconvénient de cet appareil tient en ce que les pales de la turbine s'encrassent très rapidement.
L'appareil CELECTA-FLO est identique au SAND-TURB.
L'appareil CENTRI-FLO est similaire aux appareils (b) et (c). Sa seule différence avec eux se situe au niveau de la turbine:
au lieu d'être branchée directement à la sortie du malaxeur, on dispose entre ces deux organes une canalisation fortement inclinée vers le bas.
B -2~-La turbine du CENTRI-FLO est alors d'axe vertical et elle est formée d'un cylindre surmontant un tronc de cone à
parois convergentes vers le bas.
~ .~'
Claims (25)
1. Procédé de préparation en continu d'un mélange de matières à mouler comprenant une charge granuleuse et/ou pul-vérulente agglomérée par un système liant-durcisseur, caractérisé
par le fait que l'on forme un prémélange intime et homogène par malaxage de la charge et d'un seul des deux constituants du sys-tème liant-durcisseur, puis que l'on introduit à l'intérieur d'un appareil de malaxage travaillant en couche mince le second consti-tuant du système liant-durcisseur pour mettre ce second constituant en contact avec le prémélange, puis que l'on réalise le mélange final en malaxant en couche mince, pendant quelques secondes, le prémélange et le second constituant et qu'enfin l'on évacue immédiatement le mélange final jusqu'à son point d'utilisation.
par le fait que l'on forme un prémélange intime et homogène par malaxage de la charge et d'un seul des deux constituants du sys-tème liant-durcisseur, puis que l'on introduit à l'intérieur d'un appareil de malaxage travaillant en couche mince le second consti-tuant du système liant-durcisseur pour mettre ce second constituant en contact avec le prémélange, puis que l'on réalise le mélange final en malaxant en couche mince, pendant quelques secondes, le prémélange et le second constituant et qu'enfin l'on évacue immédiatement le mélange final jusqu'à son point d'utilisation.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'appareil de malaxage travaillant en couche mince est un appareil du type utilisant la force centrifuge et tournant à grande vitesse.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit appareil de malaxage travaillant en couche mince tourne selon un axe horizontal.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit appareil de malaxage travaillant en couche mince tourne selon un axe vertical.
5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on forme le prémélange de la charge et du premier constituant du système liant-durcisseur à l'intérieur d'un malaxeur continu classique à vis lente, puis que l'on conduit ce prémélange jusqu'à l'appareil de malaxage travaillant en couche mince, puis que l'on introduit le second constituant du système liant-durcisseur à l'intérieur de ce dernier appareil de malaxage travaillant en couche mince, pour le mélanger au prémélange et réaliser le mélange final.
6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on forme le prémélange de la charge et du premier consti-tuant du système liant-durcisseur à l'intérieur d'un premier ap-pareil de malaxage travaillant en couche mince, puis que l'on conduit le prémélange jusqu'à un second appareil de malaxage tra-vaillant en couche mince, puis que l'on introduit l'autre consti-tuant du système liant-durcisseur à l'intérieur de ce second appareil de malaxage pour le mélanger au prémélange et réaliser le mélange final.
7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on forme, au sein d'un seul appareil de malaxage travaillant en couche mince, le prémélange de la charge et du premier constituant du système liant-durcisseur puis le mélange final en additionnant au prémélange le second constituant du système liant-durcisseur, l'incorporation du premier constituant s'effectuant sensiblement à l'entrée dudit appareil, c'est-à-dire dans la zone par laquelle la charge est introduite, l'incorporation du second constituant s'effectuant sensiblement à mi-chemin entre la zone d'incorporation du premier constituant et la sortie dudit appareil.
8. Procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caracté-risé par le fait que l'homogénéité du prémélange obtenu par ma-laxage de la charge et d'un seul des deux constituants du système liant-durcisseur est sensiblement égale à l'homogénéité nécessaire à la formation du mélange final définie entre le moment où l'on additionne au prémélange le second constituant du système liant-durcisseur et le moment où le mélange final est évacué de l'appa-reil de malaxage travaillant en couche mince.
9. Procédé selon la revendication 1, 5 ou 6, carac-térisé par le fait que l'on prépare en continu le mélange à partir d'une charge telle: un sable destiné plus particulièrement à la fonderie, un produit réfractaire ou abrasif, une poudre de marbre, un gravier ou tout autre matériau de construction.
10. Installation de préparation en continu d'un mélange de matière à mouler comprenant une charge granuleuse et/ou pulvé-rulente agglomérée par un système liant-durcisseur, comprenant:
- des moyens pour l'introduction et/ou la formation par malaxage d'un prémélange de ladite charge et d'un seul des deux consti-tuants du système liant-durcisseur, - des moyens pour l'introduction de manière séparée du second constituant du système liant-durcisseur, - des moyens pour l'adjonction et le malaxage en couche mince du second constituant audit prémélange, et - des moyens pour l'évacuation immédiate du mélange final obtenu après malaxage intime et homogène, pendant quelques secondes, du second constituant et du prémélange.
- des moyens pour l'introduction et/ou la formation par malaxage d'un prémélange de ladite charge et d'un seul des deux consti-tuants du système liant-durcisseur, - des moyens pour l'introduction de manière séparée du second constituant du système liant-durcisseur, - des moyens pour l'adjonction et le malaxage en couche mince du second constituant audit prémélange, et - des moyens pour l'évacuation immédiate du mélange final obtenu après malaxage intime et homogène, pendant quelques secondes, du second constituant et du prémélange.
11. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour l'introduction et/ou la for-mation par malaxage dudit prémélnage comprend un malaxeur continu classique à vis lente à l'intérieur duquel est réalisé ledit pré-mélange, et des moyens pour conduire immédiatement ledit prémélange du malaxeur à vis lente jusqu'à l'intérieur desdits moyens pour l'adjonction et le malaxage travaillant en couche mince, au sein duquel il sera mélangé au second constituant du système liant-conducteur pour réaliser le mélange final.
12. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour l'introduction et/ou la forma-tion par malaxage dudit prémélange comprend un premier appareil de malaxage, travaillant également en couche mince, à l'intérieur duquel est réalisé le prémélange, et des moyens pour conduire le prémélange du premier au second appareil de malaxage travaillant en couche mince.
13. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour l'introduction et/ou la forma-tion par malaxage dudit prémélange et lesdits moyens par l'adjonc-tion et le malaxage du second constituant audit prémélange se font dans un seul appareil qui comprend une entrée pour la charge, une sortie pour le mélange final réalisé au sein dudit appareil, un premier orifice pour l'incorporation du premier constituant du système liant-durcisseur, situé près de ladite entrée de l'appareil, et un second orifice pour l'incorporation du second constituant du système liant-durcisseur, éloigné du premier orifice et situé sen-siblement à mi-chemin entre le premier orifice et la sortie dudit appareil.
14. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour l'introduction et/ou la for-mation par malaxage dudit prémélange comprend un orifice d'incor-poration du premier constituant dudit système liant-durcisseur, situé à l'intérieur desdits moyens d'introduction et/ou de forma-tion, cet orifice étant éloigné de l'orifice d'incorporation du second constituant du système liant-durcisseur prévu à l'intérieur et à la partie terminale de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince placé, de telle manière que l'homogénéité du prémélange obtenu par malaxage de la charge et du premier consti-tuant est sensiblement égale à celle nécessaire à la formation du mélange final définie entre le moment où l'on additionne le second constituant au prémélange, placé à l'intérieur de l'appa-reil de malaxage travaillant en couche mince, et le moment où le mélange final est évacué dudit appareil.
15. Installation selon la revendication 13, caractérisée par le fait que ledit seul appareil comprend lui-même un orifice d'incorporation du premier constituant dudit système liant-durcisseur, cet orifice étant éloigné de l'orifice d'incorporation du second constituant du système liant-durcisseur prévu à l'inté-rieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince, de telle manière que l'homogénéité du prémélange obtenu par malaxage de la charge et du premier constituant est sensiblement égale à
celle nécessaire à la formation du mélange final définie entre le moment où l'on additionne le second constituant au prémélange, placé
à l'intérieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince, et le moment où le mélange final est évacué dudit appareil.
celle nécessaire à la formation du mélange final définie entre le moment où l'on additionne le second constituant au prémélange, placé
à l'intérieur de l'appareil de malaxage travaillant en couche mince, et le moment où le mélange final est évacué dudit appareil.
16. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour l'introduction et/ou la for-mation par malaxage d'un prémélange de ladite charge et d'un seul des deux constituants est un premier malaxeur, et lesdits moyens pour l'adjonction et le malaxage en couche mince du second consti-tuant audit prémélange est un appareil de malaxage, distinct du premier malaxeur.
17. Installation selon la revendication 16, caractérisée par le fait que l'appareil de malaxage travaillant en couche mince est un appareil du type utilisant la force centrifuge et tournant à grande vitesse.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisée par le fait que ledit appariel de malaxage travaillant en couche mince est un appareil tournant selon un axe horizontal.
19. Installation selon la revendication 17, caractérisée par le fait que ledit appareil de malaxage travaillant en couche mince est un appareil tournant en axe vertical.
20. Installation selon la revendication 18, caractérisée par le fait que l'appareil de malaxage travaillant en couche mince comprend: une cuve externe, un arbre central homothétique de la forme intérieure de la cuve, de grande dimension relativement à la capacité intérieure de ladite cuve pour ne laisser subsister qu'un faible espace annulaire, ledit arbre tournant à très grande vitesse étant porteur de marteaux venant au ras et le long de la surface intérieure de la cuve, les marteaux n'étant en contact avec la masse à mélanger que parleur bord extrême afin de favoriser le travail en couche mince et de limiter au maximum le volume de la masse traitée dans la cuve de malaxage.
21. Installation selon la revendication 20, caractérisée par le fait que les marteaux sont inclinés pour former un pas de vis ou hélice apte à conduire la masse travaillée en couche mince de l'entrée vers la sortie de la cuve de malaxage.
22. Installation selon la revendication 20 ou 21 caractérisée par le fait que les marteaux sont disposés en recou-vrement le long de l'arbre central de manière à balayer toute la surface intérieure de la cuve lors de la rotation dudit arbre.
23. Installation selon la revendication 18, caractérisée par le fait que l'arbre central est un cylindre de fort diamètre pour une cuve cylindrique dans un appareil du type travaillant selon un axe horizontal.
24. Installation selon la revendication 19, caractérisée par le fait que l'arbre central est un tronc de cône de même conicité que la cuve tronconique dans un appareil du type travail-lant selon un axe vertical.
25. Installation selon la revendication 23, caractérisée par le fait que l'arbre central cylindrique est d'un diamètre sensiblement égal à la moitié du diamètre intérieur de la cuve cylindrique dans l'appareil travaillant selon un axe horizontal.
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