EP0125549A1

EP0125549A1 - Dispositif de support de noyau d'emboîtement pour moule centrifuge de tuyaux en fonte à emboîtement

Info

Publication number: EP0125549A1
Application number: EP84104781A
Authority: EP
Inventors: Pierre Fort; Michel Pierrel
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1984-11-21
Also published as: DE3461894D1; FR2545740B1; ES8403760A1; JPS59212158A; ES524664A0; JPS6110220B2; CA1240822A; EP0125549B1; FR2545740A1; US4611650A

Abstract

Dispositif de support d'un noyau d'emboitement (3) (ensemble de culasse) pour coquille (6) de coulée centrifuge de tuyau en fonte à emboitement, comportant une cuvette (24) de support du noyau (3) dans l'emboitement (6) durant la coulée et une culasse (50) apte à positionner la cuvette (24) et le noyau (3) dans la coquille (1), la culasse (50) étant séparable de la cuvette (24); ce dispositif comprend des griffes (20) pouvant pivoter autour d'articulations (21) au moyen d'un vérin (13) de la culasse (50), les griffes (20) comportant des becs (22) d'accrochage agencés pour s'introduire dans un logement (51) de la cuvette (24), ce qui permet de manutentionner et de mettre en place le noyau (3) par l'intermédiaire des griffes (20) en évitant que celles-ci ne viennent saisir directement le noyau (3), qui ne risque donc plus d'étre détérioré lors de sa mise en place.

Description

La présente invention est relative a un dispositif de iupport de noyau d'emboitement pour mettre en place ce noyau à une extremite du moule métallique ou de la coquille de coulée centrifuge d'un tuyau en fonte à emboitement.
On connait par les brevets FR-A-2 051 993 et 2 053 388 on tel support de noyau (appelé encore culasse) monté à L'extrémité d'un bras articulé pour être escamotable hors de l'espace situé devant ladite extrémité du moule de centrifugation et hors de la trajectoire du tuyau moulé lors de son extraction de la coquille, c'est-à-dire lors de son démoulage. Une telle culasse comporte une cuvette métallique servant de support direct au noyau en sable aggloméré, et des griffes articulées destinées à agripper intérieurement le noyau en sable pour l'introduire dans un logement approprié à l'extrémité de la coquille. La culasse contient un vérin d'actionnement de ces griffes entre une position de saisie du noyau et une position rétractée.
Dans cette technique à griffes radiales intérieures en prise directe sur la cavité du noyau en sable, il est nécessaire de prévoir un réglage radial desdites griffes en vue d'éviter une incrustation trop forte desdites griffes dans la cavité du noyau en sable, et en vue de réajuster périodiquement la position des griffes en fonction du diamétre de la cavité interne du noyau annulaire qui a de larges tolérances dimensionnelles. en raison de l'usure de la boite à noyau, du fait de l'abrasion causée par le sable.
Par ailleurs, pour amener les griffes en prise sur la cavité du noyau en sable, les leviers articulés qui portent les griffes sont actionnés par un vérin. La course du vérin doit être réglée avec soin afin d'éviter une incrustation trop profonde des griffes dans la cavité du noyau risquant de faire éclater le noyau en sable.
Enfin, en raison du risque d'incrustation trop profonde des griffes dans la cavité en sable, et de l'amorce de rupture du noyau qui en résulte, l'emploi d'un support de noyau à griffes tel que décrit dans les deux brevets précités est limité à des noyaux d'emboîtement qui ne soient pas d'un poids trop élevé,.par exemple à des noyaux d'emboîtement pour tuyaux de diamètre intérieur de . fût de 150 mm.
L'invention a pour but de s'affranchir de ces difficu_l- tés de réglage radial des griffes et de réglage de la course du vérin d'actionnement des leviers de support des griffes, en vue de supprimer le risque d'éclatement du noyau et en réalisant un support de noyau à griffes utilisable. pour tous diamètres et notamment pour les noyaux d'emboîtement de tuyaux dont les fûts ont des diamètres intérieurs supérieurs à 150 mm.
Le dispositif de support d'un noyau d'emboitement visé par l'invention comporte une cuvette métallique de support et de maintien du noyau dans l'extrémité à emboîtement de la coquille durant la coulée, et une culasse combinée avec ladite extrémité pour positionner la cuvette et le noyau dans la coquille, la cuvette étant séparable de la culasse et équipée d'organes d'accrochage automatique à la coquille durant la coulée, la culasse étant alors séparée de la cuvette.
Conformément à l'invention, ce dispositif-comprend des moyens de préhension du noyau consistant en des griffes montées sur la culasse et susceptibles de venir directement en prise sur la cuvette de support du noyau.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, les griffes sont réparties autour de l'axe de la cuvette et de la culasse, articulées autour d'axes orthogonaux à l'axe précité, et peuvent être actionnées par un vérin porté par la culasse coaxialement à celle-ci, pour saisir la cuvette et pour séparer cette dernière de la culasse par rétraction desdites griffes.
Grâce à cet agencement, les griffes basculantes d'accrochage et de préhension viennent en prise sur la cuvette métallique et non directement sur le noyau d'emboîtement en sable aggloméré comme dans les brevets antérieurs précités. On supprime ainsi les inconvénients résultant de l'incrustation du noyau en sable par les griffes.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.

- la Figure 1 est une vue mi-coupe longitudinale mi-élévation, avec arrachements, d'une machine de centrifugation de tuyaux en fonte à emboitement équipée d'une forme de réalisation du dispositif de support de noyaux selon l'invention;
- la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale axiale du dispositif de support de noyaux,-à échelle agrandie par rapport à la Figure 1, avant l'introduction du noyau dans l'extrémité à emboitement de la coquille de coulée;
- la Figure 3 est une vue en coupe axiale analogue à la Figure 2 montrant le dispositif de support du noyau au moment où ce dernier vient d'être introduit dans l'extrémité à emboîtement de la coquille et avant séparation de la cuvette et de la culasse;
- la Figure 4 est une vue en demi-coupe axiale partielle, à échelle agrandie par rapport à la Figure 1, montrant le début de l'opération de séparation de la cuvette et de la culasse par rétraction des griffes de liaison;
- la Figure 5 est une vue en coupe axiale analogue à la Figure 2 montrant la cuvette et le noyau introduits dans l'extrémité à emboitement de la coquille, avant la coulée centrifuge du tuyau en fonte, et la culasse séparée de la cuvette;
- la Figure 6 est une vue transversale schématique en élévation de la culasse avec ses moyens de préhension de la cuvette et du noyau suivant VI-VI de la Figure 5;
- la Figure 7 est une vue en coupe axiale dans le même plan que la Figure 5 montrant la cuvette séparée du noyau et extraite de l'extrémité de la coquille par la culasse.

Le dispositif A (ensemble de culasse) illustré aux dessins est destiné à supporter un noyau d'emboitement 3 en sable aggloméré pour une coquille 1 de coulée centrifuge de tuyaux en fonte à emboitement. La coquille 1 est de révolution autour d'un axe horizontal X-X et fait partie d'une machine de coulée B, connue en soi et schématiquement représentée à la Figure 1. La coulée centrifuge du tuyau T ( Figure 7) est exécutée de façon connue, en coulant à l'intérieur de la coquille 1 de la fonte liquide, les tuyaux obtenus présentant à leur extrémité un emboitement 2 d'axe X-X et dont la configuration est déterminée par un noyau annulaire 3 en sable aggloméré, que l'on dispose coxialement dans l'extrémité à emboitement 6 de la coquille 1, grâce au dispositif de support A.
Ce dernier peut être déplacé par un dispositif de manutention connu en soi, par exemple du genre de celui décrit dans le brevet français 75 18 770 (n^* de publication 2 314 790).
Le dispositif A de support du noyau 3 est rendu solidaire d'un tel dispositif de manutention par une couronne 4 faisant partie de ce dernier.
Le dispositif A comprend une cuvette métallique 24 agencée pour supporter et maintenir le noyau 3 dans l'extrémité à emboitement 6 durant la coulée centrifuge, et une culasse 50 poseuse de noyau 3 formant la partie principale du dispositif A coopérant avec la cuvette 24 pour positionner celle-ci et le noyau 3 dans la coquille 1. La cuvette 24 est séparable de la culasse 50 et équipée d'organes 27 d'accrochage automatique à la coquille 1 durant la coulée, la culasse 50 étant alors séparée de la cuvette 24 qui constitue une partie détachable de l'ensemble de la culasse c'est-à-dire du dispositif A (50 + 24).
Le dispositif A de support d'un noyau 3 comprend des moyens de préhension du noyau 3 par une liaison amovible entre la cuvette 24 et la culasse 50.
Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens de préhension et de liaison comprennent des griffes 20 réparties autour de l'axe X-X de la cuvette 24 et de la culasse 50, au nombre de six dans l'exemple décrit (Figure 6) et articulées en 21 autour d'axes Z-Z' orthogonaux à l'axe X-X du dispositif de support A et de la coquille 1. Les griffes 20, qui sont séparées par des intervalles angulaires égaux, peuvent être actionnées par un vérin 13 d'axe X-X logé dans un palier flottant 8 de la culasse 50. Le palier 8, concentrique au vérin 13, comporte une couronne extérieure 9 reliée à la couronne 4 par des supports élastiques 5, répartis angulairement en regard des griffes 20. Ces supports 5, par conséquent au nombre de six dans l'exemple décrit, sont maintenus par des boulons 7 d'axes Y-Y parallèles à l'axe X-X et qui traversent les couronnes 4 et 9. Le vérin 13 est à double effet, son alimentation étant assurée par un joint tournant 14 et il comporte une tige 15 munie d'une tête 16 susceptible de coopérer avec les griffes 20 pour les faire basculer autour d'articulations 21 portées par des bras 11 eux-mêmes supportés par l'arbre 10 dont ils sont solidaires. Chaque griffe 20 coopère donc avec un bras de support 11, ces bras étant ainsi répartis autour de l'axe X-X suivant les mêmes intervalles angulaires que les griffes 20, d'articulations 21, d'axes Z-Z,'.
Un arbre creux 10 d'axe X-X est interposé entre le palier 8 et le vérin 13 qui est donc logé à l'intérieur de l'arbre 10.
Les bras 11 ont un profil en L renversé, dont la branche supérieure, parallèle à l'axe X-X se termine par une face d'extrémité 12 destinée à venir en appui.dans la cuvette 24, comme cela sera expliqué ci-après.
Chaque griffe articulée 20 est constituée par un levier coudé de part et d'autre de l'articulation 21 portée par le bras 11 correspondant. Chaque levier comporte une partie 20a qui s'étend radialement vers l'axe X-X à partir de l'articulation 21 et qui se termine par une fourchette 19 articulée dans une chape 17 fixée à la tête 16 de la tige 15 du vérin 13. Des tourillons 18 sont fixés transversalement dans les chapes 17 et engagés à l'intérieur des fourchettes correspondantes 19, de façon à pouvoir entrainer les griffes 20 en rotation par les déplacements alternatifs de la tête 16 et des chapes 17 solidaires de celle-ci. Chaque levier constituant une griffe 20 comprend également une partie 20b coudée par rapport à. la partie sensiblement radiale 20a avec laquelle elle forme un angle aigu et . cette partie 20b est munie d'un bec terminal 22 de préhension de la cuvette 24. Ainsi, chaque griffe 20 présente approximativement la forme d'un chiffre "7" ou évoque le profil d'un oiseau dont la partie radiale 20a constituerait la queue à panache ou le jambage du chiffre "7".
On décrira maintenant la cuvette 24 en se référant particulièrement aux Figures 4, 5 et 7.
La cuvette 24 présente une forme générale annulaire d'axe X-X et comporte un logement annulaire 51 coaxial à la cuvette 24 et ouvert en direction de la culasse 50. Le logement 51 est agencé pour recevoir les becs de préhension 22 des griffes 20 lorsque celles-ci sont entrainées à pivotement autour de leurs articulations 21 par la tête 16 et la tige 15 du vérin 13 déplacées dans le sens de la flèche F (Figure 4), c'est-à-dire vers l'extrémité d'emboitement 6.
Ainsi, dans la position avancée de la tige 15 et de la tête 16 (Figures 2, 3 et 1), les griffes 20 sont dans leur position d'accrochage et de retenue de la cuvette 24 par leurs becs 22 qui prennent appui contre un bord intérieur incliné 23 du logement 51. Dans la position de retrait de la tige 15 et de la tige 16, les griffes 20 entrainées par les tourillons 18 coulissant dans les chapes 19 pivotent autour des articulations 21 dans le sens anti-horaire, ce qui écarte les becs 22 de leurs bords d'appui 23 (Figure 4) et déverrouille la cuvette 24 par rapport à la culasse 50.
La cuvette 24 est munie, sur sa face opposée au logement 51, d'une portée ou couronne saillante 34 d'axe X-X, agencée pour venir s'emboiter dans une portée 36 de profil conjugué formée sur le noyau 3 afin de permettre à la cuvette 24 de supporter ce dernier.
Par ailleurs, la cuvette 24 est équipée d'organes d'accrochage à l'emboitement 6 durant la coulée centrifuge. Ces organes d'accrochage sont constitués de manière connue en soi, par exemple par des clavettes 27 montées coulissantes radialement sur la périphérie de la cuvette 24, associées à des ressorts de.rappel 31 tendant à maintenir ces clavettes escamotées dans la cuvette 24. Les clavettes 27 présentent des parties terminales coniques 29 agencées pour venir s'appliquer contre une rampe 28 d'une protubérance circulaire 32 de l'extrémité d'emboitement 6, bordant extérieurement une gorge circulaire 30,de cette extrémité.
Les pointes tronconiques 29 des clavettes 27 peuvent venir ainsi s'appliquer sur la rampe 28 de la protubérance 32 durant la coulée sous la poussée des forces centrifuges qui s'exercent contre la sollicitation antagoniste des ressorts 31, en verrouillant de ce fait la cuvette 24 sur l'extrémité d'emboitement 6. La cuvette 24 est donc automatiquement verrouillée sur l'extrémité d'emboîtement 6 tant que les forces centrifuges sont supérieures aux forces de rappel des ressorts 31.
Les clavettes 27 et les ressorts 31 sont logés dans des évidements 26 convenablement répartis sur la périphérie de la cuvette 24. Le logement 51 est délimité du côté de l'axe X-X par une paroi annulaire 25 formant une jupe tronconique évasée vers la culasse 50. Cette paroi ou pare-soleil 25 a pour fonction d'arrêter les projections de métal liquide dans l'environnement de la machine de coulée, en cas de rupture accidentelle du noyau 3 au cours de la centrifugation du tuyau. Les clavettes 27 peuvent coulisser suivant des axes P-P orthogonaux à l'axe X-X. Au repos, les pointes coniques 29 sont escamotées par rapport à la protubérance 32 et s'inscrivent à'l'intérieur d'un cercle fictif de diamètre inférieur à celui de ladite protubérance 32.
Enfin, la paroi extérieure 35 du logement 51 est tronconique et dans le prolongement de la jupe 34, de manière à pouvoir venir s'appliquer sur le bord intérieur de l'extrémité d'emboîtement 6, le noyau 3 portant sur une face d'appui annulaire 33 de la cuvette 24 et constituant le fond du logement 51.
Le fonctionnement du dispositif de support A qui vient d'être décrit est le suivant.
Le noyau d'emboitement 3 est placé par l'opérateur sur la face d'appui 33 de la cuvette 24 opposée à la culasse 50, de façon que la portée 34 vienne s'emboîter dans la portée conjuguée 36 ( Figure 2), la cuvette 24 étant verrouillée sur la culasse 50 par les griffes 20 dont les becs 22 sont verrouillés sur le bord intérieur 23 par le vérin 13, comme expliqué ci-dessus.
L'ensemble constitué par la culasse 50, la cuvette 24 et le noyau 3 est alors manutentionné par des moyens connus en soi et non représentés, pour faire effectuer à cet ensemble une translation suivant l'axe X-X au terme de laquelle le noyau 3 vient s'introduire à l'intérieur de l'extrémité d'emboîtement 6 et la cuvette 24 vient se loger dans la partie extérieure de cette extrémité (Figure 3). Au terme de cette translation, la paroi tronconique 35 vient donc s'appliquer sur la face intérieure correspondante de l'extrémité d'emboitement 6, tandis que les clavettes 27 sont maintenues escamotées dans leur logement par les ressorts de rappel 31.
Durant cette opération de mise en place du noyau 3 et de la cuvette 24, la coquille 1 et son emboitement 6 tournent autour de l'axe X-X, et la jupe 34 ainsi que la paroi tronconique 35 s'autocentrent dans l'emboîtement 6, grâce à la souplesse des supports élastiques 5 qui assurent un certain degré de liberté à la culasse 50. Dès la mise en contact de la paroi 35 et de la jupe 34 avec le bord intérieur de l'emboîtement 6, l'ensemble solidaire constitué par le noyau 3, la cuvette 24 ainsi que les organes de soutien, de commande et de verrouillage (10, 11, 13, 16 à 22} se met à tourner autour de l'axe X-X, l'arbre 10 tournant à l'intérieur du palier 8 au même régime que la coquille 1. De ce fait, les clavettes 27 pénètrent de plus en plus dans les gorges 30 sous la poussée des forces centrifuges, jusqu'à ce que leurs extrémités tronconiques 29 viennent s'appliquer sur la rampe 28 intérieure de la protubérance 32.
Lorsque la cuvette 24 est ainsi verrouillée sur l'emboitement 6 par les clavettes 27 en maintenant le noyau 3 dans cet emboitement, on commande le vérin 13 pour rétracter sa tige 15, ce qui fait pivoter les griffes 20 autour des articulations 21 par l'intermédiaire des tourillons 18 coulissant dans les fourchettes 19 (F_lgure 4). Les becs 22 s'écartent donc des bords de retenue 23, ce qui désolidarise la cuvette 24 de la culasse 50. On met alors en oeuvre les moyens de manutention précités de la culasse 50 pour écarter celle-ci de la cuvette 24, les extrémités 12 des bras 11 sortant alors du logement 51 (Figure 5). La culasse 50 est ainsi éloignée de la machine de coulée B. et on exécute la centrifugation du tuyau T.
Lorsque le tuyau T avec son emboitement 2 formé entre l'extrémité 6 de la coquille 1 et le noyau 3 (Figure 7) est solidifié, on ramène la culasse 50 avec ses becs 22 escamotés (Figure 5) vers la cuvette 24 et la coquille 1. On reverrouille ensuite la culasse 50 sur la cuvette 24 selon le processus inverse du précédent en faisant avancer la tige 15 du vérin 13 de façon à accrocher les becs 22 dans le logement 51, les extrémités 12 des bras 11 venant à nouveau en appui contre le fond 33 de ce logement. On extrait la cuvette 24, dont les clavettes 27 sont rentrées à l'intérieur de leur logement , tandis que le noyau 3 se désintègre et se désolidarise de la cuvette 24.
Compte tenu de l'éloignement du dispositif de support A(50 + 24) pendant l'extraction du tuyau solidifié T, il est possible pendant cette opération, de procéder au regarnissage de la cuvette 24 avec un nouveau noyau d'emboitement 3, afin de poursuivre le processus lors de la coulée suivante.
Le dispositif A de support du noyau d'emboitement 3 qui vient d'être décrit présente les avantages suivants.
Grâce au logement annulaire 51 de la cuvette 24 et aux moyens de préhension de celle-ci constitués par les griffes articulées 20 dont les becs 22 sont agencés pour venir s'introduire dans le logement 51 afin de saisir la cuvette 24, le noyau d'emboitement 3 en sable aggloméré peut être mis en place en évitant d'agripper directement ce noyau par les griffes de préhension 20 Ainsi tout risque de détérioration de ce noyau avant la coulée centrifuge par les griffes de préhension est écarté.
Par ailleurs, le dispositif de verrouillage automatique de la cuvette 24 sur l'emboitement 6, constitué par les clavettes centrifuges 27 connues en soi permet de séparer la cuvette 24 de la culasse 50 et par conséquent de surveiller visuellement la coulée à l'intérieur de la coquille 1. En outre, cette dissociation de la cuvette 24 et de la culasse 50 soulage les mécanismes utilisés, la culasse 50 n'exerçant plus de poussée axiale sur la cuvette 24 pendant la coulée.

Claims

1 - Dispositif (A) de support d'un noyau d'emboitement (₃) en sable aggloméré pour coquille (1) de coulée centrifuge de tuyaux en fonte à emboitement, comportant une cuvette métallique (24) de support et de maintien du noyau (3) dans l'extrémité à emboitement (6) de la coquille (1) durant la coulée, et une culasse (50) combinée avec ladite extrémité pour positionner la cuvette (24) et le noyau (3) dans la coquille (1), la cuvette (24) étant séparable de la culasse (50) et équipée d'organes (27) d'accrochage automatique à la coquille (1) durant la coulée, la culasse (50) étant alors séparée de la cuvette (24), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de préhension du noyau (3) consistant en des griffes (20) montées sur la culasse (50) et susceptibles de venir directement en prise sur la cuvette (24) de support du noyau (3).

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les griffes (20) sont de façon connue en soi réparties autour de l'axe (X-X) de la cuvette (24) et de la culasse (50), articulées autour d'axes (Z-Z') orthogonaux à l'axe précité (X-X) et qui peuvent être actionnées par un vérin (13) porté par la culasse (50) coaxialement à celle-ci, pour saisir la cuvette (24) et pour séparer cette dernière de la culasse (50) par rétraction desdites griffes (20).

3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cuvette (24) présente un logement annulaire (51) coaxial à la cuvette (24) et à la culasse (50), et apte à recevoir des becs (22) terminaux d'accrochage des griffes articulées (20) pour la manutention de la cuvette (24) par la culasse (50).

4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les griffes (20) de préhension de la cuvette (24) sont articulées sur les bras (11) supportés par un arbre (10) concentrique au vérin (13) et dont les extrémités (12) peuvent s'appuyer en butée contre le fond (33) du logement (51) de réception. des becs (22) d'accrochage, et les extrémités des griffes (₂₀) opposées à leurs becs (22) sont constituées par des fourchettes (₁₉) articulées dans des chapes (17) fixées à la tête (₁₆) de la tige (15) du vérin (13), des tourillons (18) d'entraînement des griffes (20) en rotation, fixés à ces chapes (17), pouvant coulisser à l'intérieur des fourchettes (19).

5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuvette (24) est pourvue sur sa face tournée vers le noyau (3), d'une jupe périphérique saillante (34). destinée à venir s'emboîter dans une rainure (36) de profil conjugué formée sur le noyau (3) afin de permettre à la cuvette (24) de supporter ce dernier.

6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque griffe articulée (20) est constituée par un levier coudé de part et d'autre d'une articulation (21) portée par le bras correspondant (11), la partie du levier opposé à la fourchette (19) par rapport à l'articulation (21) étant pourvue du bec (22) de préhension, tandis que l'autre partie du levier s'étendant radialement vers l'axe (X-X) de l'autre côté de l'articulation (21), comporte la fourchette terminale (19).