EP0012047A1 - Procédé et installation pour régénérer les sables de moulage - Google Patents

Procédé et installation pour régénérer les sables de moulage Download PDF

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EP0012047A1
EP0012047A1 EP79400807A EP79400807A EP0012047A1 EP 0012047 A1 EP0012047 A1 EP 0012047A1 EP 79400807 A EP79400807 A EP 79400807A EP 79400807 A EP79400807 A EP 79400807A EP 0012047 A1 EP0012047 A1 EP 0012047A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sand
bentonite
cylinder
test piece
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP79400807A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Willame
Renzo Cappelletto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sa Fonderies Gailly Francaise SA
Original Assignee
Sa Fonderies Gailly Francaise SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sa Fonderies Gailly Francaise SA filed Critical Sa Fonderies Gailly Francaise SA
Publication of EP0012047A1 publication Critical patent/EP0012047A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/04—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by grinding, blending, mixing, kneading, or stirring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C19/00—Components or accessories for moulding machines
    • B22C19/04—Controlling devices specially designed for moulding machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose

Definitions

  • the present invention relates to a process for regenerating the molding sands used in foundries.
  • the invention also relates to the installation for the implementation of this method.
  • This regeneration takes place in devices such as grinders, kneaders, or mixers which are supplied with sand to be recycled, either continuously, or in successive charges appropriate to the capacity of the device. These devices make it possible to regenerate the molding sand to make it suitable for molding by mixing with the latter as intimately as possible the various elements which enter into its composition.
  • the physical characteristics of the molding sands, regenerated in such devices depend essentially on the regeneration rates of the constituent elements of the sand, and more particularly water and bentonite, but also on the effectiveness of the treatment which they undergo there.
  • the incorporation rates of these essential elements depend on the characteristics of the sand to be regenerated which are influenced by a large number of factors, among which we can cite: the characteristics of the sand before casting, the temperature of the casting, the cooling time of the metal in the sand mold, the volume and the surface of the castings, the weight and the nature of the cores, the cooling time of the sand, the volume of the sand in the sandbox and the frequency manufacturing changes.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks, by creating a method and an installation making it possible to regenerate in a very efficient and automatic manner the molding sands used in foundries.
  • the spent sand is kneaded, a cylindrical specimen of sand is intermittently removed, physical properties of this specimen are determined and the results obtained are transmitted to a computer which determines the quantities of water, bentonite, black and the like to be added to the used sand, then automatically controls the addition of these quantities to the used sand.
  • this method is characterized in that the ability to clamp the specimen is measured intermittently by determining the reduction in height of the latter under the effect of a determined force, in that the computer determines from the result of this measurement and the temperature of the test piece the amount of water to be added to the sand, in that the resistance to crushing of the aforementioned test piece is then measured, and in that the calculator determines from the results of the measurements of the tightening capacity and the crushing resistance of the test piece, the quantity of bentonite, black and the like to be added to the used sand.
  • the invention also relates to an installation for automatically regenerating the molding sands used in foundries.
  • This installation comprises a mixer intended to receive the used sand, means for automatically and intermittently taking a cylindrical test piece of sand, means for determining the physical properties of this test piece, means for transmitting the results obtained to a computer capable of determining the quantities of water, bentonite, black and / or similar product to be added to the used sand and to order means for adding the above-mentioned quantities to the used sand.
  • This installation is characterized in that it comprises means for automatically and intermittently measuring the ability to tighten the test piece, these means comprising means for determining the reduction in height of the latter under the effect of a force. determined, a computer capable of determining from the result of this measurement and the temperature of the test piece, the quantity of water to be added to the sand, means for automatically measuring the crushing resistance of the test piece having undergone the aforementioned measurement, the computer being also able to calculate from the results of the tightening capacity measurements and the resistance to crushing of the test piece, the quantity of bentonite, of black and / or similar product to be added to the used sand.
  • the means for measuring the tightening capacity of a sample of molding sand comprise a cylinder in which a piston actuated by a jack can slide, means for introducing the sand to be tested into this cylinder, a cover actuated by a jack to close the cylinder after filling of the latter with the sand to be tested, and a sensor for measuring the stroke of the piston in the cylinder filled with the sand to be tested.
  • the means for measuring the resistance to crushing of the aforementioned sample of molding sand comprise a second piston arranged outside the cylinder and movable along the axis of this cylinder towards the first piston, l end of this second piston comprising a force sensor.
  • this force sensor it is possible to determine the force necessary to crush the sand sample placed between the two aforementioned pistons, this sand sample being extracted from the cylinder.
  • the installation for regenerating the molding sand used in the foundry comprises a kneader 1 comprising a rotary kneading blade 2.
  • This kneader 1 is supplied with molding sand 3 intended to be regenerated, by a hopper of 'supply 4.
  • the installation further comprises a water supply pipe 5 and means for supplying bentonite 6 and black for molding sand 7, constituted for example by helical dosing screws 8 and 9.
  • the side wall of the mixer 1 has a hatch 10 for periodically taking sand samples.
  • This hatch 10 is connected by an inclined chute 11 to a device 12 for measuring the tightening capacity and the crushing resistance of the sand sample taken from the aforementioned hatch 10.
  • the detailed structure of the device 12 will be described later with reference to Figures 2 and 3.
  • the hopper 4 is placed on load cells 13 which weigh the sand which is introduced into the mixer 1.
  • This hopper 4 further comprises a probe 14 for measuring the temperature of the sand.
  • the water supply line 5 includes an electromagnetic valve 15 which is preceded by a water meter 16.
  • the installation according to the invention comprises, on the other hand, a computer 17 which is connected to the various measuring devices of the installation.
  • connection existing between the computer 17 and the temperature probe 14 has been identified at 19, at 18 the connection between the computer 17 and the load cells 13, at 20 the connection with the sensor 21 for measuring the sand tightening capacity taken from the mixer 1, at 22 the connection with the sensor 23 for measuring the crushing resistance of this sand sample and at 24 the connection with the water meter 16.
  • the computer 17 is capable, on the basis of the results of the measurements which are transmitted to it by the various measuring members by means of the aforementioned connections.
  • the dosing screw 8 for bentonite supply and the dosing screw 9 for supplying black for molding sand to control the operation of the valve 15 of the pipe 5 for supplying water to the mixer 1, the dosing screw 8 for bentonite supply and the dosing screw 9 for supplying black for molding sand.
  • the connection between the computer 17 and the water supply valve 15 has been identified at 25, at 26 the connection between the computer 17 and the dosing screw 8 for bentonite supply, and at 27 the connection with the dosing screw 9 for supplying black.
  • This device 12 comprises a frame 28 carrying a cylinder 29 with a vertical axis in the service position. Under this cylinder 29 is disposed a piston 30 which can slide in this cylinder 29 under the action of a hydraulic cylinder 31.
  • the apparatus 12 comprises, on the other hand, a cover 32 actuated by a pneumatic cylinder 33 for closing the cylinder 29 after filling of the latter with the sand to be tested.
  • This cover 32 is movable perpendicular to the axis of the cylinder 29. The movement of this cover 32 is for this purpose guided by horizontal slides 32a.
  • the piston 30 is connected by a bent rod 34 to a displacement sensor 21 which makes it possible to measure the stroke of the piston 30 inside the cylinder 29 and consequently determines the tightening aptitude of the sand introduced into the cylinder 29.
  • the device 12 further comprises a pneumatic cylinder 36 disposed above the cylinder 29 and in the axis of the latter.
  • This pneumatic cylinder 36 can be moved towards the cylinder 29.
  • This cylinder 36 carries a force sensor 23 which it displaces towards the cylinder 29.
  • the molding sand to be regenerated is introduced into the mixer 1 by means of the hopper 4.
  • the weight of the sand introduced into the mixer 1 is measured by means of load cells 13.
  • the probe 14 which plunges into the hopper 4 measures the temperature of the sand .
  • the measurements made by the load cells 13 and the probe 14 are transmitted to the computer 17 which stores them in memory.
  • a sample of sahlc is taken from the mixer 1 and is introduced into the cylinder 29 by means of the chute 11.
  • the piston 30 is located at the lower part of the cylinder 29 as indicated on FIGS. 1 to 3.
  • the cover 32 is moved (see arrow F in FIG. 1) by actuating the jack 33 so as to close off the upper part of the cylinder 29.
  • the cover 32 acts as a doctor blade which removes the excess sand.
  • the sand contained in the cylinder 29 is then pressed against the cover 32 by the piston 30 until a predetermined pressure is obtained, for example equal to 10 kg / cm 2 .
  • the displacement of the piston 30 is measured by the displacement sensor 21 which sends this information to the computer 17.
  • the cover 32 is then opened and the pressed sand sample is extracted from the cylinder 29 by displacement of the piston 30 upwards.
  • the sand sample is then removed.
  • a few moments before the end of the mixer cycle a new sample is taken and pressed, as described above. Before being evacuated, it is compressed by the jack 36 against the piston 30 out of the cylinder 29 until it is crushed. The force required to obtain this crushing is measured by the force sensor 23. The latter sends to the computer 17 a signal proportional to this force.
  • the computer 17 calculates the quantities of water, bentonite and black for molding sand that it is necessary to introduce into the mixer to regenerate the sand in view of her .
  • the computer 17 determines the quantity of water required using the following relation:
  • V is the volume of water
  • P is the weight of the sand
  • K is a coefficient determined experimentally, varying appreciably between O and O, 2 depending on the nature of the sand
  • ASV is the targeted tightening capacity
  • ASM is the measured tightness.
  • BT is a temperature-taking fix, generally varying between 0 and 2%.
  • the amount of black for molding sand is calculated by multiplying the amount of bentonite calculated as indicated above by a predetermined constant between 0 and 1.
  • the computer 17 sends signals to the water meter 16 and to the electromagnetic valve 15 to control the introduction of the necessary quantity of water into the mixer 1. Likewise, the computer 17 sends signals to the dosing screws 8 and 9 to control the introduction into the mixer 1 of the appropriate quantities of bentonite and black.
  • the sand added with the aforementioned ingredients is then kneaded for a sufficient time to obtain perfect homogeneity of the various constituents. The discharge of regenerated molding sand can be controlled automatically.
  • the calculator determines the amount of water to add to the sand. The calculation gives 16.9 liters of water.
  • the resistance to crushing is then measured on the sand sample. There are 1,100 g / cm 2 .
  • the calculator determines the cohesion index I c .
  • the calculation gives 24, 58. This value is less than the target limit value equal to 25.
  • the computer then controls an increase in the operating time of the bentonite dosing screw for the next mixing cycle. This increase is done in steps of 10 / 16th of a second, until a cohesion index greater than 25 and less than 30 is obtained.
  • the measurements made on the sand sample taken from the mixer are carried out very quickly, so that these measurements do not interrupt the regeneration of the sand.
  • the results of these measurements are transmitted directly to the computer 17 which immediately orders the addition of the quantities of ingredients necessary to regenerate the sand.
  • the apparatus 12 can be modified so as to completely separate the members for measuring the tightening capacity and those for measuring the crushing resistance of the sand samples.
  • the control members of this device 12, as well as the measurement sensors of the latter, can of course be replaced by members or sensors providing equivalent functions, provided that these sensors are capable of sending reproducible information to the computer.
  • the device can be adapted to a continuous mixer.
  • the computer 17 will actuate systems for adjusting the flow rates and not the volume of the various adjuvants.
  • the sand sampling chute 11 may further comprise a divider for aerating the sampled sand in order to make it better able to be tested by the apparatus 12.
  • the hatch 10 can be replaced by any other evacuation device or direct debit.
  • the steps of 10 / 16th of a second can be replaced by any other steps of adjustable duration.
  • another embodiment of the invention consists in placing a single device 12 for measuring the clamping capacity and the crushing resistance in the angle between the two tanks cylindrical.
  • a first sampling hatch 10 is placed on the first tank into which the sand to be regenerated arrives at a location such that a second sampling hatch 10 can be placed on the second tank at a location close to the outlet of the prepared sand.
  • the regulation of the water flow to obtain the targeted tightening capacity will be done, at a high frequency, of the order of 15 seconds for example, by means of the test pieces taken by the hatch 10 of the first tank.
  • the control of the ability to final tightening and the measurement of the crushing resistance allowing the calculation of the cohesion index and therefore the regulation of the additions of ingredients will be done, at a lower frequency, of the order of two minutes for example, by means of the test pieces taken by the hatch 10 of the second tank.

Landscapes

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Abstract

Dans le procédé pour régénérer automatiquement les sables de moulage utilisés en fonderie, on malaxe le sable usé (3), on prélève par intermittence une éprouvette cylindrique de sable, on détermine des propriétés physiques de cette éprouvette et on transmet les résultats obtenus à un calculateur (17) qui détermine les quantitès d'eau, de bentonite, de noir et analogue à ajouter au sable usé, puis commande automatiquement l'addition de ces quantités au sable usé.

Description

  • La présente invention concerne un procédé pour régénérer les sables de moulage utilisés en fonderie.
  • L'invention vise également l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
  • On sait que pour mouler des pièces de fonderie on utilise des moules confectionnés à partir de sable lié avec de la bentonite. Ces sables de moulage sont, en outre, additionnés de "noir" pour sable de moulage qui est un produit carboné agissant en tant qu'antioxydant. Lors de la coulée du métal dans de tels moules, ces derniers sont portés à haute température, ce qui entraîne la transformation chimique irréversible d'une partie de la bentonite et du noir, de sorte que le sable n'est plus utilisable directement pour confectionner d'autres moules. Il est nécessaire de ce fait de régénérer ce sable de moulage en lui additionnant des quantités prédéterminées d'eau, de bentonite, et de noir ou produit analogue. Cette régénération a lieu dans des appareils tels que broyeurs, malaxeurs, ou mélangeurs qui sont alimentés en sable à recycler, soit en continu, soit en charges successives appropriées à la capacité de l'appareil. Ces appareils permettent de régénérer le sable de moulage pour le rendre apte au moulage en mélangeant à ce dernier aussi intimement que possible les différents éléments qui entrent dans sa composition.
  • Les caractéristiques physiques des sables de moulage, régénérés dans de tels appareils dépendent essentiellement des taux de régénération des éléments constitutifs du sable, et plus particulièrement l'eau et la bentonite, mais également de l'efficacité du traitement qu'ils y subissent. Les taux d'incorporation de ces éléments essentiels dépendent des caractéristiques du sable à régénérer qui sont influencées par un nombre important de facteurs parmi lesquels on peut citer : les caractéristiques du sable avant coulée, la température de la coulée, le temps de refroidissement du métal dans le moule en sable, le volume et la surface des pièces coulées, le poids et la nature des noyaux, le temps de refroidissement du sable, le volume du sable dans la sablerie et la fréquence des changements de fabrication.
  • Dans ces conditions, il est très difficile de déterminer à l'avance les quantités de bentonite et d'eau à incorporer dans le sable à chaque opération de régénération. Aussi, dans la pratique, a-t-on généralement re- recours à un opérateur qui teste manuellement le sable en cours de préparation et qui incorpore les additifs (eau, bentonite et noir) en fonction de l'impression globale qu'il retire de son toucher manuel. Quand la fonderie dispose d'un laboratoire d'analyse des sables, les résultats de ces analyses sont communiqués périodiquement à l'opérateur afin de limiter des erreurs d'appréciation. La régularité des résultats ainsi fournis est très aléatoire, de sorte qu'un certain nombre d'appareils ont été imaginés pour pallier cet inconvénient. Dans la très grande majorité des cas, ces appareils ne permettent de régler que la teneur en eau du sable, la teneur en bentonite étant ajustée uniquement en fonction des résultats des essais effectués en laboratoire. Jusqu'ici aucun de ces appareils ne donne satisfaction dans la pratique, pour les deux raisons essentielles suivantes :
    • . d'une part, il est très difficile de déterminer rapidement, dans une plage de température comprise entre 15° C et 90° C la teneur en eau du sable de moulage, et
    • . d'autre part, la teneur en eau nécessaire pour rendre un sable apte, varie en permanence en fonction de l'ensemble des éléments qui entre dans sa composition, de sorte qu'il est inutile de vouloir ajuster cette teneur en eau.
  • On connaît d'autre part une méthode selon laquelle on mesure des propriétés physiques d'échantillons cylindriques prélevés sur le sable usé et on détermine à l'aide d'un ordinateur les quantités d'eau, de bentonite, d'argile et autres produits à ajouter au sable usé pour le régénérer.
  • L'expérience a toutefois montré que cette méthode était peu fiable et donnait lieu à des résultats non reproductibles.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, en créant un procédé et une installation permettant de régénérer d'une manière très efficace et automatique les sables de moulage utilisés en fonderie.
  • Dans le procédé pour régénérer automatiquement les sables de moulage, on malaxe le sable usé, on prélève par intermittence une éprouvette cylindrique de sable, on détermine des propriétés physiques de cette éprouvette et on transmet les résultats obtenus à un calculateur qui détermine les quantités d'eau, de bentonite, de noir et analogue à ajouter au sable usé, puis commande automatiquement l'addition de ces quantités au sable usé.
  • Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on mesure par intermittence l'aptitude au serrage de l'éprouvette en déterminant la réduction de hauteur de cette dernière sous l'effet d'une force déterminée, en ce que le calculateur détermine à partir du résultat de cette mesure et de la température de l'éprouvette la quantité d'eau à ajouter au sable, en ce qu'on mesure ensuite la résistance à l'écrasement de l'éprouvette précitée, et en ce que le calculateur détermine à partir des résultats des mesures de l'aptitude au serrage et de la résistance à l'écrasement de l'éprouvette, la quantité de bentonite, de noir et analogue à ajouter au sable usé.
  • L'expérience a montré que les résultats des mesures précitées de l'aptitude au serrage et de la résistance à l'écrasement du sable rendaient compte d'une manière très satisfaisante des qualités nécessaires au sable pour le rendre apte au moulage.
  • Etant donné que les résultats des mesures précitées dépendent directement des teneurs en eau et en bentonite du sable, il suffit de transmettre ces résultats au calculateur pour obtenir directement les quantités nécessaires d'ingrédients à ajouter au sable. Le calculateur peut ensuite commander directement à partir des résultats de ces calculs, l'introduction d'eau, de bentonite et de noir pour sable de moulage, dans le sable à régénérer.
  • L'invention vise également une installation pour régénérer automatiquement les sables de moulage utilisés en fonderie. Cette installation comprend un malaxeur destiné à recevoir le sable usé, des moyens pour prélever automatiquement et par intermittence une éprouvette cylindrique de sable, des moyens pour déterminer des propriétés physiques de cette éprouvette, des moyens pour transmettre les résultats obtenus à un calculateur capable de déterminer les quantités d'eau, de bentonite, de noir et/ou produit analogue à ajouter au sable usé et de commander des moyens pour additionner les quantités précitées au sable usé.
  • Cette installation est caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens pour mesurer automatiquement et par intermittence l'aptitude au serrage de l'éprouvette, ces moyens comprenant des moyens pour déterminer la réduction de hauteur de cette dernière sous l'effet d'une force déterminée, un calculateur capable de déterminer à partir du résultat de cette mesure et de la température de l'éprouvette, la quantité d'eau à ajouter au sable, des moyens pour mesurer automatiquement la résistance à l'écrasement de l'éprouvette ayant subi la mesure précitée, le calculateur étant en outre capahle de calculer à partir des résultats des mesures de l'aptitude au serrage et de lu résistance à l'écrasement de l'éprouvette, la quantité de bentonite, de noir et/ou produit analogue à ajouter au sable usé.
  • Grâce à l'utilisation en combinaison avec le malaxeur, de moyens de mesures des qualités du sable et d'un calculateur, on rend la régénération du sable entièrement automatique, ce qui supprime toute appréciation aléatoire susceptible d'entraîner des erreurs.
  • Selon une version préférée de l'invention, les moyens pour mesurer l'aptitude au serrage d'un échantillon de sable de moulage, comprennent un cylindre dans lequel peut coulisser un piston actionné par un vérin, des moyens pour introduire le sable à tester dans ce cylindre, un couvercle actionné par un vérin pour obturer le cylindre après remplissage de ce dernier par le sable à tester, et un capteur pour mesurer la course du piston dans le cylindre rempli par le sable à tester.
  • La mesure de la course de ce piston dans le cylindre rempli de-sable à tester, obtenue sous l'effet d'une pression déterminée appliquée au piston, rend compte de l'aptitude au serrage du sable. A partir de cette mesure, on peut déterminer au moyen du calculateur la quantité d'eau nécessaire pour régénérer le sable, ce calculateur contenant en mémoire une relation mathématique déterminée expérimentalement.
  • De préférence également, les moyens pour mesurer la résistance à l'écrasement de l'échantillon de sable de moulage précité, comprennent un second piston disposé à l'extérieur du cylindre et déplaçable suivant l'axe de ce cylindre vers le premier piston, l'extrémité de ce second piston comportant un capteur de force.
  • Grâce à ce capteur de force, on peut déterminer la force nécessaire pour écraser l'échantillon de sable placé entre les deux pistons précités, cet échantillon de sable étant extrait du cylindre.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
  • Aux dessins annexes, donnés à titre d'exemples non limitatifs
    • - La Figure 1 est une vue schématique de l'installation conforme à l'invention,
    • - La Figure 2 est une vue en élévation de l'appareil pour mesurer l'aptitude au serrage et la résistance à l'écrasement d'un échantillon de sable de moulage,
    • - La Figure 3 est une autre vue en élévation perpendiculaire à celle de la Figure 2.
  • On va tout d'abord décrire l'installation conforme à l'invention. On décrira ensuite le procédé conforme à l'invention en même temps que le fonctionnement de l'installation précitée.
  • En référence à la Figure 1, l'installation pour régénérer le sable de moulage utilisé en fonderie comprend un malaxeur 1 comportant une pale rotative de malaxage 2. Ce malaxeur 1 est alimenté en sable de moulage 3 destiné à être régénéré, par une trémie d'alimentation 4. L'installation comprend en outre, une conduite 5 d'alimentation en eau et des moyens d'alimentation en bentonite 6 et en noir pour sable de moulage 7, constitués par exemple par des vis hélicoidales doseuses 8 et 9.
  • La paroi latérale du malaxeur 1 comporte une trappe 10 pour prélever périodiquement des échantillons de sable. Cette trappe 10 est reliée par une goulotte inclinée 11 à un appareil 12 pour mesurer l'aptitude au serrage et la résistance à l'écrasement de l'échantillon de sable prélevé à la trappe 10 précitée. La structure détaillée de l'appareil 12 sera décrite plus loin en référence aux Figures 2 et 3.
  • Dans la réalisation représentée sur la Figure 1, la trémie 4 est posée sur des pesons 13 qui permettent de peser le sable qui est introduit dans le malaxeur 1. Cette trémie 4 comporte, en outre, une sonde 14 pour mesurer la température du sable.
  • D'autre part, la conduite 5 d'alimentation en eau comporte une vanne électromagnétique 15 qui est précédée par un compteur d'eau 16.
  • L'installation conforme à l'invention comporte, d'autre part, un calculateur 17 qui est relié aux différents appareils de mesure de l'installation.
  • On a repéré en 19 la liaison existant entre le calculateur 17 et la sonde de température 14, en 18 la liaison entre le calculateur 17 et les pesons 13, en 20 la liaison avec le capteur 21 de mesure de l'aptitude au serrage du sable prélevé dans le malaxeur 1, en 22 la liaison avec le capteur 23 de mesure de la résistance à l'écrasement de cet échantillon de sable et en 24 la liaison avec le compteur d'eau 16.
  • Comme on le décrira plus en détail lors de la description du fonctionnement de l'installation conforme à l'invention, le calculateur 17 est capable, à partir des résultats des mesures qui lui sont transmises par les différents organes de mesure au moyen des liaisons précitées, de commander le fonctionnement de la vanne 15 de la conduite 5 d'alimentation en eau du malaxeur 1, la vis doseuse 8 d'alimentation en bentonite et la vis doseuse 9 d'alimentation en noir pour sable de moulage. On a repéré à cet effet en 25, la liaison entre le calculateur 17 et la vanne d'alimentation en eau 15, en 26 la liaison entre le calculateur 17 et la vis doseuse 8 d'alimentation en bentonite, et en 27 la liaison avec la vis doseuse 9 d'alimentation en noir.
  • On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux ligures 2 et 3, l'appareil 12 de mesure de l'aptitude au serrage et la résistance à l'écrasement d'un échantillon de sable de moulage prélevé par la trappe 10 du malaxeur 1.
  • Cet appareil 12 comprend un bâti 28 portant un cylindre 29 d'axe vertical en position de service. Sous ce cylindre 29 est disposé un piston 30 pouvant coulisser dans ce cylindre 29 sous l'action d'un vérin hydraulique 31.
  • Au-dessus du cylindre 29 débouche la goulotte inclinée 11 qui permet d'acheminer vers ce cylindre 29 un échantillon de sable prélevé dans le malaxeur 1 après ouverture de la trappe 10.
  • L'appareil 12 comporte, d'autre part, un couvercle 32 actionné par un vérin pneumatique 33 pour obturer le cylindre 29 après remplissage de ce dernier par le sable à tester. Ce couvercle 32 est mobile perpendiculairement à l'axe du cylindre 29. Le déplacement de ce couvercle 32 est à cet effet guidé par des glissières horizontales 32a.
  • En outre, le piston 30 est relié par une tige coudée 34 à un capteur de déplacement 21 qui permet de mesurer la course du piston 30 à l'intérieur du cylindre 29 et par suite détermine l'aptitudeau serragedu sable introduit dans le cylindre 29.
  • L'appareil 12 comprend, de plus, un vérin pneumatique 36 disposé au-dessus du cylindre 29 et dans l'axe de ce dernier. Ce vérin pneumatique 36 est déplaçable vers le cylindre 29. Ce vérin 36 porte un capteur de force 23 qu'il déplace vers le cylindre 29.
  • On va maintenant décrire le fonctionnement de l'installation précitée et en même temps le procédé conforme à l'invention.
  • Le sable de moulage à régénérer est introduit dans le malaxeur 1 au moyen de la trémie 4. Le poids du sable introduit dans le malaxeur 1 est mesuré au moyen des pesons 13. La sonde 14 qui plonge dans la trémie 4 mesure la température du sable. Les mesures effectuées par les pesons 13 et la sonde 14, sont transmises au calculateur 17 qui les enregistre en mémoire.
  • Après une courte période de malaxage, un échantillon de sahlc est prélevé dans le malaxeur 1 et est introduit dans le cylindre 29 au moyen de la goulotte 11. A cet instant, le piston 30 est situé à la partie inférieure du cylindre 29 comme indiqué sur les figures 1 à 3. Après remplissage du cylindre 29 par le sable à tester, on déplace (voir flèche F de la Figure 1) le couvercle 32 en actionnant le vérin 33 de façon à obturer la partie supérieure du cylindre 29.
  • Dans ce mouvement, le couvercle 32 agit comme une racle qui évacue le surplus de sable. Le sable contenu dans le cylindre 29 est ensuite serré contre le couvercle 32 par le piston 30 jusqu'à obtenir une pression prédéterminée égale par exemple à 10 kg/cm2. Le déplacement du piston 30 est mesuré par le capteur de déplacement 21 qui envoie cette information au calculateur 17.
  • On ouvre ensuite le couvercle 32 et on extrait l'échantillon de sable pressé hors du cylindre 29 par déplacement du piston 30 vers le haut. L'échantillon de sable est alors évacué. Quelques instant avant la fin du cycle du malaxeur, un nouvel échantillon est prélevé et pressé, comme décrit ci-dessus. Avant d'être évacué il est comprimé par le vérin 36 contre le piston 30 hors du cylindre 29 jusqu'à écrasement. La force requise pour obtenir cet écrasement est mesurée par le capteur de force 23. Ce dernier envoie vers le calculateur 17 un signal proportionnel à cette force.
  • A partir des résultats des mesures, de la température mesurée par la sonde 14, du poids du sable déterminé par le peson 13, de l'aptitude au serrage déterminée par le capteur de déplacement 21 et la résistance à l'écrasement mesurée par le capteur de force 29, le calculateur 17 calcule les quantités d'eau, de bentonite et de noir pour sable de moulage qu'il est nécessaire d'introduire dans le malaxeur pour régénérer le sable en vue de sa
    Figure imgb0001
    .
  • Le calculateur 17 détermine la quantité d'eau nécessaire à l'aide de la relation suivante :
    Figure imgb0002
  • Dans cette relation, V est le volume d'eau, P est le poids du sable, K est un coefficient déterminé expérimentalement, variant sensiblement entre O et O,2 suivant la nature du sable, ASV est l'aptitude au serrage visée, ASM est l'aptitude au serrage mesurée. BT est un correctif tenant compte de la température, variant généralement entre 0 et 2 %. Lorsque ASM est inférieure à une certaine valeur ASo prédéterminée, la valeur ASM est mathématiquement corrigée par le calculateur , proportionnellement à l'écart qui le sépare de ASo.
  • Le calculateur 17 détermine la quantité de bentonite nécessaire en calculant tout d'abord l'indice de cohésion Ic à l'aide de la relation Ic = Rec/(ASM) (2) dans laquelle Rec est la résistance à l'écrasement du sable, ASM est l'aptitude au serrage mesurée. Cet indice Ic est comparé à l'indice Ic visé et la quantité de bentonite nécessaire et déterminée de façon à ajuster l'indice Ic mesuré à l'indice Ic visé.
  • La quantité de noir pour sable de moulage est calculée en multipliant la quantité de bentonite calculée comme indiqué ci-dessus par une constante prédéterminée comprise entre 0 et 1.
  • A partir des résultats des calculs précités, le calculateur 17 envoie au compteur d'eau 16 et à la vanne électromagnétique 15, des signaux pour commander l'introduction de la quantité nécessaire d'eau dans le malaxeur 1. De même, le calculateur 17 envoie aux vis doseuses 8 et 9 des signaux pour commander l'introduction dans le malaxeur 1 des quantités appropriées de bentonite et de noir. Le sable additionné des ingrédients précités est ensuite malaxe pendant une durée suffisante pour obtenir une homogénéité parfaite des différents constituants. Ledéchar- gement du sable de moulage régénéré peut être commandé automatiquement.
  • On donne ci-après un exemple numérique.
  • On introduit dans le malaxeur 1 000 kg de sable à régénérer. On prélève un échantillon de ce sable et on mesure son aptitude au serrage; on trouve 21 % (ASM) alors que la valeurs visée est de 43 % (ASV) .
  • A partir de la formule (1) précédente, le calculateur détermine la quantité d'eau à ajouter au sable. Le calcul donne 16,9 litres d'eau.
  • En fin de cycle de malaxage, on vérifie en faisant une nouvelle mesure de l'aptitude de serrage du sable que cette dernière est bien égale ou proche de la valeur visée.
  • On mesure ensuite sur l'échantillon de sable, la résistance à l'écrasement. On trouve 1 100 g/cm2.
  • A partir de la formule (2), le calculateur détermine l'indice de cohésion Ic. Le calcul donne 24, 58. Cette valeur est inférieure à la valeur limite visée égale à 25. Le calculateur commande alors une augmentation du temps de fonctionnement de la vis doseuse de bentonite pour le cycle de malaxage suivant. Cette augmentation se fait par paliers de 10/16ème de secondes, jusqu'à obtenir un indice de cohésion supérieur à 25 et inférieur à 30.
  • Le même calcul est effectué pour le dosage du noir en augmentant le temps de fonctionnement de la vis doseuse de noir de 50% de celui de la vis doseuse de bentonite.
  • Ainsi qu'il ressort de la description précitée, la mise en oeuvre du procédé et de l'installation conformes à l'invention est entièrement automatique. Ainsi on évite toute intervention manuelle, susceptible d'introduire des dans le dosage des ingrédients.
  • Les mesures effectuées sur l'échantillon de sable prélevé dans le malaxeur, sont exécutées très rapidement, de sorte que ces mesures n'interrompent pas la régénération du sable. Les résultats de ces mesures sont transmis directement au calculateur 17 qui aussitôt commande l'addition des quantités d'ingrédients nécessaires pour régénérer le sable.
  • Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention.
  • Ainsi l'appareil 12 peut être modifié de façon à séparer complètement les organes de mesure de l'aptitude au serrage et de ceux de la mesure de la résistance à l'écrasement des échantillons de sable. Les organes de commande de cet appareil 12, ainsi que les capteurs de mesure de ce dernier, peuvent bien entendu être remplacés par des organes ou capteurs assurant des fonctions équivalentes, pourvu que ces capteurs soient capables d'envoyer au calculateur des informations reproductibles. De même l'appareil peut être adapté à un malaxeur continu. Dans ce cas, le calculateur 17 actionnera des systèmes de réglage de débits et non de volume des différents adjuvants.
  • La goulotte 11 de prélèvement de sable peut comporter en outre un diviseur pour aérer le sable prélevé afin de le rendre mieux apte à être testé par l'appareillage 12. Bien entendu, la trappe 10 peut être remplacée par tout autre dispositif d'évacuation ou de prélèvement.
  • Pour la régulation de l'argile bentonite et du noir, on peut remplacer les paliers de 10/16ème de secondes (voir exemple) par tous autres paliers de durée réglable. On peut aussi prendre la moyenne de deux mesures successives et corriger la quantité d'ingrédients ajoutés soit au moyen du système précédemment décrit soit proportionnellement à l'écart entre Ic visé et le mesuré.
  • Dans le cas particulier des malaxeurs continus à double cuve, une autre réalisation de l'invention consiste à placer un seul appareil 12 de mesure de l'aptitude au serrage et de la résistance à l'écrasement dans l'angle compris entre les deux cuves cylindriques.
  • Une première trappe de prélèvement 10 est placée sur la première cuve dans laquelle arrive le sable â régénérer à un emplacement tel qu'une deuxième trappe de prélèvement 10 puisse être placée sur la deuxième cuve a un emplacement proche de la sortie du sable préparé.
  • La régulation du débit d'eau pour obtenir l'aptitude au serrage visé se fera, à une fréquence élevée, de l'ordre de 15 secondes par exemple, au moyen des éprouvettes prises par la trappe 10 de la première cuve. Le contrôle de l'aptitude au serrage final et la mesure de la résistance à l'écrasement permettant le calcul de l'indice de cohésion et donc la régulation des additions d'ingrédients se feront, à une fréquence plus faible, de l'ordre de deux minutes par exemple, au moyen des éprouvettes prises par la trappe 10 de la deuxième cuve.

Claims (6)

1. Procédé pour régénerer automatiquement les sables de moulgages, dans lequel on malaxe le sable usé, on parélève par intermittence une éprouvette cylindrique de sable, on détermine des propriétés physiques de cette éprouvette, on transmet les résultats obtenus à un calculateur qui détermine les quantités d'eau, de bentonite, de noir et analogue à ajouter au sable usé, puis commande automatiquement l'addition de ces quantités au sable usé, caractérisé en ce qu'on mesure par intermittence l'aptitude au serrage de l'éprouvette en déterminant la réduction de hauteur de cette dernière sous l'effet d'une force déterminée, en ce que le calculateur détermine à partir du résultat de cette mesure et de la température de l'éprouvette la quantité d'eau à ajouter au sable, en ce qu'on mesure ensuite la résistance à l'écrasement de l'éprouvette précitée, et en ce que le calculateur détermine à partir des résultats des mesures de l'aptitude au serrage et de la résistance à l'écrasement de l'éprouvette, la quantité de bentonite, de noir et analogue à ajouter au sable usé.
2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur détermine la quantité d'eau nécessaire à l'aide de la relation suivante :
Figure imgb0003
dans laquelle V est le volume d'eau,P est le poids de sable, K est un coefficient variant sensiblement entre O et 0,2 suivant la nature du sable, ASV est l'aptitude au serrage visée, ASM est l'aptitude au serrage mesurée, BT est un correctif tenant compte de la température, variant sensiblement entre O et 2 %, et en ce que lorsque ASM est inférieur à une certaine valeur ASo prédéterminée, la valeur ASM est mathématiquement corrigée proportionnellement à l'écart qui la sépare de ASo.
3. Procédé conforme a la revendication 2, caractérisé en ce que le calculateur détermine la quantité de bentonite nécessaire en calculant tout d'abord un indice de cohésion le du sable à l'aide de la relation: le=Rec/(ASM), dans laquelle Rec est la résistance à l'écrasement du sable, ASM est l'aptitude au serrage mesurée, cet indice le est compare à l'indice 1c visé et la quantité de bentonite nécessaire est déterminée de façon à ajuster l'indice Ic mesuré à l'indice Ic visé.
4. Installation pour régénérer automatiquement les sables de moulage, comprenant un malaxeur destiné à recevoir le sable usé, des moyens pour prélever automatiquement et par intermittence une éprouvette cylindrique de sable, des moyens pour déterminer des propriétés physiques de cette éprouvette, des moyens pour transmettre les résultats obtenus à un calculateur capable de déterminer les quantités d'eau, de bentonite, de noir et/ou produit analogue à ajouter au sable usé et de commander des moyens pour additionner les quantités précitées au sable usé, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour mesurer automatiquement et par intermittence l'aptitude au serrage de l'éprouvette, ces moyens comprenant des moyens pour déterminer la réduction de hauteur de cette dernière sous l'effet d'une force déterminée, un calculateur capable de déterminer à partir du résultat de cette mesure et de la température de l'éprouvette, la quantité d'eau à ajouter au sable, des moyens pour mesurer automatiquement la résistance à l'écrasement de l'éprouvette ayant subi la mesure précitée, le calculateur étant en outre capable de calculer à partir des résultats des mesures de l'aptitude au serrage et de la résistance à l'écrasement de l'éprouvette, la quantité de bentonite, de noir et/ou produit analogue à ajouter au sable usé.
5. Installation conforme à la revendication 4, caractérisee en ce que les moyens pour mesurer l'aptitude au serrage d'un échantillon de sable prélevé dans le malaxeur, comprennent un cylindre dans lequel peut coulisser un piston actionné par un vérin, des moyens pour introduire le sable à tester dans ce cylindre, un couvercle actionné par un vérin pour obturer le cylindre après remplissage de ce dernier par le sable à tester et un capteur pour mesurer la course du piston dans le cylindre rempli par le sable à tester.
6. Installation conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens pour mesurer la résistance à l'écrasement d'un échantillon de sable de moulage, comprennent un second piston disposé à l'extérieur du cylindre et déplaçable suivant l'axe de ce cylindre vers le premier piston, l'extrémité de ce second piston comportant un capteur de force.
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