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Procède et machine de coulée centrifuge
L'invention est relative à des perfectionnements aux machines de coulée centrifuge, destinées à fabriquer des moulages creux, relativement longs, comme par exemple des tubes de fonte munis ou non de douilles ou de brides à leurs extrémités.
Dans les machines de coulée centrifuge dans lesquelles on utilise des moules ou des chassie garnis de matières ré- fractarires et où, il faut un moule neuf pour chaque moulage, les opérations de chargement et la rotation variable doivent être coordonnés de telle sorte que l'application du métal sur la paroi du moule soit retardée assez longtemps pour obtenir une distribution sensiblement uniforme, et le séchage superficiel de ce garnissage lorsqu'on emploie un moule humide, sans toutefois dépasser la durée nécessaire à cet effet.
Pour obtenir un bon rendement, ces machines doivent être capables de fabriquer le plus grand nombre possible de pièces moulées pendant un temps détermina et chaque phase de ltopé- ration doit avoir lieu au bout d'un certain temps dans l'or-
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dre des opérations et doit être coordonnée aux autres phase* de telle sorte qu'il s'écoule le moins de temps possible entre l'introduction dans la machine du moule devant servir à la ooulée et l'enlèvement de ce même moule après l'opération de coulée.
La présente invention a notamment pour objet l'emploi d'un mécanisme pour permettre le chargement rapide du moule dans la machine et son enlèvement rapide de celle-ci, laté- ralement, ce mécanisme comprenant une hotte ou capot pour le moule, des moyens pour soulever et abaisser celui-ci oomplè- tement pour permettre l'insertion et l'enlèvement des moules latéralement, et un embrayage pour relier le moule au moteur, construit de telle sorte que l'embrayage et le débrayage s'ef- fectuent sans mouvement appréciable du moule ou du moteur axialement ; ce mécanisme comprend également un dispositif commun pour effectuer les différentes opérations de coulée dans l'ordre convenable et dans un temps minimum.
Au dessin annexé
La fig. 1 est une élévation latérale de la machine per- fectionnée, certains organes étant vus en coupe.
La fig. 2 est une vue en plan de la machine, le capot étant enlevé.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.l.
La fig. 4 est une vue analogue à la fig.3, montrant les organes dans une autre position.
La fig.5 est une coupe longitudinale des goulottes d'ame- née du métal, et
La fig. est une coupe verticale de l'embrayage,
Dans les différents brevets antérieurs du même inventeur concernant des machines de coulée oentrifuge, les moules sont supportés de façon à pouvoir tourner par un berceau pouvant basculer entre une position inclinée et une position horizon- @
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taleafin d'obtenir la. distribution uniforme du métal fondu dans le moule.
Suivant la présente invention, le moule est supporté de façon à pouvoir tourner dans une position sensiblement hori- zontale et on utilise une goulotte de distribution d'une for- me nouvelle pour effectuer la distribution du métal le long du moule pendant que oelui-oi est horizontal. Un bâti appro- prié est monté au-dessus d'un puits ou d'une fosse 2, ce bâti reposant sur les parois latérales de la fosse tandis que le berceau 3 supportant le moule est porté par le bâti.
Le berceau comporte des paires de galets supports de moules 4, tourillonnant sur le berceau, les paires de galets étant espacéssles unes des autres longitudinalement tandis que les galets de chaque paire sont espacés latéralement. Ces galets tournent autour d'axes parallèles et sont disposés de façon à recevoir et à supporter un moule indiqué en 5, de façon que celui-ci puisse tourner, un capot 6 coopère avec le berceau de façon à recouvrir le moule et à recueillir les gaz qui se dégagent, ce capot étant.incurvé transversalement et tournant sa concavité vers le bas. Il porte des galets 7 qui coopèrent avec les galets 4 sus-mentionnés, ces galets 7 étant des galets fous.
Le capot présente à chacun de ses angles une tige pen- dante 8 se déplaçant à son extrémité inférieure dans une pièce tubulaire 9, reliée à un plateau 10 mobile verticalement ; la disposition est telle que, lorsque le plateau atteint une hauteur déterminée dans son mouvement vertical, les extrémités inférieures des tiges viennent au contact du fond des pièces tubulaires, ce qui soulève le capot avec le plateau. Des chemins de roulement 11 et 12 sont disposés des deux cotés du berceau, l'un des chemins de roulement Il servent à supporter les moules à remplir, tandis que 1'autre 12 supporte les mou-
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les déjà remplis.
Les chemins de roulement sont horizontaux et dans le même plan, les extrémités intérieures de ceux-ci étant à une petite distance au-dessus des parties supérieures des galets 4, chaque chemin de roulement pouvant être oonsti- tué par deux ou. plusieurs rails écartés latéralement les uns des autres. Des pièces accouplées on rompes 13 sont combinées à chaque paire de rails, chaque rampe se trouvant sur le coté intérieur de la paire ; ces rampes sont reliées par un contre- poids 14 s'étendant longitudinalement par rapport au berceau. entre les axes des galets 4; au-dessous de chaque extrémité du contre-poids se trouve un coulisseau 15, se déplaçant dans une glissière 16 du bâti. Les coulisseaux des glissières assurent le mouvement vertical du contre-poids.
L'arête supérieure de chaque rampe a la forme d'une came ou d'un coin sur à peu près les deux tiers de sa longueur, cette arête étant inclinée dans la direction du chemin de roulement 12, et la partie la plus haute se trouvant du côté opposé au chemin de roulement 12 par rapport à l'axe du moule lorsque celui-ci se trouve dans la position de coulée. Cette arête s'étend depuis la pé- riphérie du. galet 4 éloignée du. chemin de roulement 12 jusqu'à une petite distance au-delà de l'axe du galet voisin.
Lorsque les rampes sont soulevées, le moule 5, reposant sur les galets 4, est soulevé et, étant donné que les arêtes des rampes sont inclinées, le moule a tendance à rouler vers le chemin de roulement 12 ; lorsque les rampes sont dans leur position la plus haute, elles se trouvent au niveau des chemins de roulement 11 et 12 et forment en fait le prolongement de ceux-ci, un rail pivote en 17 sur l'autre côté de chacun des rails du chemin de roulement 11 : chaque rail comprend des parties extrêmes 18 et 19 sensiblement parallèles et décalées latéralement et reliées par une partie inclinée 20. La partie 19 de chaque rail est articulée sur le chemin de roulement et
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la. partie 18 repose normalement sur le contre-poids.
Dans cette position, les M'êtes supérieures des parties 19 des rails sont au ras des parties supérieures du chemin de roule- ment 11. Les moules à remplir sont places sur le chemin de roulement 11 dans une position telle quelle se trouvent à la partie supérieure des portions 19 des rails de raccorde- ment.
Lorsque les moules sont soulevés hors de contact avec le chemin de roulement 11 par les rails de raccordement, ils ont tendance à rouler en descendant le long des parties inclinées 20 des rails, pour venir dans la position de coulée entre les galets 4, On voit donc que les rampes 13 commencent par soulever un moule plein au niveau des chemins de roule- ment et, presque au moment où le moule plein se trouve à ce niveau, ce moule a tendance à rouler vers le chemin de roule- ment 18, tandis qu'au même moment le moule à remplir se met à rouler vers les galets 4, dans la position de coulée sur le berceau.
Une poche 21 pour le métal fondu est disposée dans un bâti 22 qui présente deux paires d'ergots 23 et 24 s'étendant en sens inverse. Un support 25 est monté à charnières à 1'ex- trémité du bâti au moyen de paliers et de chevilles 26, de sorte que le support peut pivoter depuis sa position active jusque une position inactive. Les ergots 24 s'engagent dans l'un des groupes de sièges 27 du support 25 et les ergots 23 reposent sur des blocs de butée 28 lorsque la poche est ho- rizontale. Le bâti 22 porte un bras intérieur 29 présentant un ergot 30 destiné à reposer dans une fourchette 31 à l'une des extrémités d'une bielle formée de deux portions reliées entre elles par un manchon.
L'autre extrémité de la bielle forme une fourche et re- pose sur un ergot 33 à l'une des extrémités d'un levier 34 pivotant en 35 sur la paroi extrême de la cosse, l'autre ex-
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trémité du levier étant reliée par une bielle 37 au plateau' 10.
On voit que le mouvement descendant du plateau fera bas- culer la poche pour en vider le contenu dans la goulotte d'a- limentation 38, et de là dans le moule. Le piston 39 est relié au centre du plateau qui est constitué par un bâti sensible- ment rectangulaire et ce piston se déplace dans un cylindre 40 disposé dans la :tosse et aimanté par un fluide sous pression de la manière qui sera décrite ci-après.
Sous chaque coin du plateau est monté un support 41 formé de deux pièces parallè- les écartées l'une de l'autre latéralement et reliées l'une à l'autre, tandis qu'une pièce de liaison 42 inclinée se diri- ge vers le bas et vers l'intérieur à partir de chaque coin du plateau, ces pièces de liaison étant reliées aux cotés intérieurs des supports par une traverse 43, reliant également les supports adjacente 4l. un rail 45 est disposé entre le berceau ou le bâti et le fond de la fosse, au voisinage de chaque support, chacun de ces rails étant en contact avec des roues à boudins 44, tourillonnant entre les deux pièces du support, de façon à constituer un guidage à roulement pour le plateau.
Le plateau porte les organes tubulaires 9 sus-mentionnés et il porte également un rail 46 sur sa face supérieure, les extrémités de ce rail étant dans des positions telles qu'allés viennent au contact'des coulisseaux 15 à un moment donné dans le mou- vement asoendant du plateau. Le rail 46 est maintenu et entre- toisé de chaque coté et à chaque extrémité comme indiqué en 47. Lorsque le plateau se soulève, il commence par soulever le capot ou hotte verticalement, puis soulève les rampes 13 pour enlever le moule plein et amener un nouveau moule. Le mouvement descendant du plateau provoque la mise en place du moule sur le berceau dans la position de coulée, abaisse le capot et fait basculer la poche pour déverser le métal fondu
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dans le moule.
Pendant ce déversement ou coulée, le moule est entrain' à une vitesse de rotation relativement lente, in- suffisante pour répandre le métal fondu qui reste rassemblé au fond du moale. Lorsque le chargement est terminé et lorsque la distribution dans le sens longitudinal est obtenue, la vitesse de rotation est augmentée brusquement jusqu'4 une valeur telle que le métal se trouve appliqué contre la paroi du moule et maintenu contre celle-ci par la foroe centrifuge.
Le moule est actionné par un moteur qui peat être accou- plé ou désanccouplé aux moments voulus. Un mécanisme automatique est prévu pour contrôler le moteur, qui est de préférence un moteur électrique : le mécanisme est tel et son fonctionnement est réglé de telle sorte que, lorsque le moule est en place sur les galets et gue le capot est dans la position correcte par rapport à lui, la rotation relativement lente débute et se continue pendant le chargement et la distribution longitu- dinale. Ensuite la vitesse de rotation du moteur est brusque- ment augmentée au moyen de ce mécanisme automatique.
Ledit mécanisme, qui est désigné d'une façon générale en 50, peut être d'un type quelconque approprié. à titre d'exemple, le dispositif de contrôle représenté est analogue à celui décrit dans le brevet belge N 339.063 du 24 Janvier 1927 du même inventeur. Le mécanisme de contrôle est commandé au moyen d'on levier 58, présentant un ergot 60 réglable à l'une de ses extrémités de ce levier de façon à agir sur le dispositif de contrôle pour le mettre en route.
Ce levier pivote en 59 et l'autre extrémité est destinée à venir au contact d'une bielle 62, pour être actionnée par celle-ci, oette bielle étant suspendue à un support 63 du capot, la bielle et les le- viers ayant des butées 64 et 61 respectivement coopérant l'une avec l'autre, de façon à faire osciller le levier dès que le capot atteint up point déterminé de sa course descen-
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dante. Lorsque le capot se déplace vers le haut, le levier n'est pas actionné.
L'embrayage servant à relier le moule au moteur est de préférence du type magnétique. L'arbre du moteur 71 est légè- rement conique et reçoit le moyeu 72 d'un disque d'embrayage 73 présentant sur sa faoe extérieure un certain nombre de bossages ayant en coupe une forme trapèzotdale, ces bossages faisant corps aveo le disque et étant au nombre de quatre dans l'exemple choisi. Chaque bossage forme le noyau d'une bobine 75 enroulée autour d'une pièce 76 dont la forme est telle qu'elle peut glisser sur le bossage, les bobines et les pièces 76 sont maintenues en place au moyen de plaques à rebords 77, butant contre les extrémités des bossages, le rebord s'étendant à l'extérieur des bobines et s'adaptant sur la périphérie du disque.
Cette plaque , ,présente une ou- verture correspondant à chaque bossage et chaque ouverture est fermée par une plaque 78, présentant une partie en suré- paisseur s'adaptant dans l'ouverture, ces plaques étant re- liées au disque par des boulons et des écroue 79. Les plaques 78 constituent des plaques d'usure interchangeables ou amovi- bles pour permettre l'accès aux bobines ou pour le remplace- ment. La plaque 77 est également amovible et les bobines, qui peuvent être composées d'environ 1250 tours de fil de cuivre N 20 Deltabeston, sont reliées en série, généralement à un circuit de courant continu à 220 volts ; elles consomment dans leur ensemble environ 3 ampères.
Deux anneaux collec- teurs en laiton 80 et 81 sont montés sur le disque et ils sont maintenus au moyen d'un manchon 83, s'adaptant sur le moyeu, et d'un écrou 84 vissé sur l'extrémité extérieure du manchon. Les anneaux collecteur* sont isolés les uns dea autres et par rapport au manchon, au disque et à l'écrou annulaire par un isolant indiqué en 82
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Deux balais 85-86 de construction courante coopèrent avec les collecteurs : ils sont portés par le carter du mo- teur au moyen d'axes 97.
Les paires de balais sont opposées l'une à l'autre, l'une des paires étant reliée au conducteur positif 87 du circuit, et l'autre au conducteur négatif 88, et elles sont opposées l'une à l'autre de façon à assurer le contact continu avec le collecteur.
Un commutateur 89 est interposé dans le circuit afin de couper ce dernier à volonté et les conducteurs 87,88 sont reliée à des conducteurs 90,91 du circuit d'alimentation, contrôlé par un commutateur 92, Une lampe de 240 volts, 50 watts, peut être branchée en dérivation sur le circuit 87-89 pour absorber la force contre-électromotrice provenant du flux résiduel, Lorsque le commutateur 89 est fermé, les bobines 75 sont excitées et les plaques magnétisées.
Le moule présente des rebords latéraux habituels 93 à l'extrémité en forme de douille,, et, afin d'obtenir un meilleur contact ma- gnétique entre le moule et le disque d'embrayage, une plaque 95 est montée à l'extrémité du moule et lui est reliée de façon amovible de façon à produire sa rotation et à empêcher le mouvement longitudinal du moule.
Une plaque 95 est prévue pour chaque dimension de moule, par exemple 100, 150, 200, 850 et 300 millimètres, respective- ment, Chaque plaque présente trois bras latéraux dont deux d'entre eux 96 forment des chevilles lisses destinées à s'en- gager dans des encoches de la collerette du moule, tandis que l'autre, qui s'engage également dans une encoche analogue, présente une tête 99 à son extrémité libre pour maintenir la plaque sur le moule, Il est évident que tous les bras pour- raient être identiques c'est-à-dire lisses.
La plaque est en contact avec toute la surface des plaques d'usure et forme un lien ferme et solide entre les éléments d'embrayage du
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moteur et le moule,
Le cylindre 40 qui commande toutes les opérations ci-ces- sus décrites, sauf celle de l'embrayage magnétique, est ali- menté par un fluide sous pression, généralement de l'eau prove- nant d'une source quelconque 100. Un tube 101 relie le cylindre 40 à un réservoir de pression 102, un robinet à trois voies 103, muni d'une manette 105, étant intercalé sur le tube entre le réservoir de pression et le cylindre. Un tube 104 relie la source de fluide au robinet et un by-pass 106 est dispose au- tour du robinet, ce by-pass étant muni d'un robinet 107 pour faire varier son débit. Le réservoir de pression porte un mano- mètre 108.
Un tube 109, muni d'on orifice calibré 111, relie le réservoir de pression à une chambre à flotteur 110, présen- tant un trop-plein 112 et un tube d'écoulement 113, muni d'un robinet, le trop-plein et le tube alimentant tous deux un con- duit de drainage commun 114. Un flotteur 115 est disposé dans le récipient, sa tige 116 étant guidée dans ses mouvements.
Lorsque le robinet à trois voies est ouvert pour admettre de l'eau dans le cylindre 40, une partie de cette eau traverse le by-pass, pénètre dans le réservoir de pression et, par le tube 109, se rend à la chambre à flotteur. Le débit étant supé- rieur à celui pouvant être évacué par le tube d'écoulement 113, le niveau de l'eau s'élève en soulevant le flotteur qui, au moyen de sa tige 116, actionne les commutateurs contrôlant le circuit du moteur.
Le fonctionnement de l'ensemble de la machine est le sui- vant : Lorsqu'une coulée vient d'être terminée, le moule étant au repos, et un nouveau moule étant en position pour pénétrer dans la machine, on actionne le robinet 103 pour admettre de l'eau dans le réservoir 40. Le plateau commence à s'élever et vient d'abord en contact avec les pistons 8 du capot, lequel s'élève avec le plateau. Après un mouvement verle haut du
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capot égal à environ la moitié de sa course, le plateau ren- contre les pièces 15 et, en poursuivant son mouvement, il provoque l'éjection du moule plein et l'introduction du moule à couler sur le berceau, Le déplacement en sens inverse du robinet provoque l'abaissement du plateau et du capot et la mise en place du moule à couler sur le berceau.
Le mouvement descendant du capot et du moule se poursuit pendant à peu près la moitié de la course descendante du plateau, le moule venant alors reposer sur le berceau et le dispositif de ma- noeuvre du moule, c'est-à-dire les éléments 13 et les organes qui lui sont associés, s'étant alors abaissés suffisamment pour laisser le moule libre de tourner. A ce moment, le mou- vement descendant du plateau est arrêté. Le commutateur 89 est actionné pour accoupler le moteur au moule et le moteur est mis en marche à vitesse lents A ce moment, le métal fondu est introduit dans la poche, la bielle 32 est mise en place et les organes sont prêts pour l'opération de coulée. L'dpé- rateur ouvre à nouveau le robinet 103, le plateau continue à descendre, la durée de ce mouvement étant contrôlée d'une façon bien définie.
Le capot vient reposer sur le berceau et recouvre complètement le moule, fonctionnant à partir de ce moment comme dispositif de sécurité. Le capot coopère avec des plaques latérales 140, de façon à entourer complètement le moule sur le berceau, ces plaques latérales étant fixées sur le bâti 1 et descendant à peu près jusqu'au niveau des rails 11 et 12. pendant ce mouvement de descente, la poche bascule et le métal se déverse dans le moule, tandis qu'à un instant dé- terminé de ce mouvement de descente du plateau, le fonctionne- ment du dispositif de contrôle automatique est mis en route.
La goulotte d'alimentation est d'une con truotion spé- ciale, réalisée de facon à répandre le métal sur la longueur
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du moule jusqu'à, son extrémité la plus éloignée, et cela dans un temps minimum et sans rejaillissement ni formation de va- gues. L'inclinaison du fond. de la goulotte est telle qu'elle donne au métal qui s'écoule une impulsion juste suffisante pour atteindre l'extrémité du moule voisine du moteur sous forme d'un courant de section sensiblement uniforme, la dis- tribution du métal venant du moule résultant de cette impul- sion. L'inclinaison est calculée suivant différents facteur tels que la longueur du tube, que le tube soit ou non du type à douille et à bride! et suivant le caractère et les constan- tes du métal fondu.
De préférence, le moule est incliné légè- rement vers le bas du coté du moteur, de façon à aider la distribution longitudinale, mais insuffisamment pour gêner la distribution périphérique pendant la rotation du moule. On a constaté en pratique qu'avec un métal d'une certaine fluidité et avec une longueur connue de tube, l'inclinaison de la gou- lotte peut être calculée de telle sorte que le courant de mé- tal pénétrant dans le moule atteigne la douille ou l'extrémi- té du moule voisine du moteur en un temps déterminé et sana rejaillissement, ce qui causerait des vagues et nuirait à, la bonne distribution le long du moule.
Le fond 135 de la goulotte est muni de garnitures amovi- bles 136 et 137, à l'endroit où. il est frappé par le courant sortant de la poche. Le fond de la goulotte présente la forme d'un are de cercle de sorte que la direction d'écoulement du métal venant de la poche est modifiée progressivement depuis une direction sensiblement verticale jusqu'à une direction à peu près horizontale, sans pour cela détruire l'uniformité du courant.
Grâce à la poche, disposée et actionnée comme dé- crit, le métal est amené progressivement et!sous forme d'un courant uniforme à la goulotte, la section du courant étant
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sensiblement la même depuis le début du déversement jusqu'à. la.
fin, et la hauteur de charge du métal restant sensiblement la même depuis le début jusque la fin, ce qui est un faoteur important, en combinaison aveo l'inolinaison du fond de la goulotte, L'impulsion donnée au métal fondu est telle que ce- lui-ci atteint un niveau uniforme aussi rapidement que possi- ble et on a constata en pratique qu'avec un métal du genre habituellement employé dans les opérations de coulée pratiquées par la demanderesse, une surface inclinée de la goulotte for- mée sur un arc de oerole de 60 centimètres de rayon remplit parfaitement les conditions recherchées pour la coulée de tubes de 4 m 80 de long, dans les différents diamètres.
Au- trement dit, le rapport entre la longueur du tube à couler et le rayon du cercle sur lequel est formée l'inclinaison est de 6 1. Ce rapport varie légèrement en sens inverse de la longueur du tube, et varie également avec les caractéristiques du métal.
On voit d'après la description qui précède que l'inven- tion concerne une nouvelle méthode perfectionnée de coulée centrifuge dans des moules à garnissage réfraotaire, dans la- quelle la charge est introduite à l'une des extrémités du mode, celui-ci étant sensiblement horizontal, avec une im- pulsion juste suffisante pour provoquer l'écoulement jusqu'à l'extrémité opposée et obtenir rapidement un niveau uniforme avant que le moule ne soit mis en rotation à une vitesse suffisante pour répandre le métal sur la paroi du moule.
Cette méthode comprend également une première phase pendant laquelle le moule tourne à une vitesse relativement lente, période pendant laquelle le métal atteint un niveau uniforme, et une seconde phase pendant laquelle le moule tourne à une vitesse relativement élevée, pour obtenir 1 distribution périphéique du métal sur les parois du moule, Toutes les
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opérations sont coordonnées de telle sorte que, par le simple déplacement d'un organe, c'est-à-dire le plateau, elles se pro- duisent automatiquement dans l'ordre voulu.
REVENDICATIONS
1 ) Un procédé de coulée centrifuge de corps creux dans un moule à garnissage réfractaire, caractérisé en ce qu'on introduit une charge de métal fondu à l'une des extrémités d'un moule sensiblement horizontal, immobile ou tournant lentement, aveo une impulsion juste suffisante pour provoquer l'écoulement du métal jusqu'à, l'extrémité opposée du moule et de façon à obtenir en un temps minimum un niveau uniforme dans le moule, sans rejaillissement ou formation de vagues.
2 ) Un procédé suivant 1 , caractérisé en ce qu'on donne au moule, dès que le métal y a atteint un niveau uniforme, une vitesse de rotation suffisante pour répandre le métal sur la paroi du moule.
3 ) Un appareil de coulée centrifuge, dans lequel une charge de métal fondu est amenée à un moule par une goulotte de déversement, caractérisé en ce que le fond de la goulotte présente une inclinaison telle que l'impulsion donnée au métal fondu est juste suffisante pour que le métal atteigne un niveau uniforme dans le moule en un temps minimum, et sans rejaillissement ou formation de vagues.
4 ) Un appareil de coulée centrifuge, dans lequel une charge de métal fondu est déversée d'une poche par une goulotte dans un moule disposé sur le berceau de l'appareil, caractérisé par un dispositifpour amener les moules sur le berceau d'un côté de celui-ci, et pour enlever les moules de l'autre coté du berceau.
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