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La présente invention concerne le traitement de l'argile en vue de la fabrication des corps céramiques, tels que les isolateurs de porcelaine.
Dans la fabrication des corps céramiques, on peut faire appel à deux procédés généraux, l'un par coulée et l'autre par conformation au moyen de moules, de tours et autres machines analogues. La présente invention concerne particulièrement le second procédé.,
La première phase consiste à moudre des matières relativement sèches, telles que l'argile, le feldspath, le flint et analogues, et à ajouter
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une quantité d'eau suffisante soit en même temps soit plus tard, pour constitua* une masse fluide qui est connue sous le nom de barbotine d'argile.
Pour retirer la lignite et d'autres impuretés de cette barbotine d'argile, celle-ci est refoulée à travers des filtres à mailles très fines, et pour obtenir un nettoyage ou filtrage complet, la pâte doit être très fluide, circonstance entraînant la nécessité d'une teneur en eau élevée par rapport aux ingrédients solides*
Apres'filtrage, la pâte est envoyée dans un filtre-presse pour retirer l'excès d'eau, en laissant une masse plastique qui passe ensuite par des pétrins ; elle est malaxée ou travaillée à la main, et placée enfin dans des moules pour recevoir la conformation finale d'isolaturs. au moyen de pistons compresseurs et analogues, la faorication étant poursuivie par le séchage, l'é- maillage et la cuisson des isolateurs ou d'autres articles céramiques.
Une grande difficulté consiste en ce qu'il n'est pas pratique, au peint de vue commercial, de fabriquer des isolateurs ou analogues en partant d'argile plastique contenant plus de 22 à 26% d'eau, et qu'il est également impraticable de filtrer la pâte et de mélanger convenablement les ingrédients dans les conditions ordinaires, à moins que la teneur en eau dans le mélange préliminaire n'atteigne 50 à 605.
D'une étude attentive de ces faits, il résulte'que le facteur né- cessitant trois phases très coûteuses dans la fabrication des masses d'argile, à savoir le filtrage, le pétrissage et le malaxage, est dû à l'eau en excès in- troduite au début du traitement. En outre, l'argile produite par les procédés ordinaires n'est pas uniforme, en raison des variations dans les diverses four- nées.
On a essayé certaines substances, sels ou autres, qui, étant addi tionnées à des mélanges d'argile et d'eau, augmentent notablement la fluidité du mélange, c' est-à-dire que le mélange atteint la même fluidité avec une quan- tité d'eau beaucoup plus faible*
Ce résultat peut être obtenu par addition d'une proportion appro- priée de carbonate de soude, de silicate de soude, d'hydrate d'ammoniaque, de soude caustique, d'oxalate de soude et d'un très grand nombre de substances a- nalogues dont chacune a une action semblable à celle d'une réaction chimique, étant donné que l'alcali est fixé comme s'il était combiné avec une partie de
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l'argile ou de la substance argileuse.
L'effet physique de la réaction est que les particules d'argile deviennent beaucoup plus petites par désintégration des masses plus grandes en particules individuelles. En outre, l'action chimique entraîne la libération d'une partie de l'eau des particules d'argile elle-même, et cette eau libérée augmente la fluidité- Cotte réaction entre l'alcali et l'argile colloïdale et acide est généralement désignée par "défloculation", c'est-à-dire une opération inverse de la coagulation.
On a utilise cette réaction connue pour fabriquer la céramique par le procédé de coulée, car il est possible de traiter une pôte d'argile con- tenant une proportion d'eau suffisante pour la coulée et pour augmenter sa flui- dité, de façon que les phases préliminaires de filtrage et d'autres opérations de nettoyage puissent être facilement exécutées.
Mais la pâte d'argile qui a été défloculée ne possède qu'une fai- ble palsticité et ne possède pas la qualité de malléabilité, ce qui empêche d'employer de l'argile traitée de cette façon pour fabriquer les isolateurs ou d'autres masses céramiques, par les procédés de moulage ou par les autres pro- cédés de conformation nécessitant la plasticité de la masse d'argile.
C'est en tenant compte de ces diverses considérations qu'on a été conduit à concevoir les perfectionnements objet de la présente invention, qui couvre en premier lieu un procédé pour restituer la plasticité aux pâtes d'argile préalablement défloculées
Ce procédé permet de restituer de la plasticité à une pâte d'ar- gile pràlablement défloculée au moyen d'une réaction chimique retardée, grâce à laquelle la présence de l'agent de défloculation est supprimée ou neutralisée de manière que l'argile reprend son étant naturel ainsi que ses propriétés plas- tiquée.
L'invention consiste à ajouter, à une pâte d'argile défloculée, après le filtrage ou un autre traitement, un corps chimique capable de neutra- liser l'action défloculante- La nature de la matière précise utilisée et les quantités doivent nécessairement dépendre du caractère et de la proportion de l'agent de défloculation préalablement employé-
Mais l'agent de défloculation est généralement un alcali et peut
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être l'un quelconque des corps mentionnés ci-dessus, d'où il résulte que l'a- gent de refloculation doit être une substance capable de former une combinaison et de neutraliser l'agent de défloculation et de surmonter son action déflocu- lente.
Il est très probable que le sel, ou toute autre substance convenable à utiliser, dépend de l'alcali particulier, mais le choix peut être fait facile- ment par l'application au problème des lois courantes de la chimie.
Dans l'exécution pratique de l'invention, un sel ou une autre sul stance de caractère convenable et en proportion convenable, est ajouté à une pâte d'argile péalablement défloculée et mélangé intimement avec celle-ci pour effectuer la neutralisation retardée de l'action défloculante dans toutes les parties de la masse fluide.
Les moyens correspondants seront* décrits dans la suite d'une façon détaillée.
Ensupposant que la pâte d'argile défloculée soit soumise à l'ac- tion d'un sel capable de réagir avec une matière défloculante quelconque, l'ac- tion de l'agent défloculant est neutralisée, et il est transformé en une suos- tance incapable d'influencer l'argile colloïdale: après quoi, celle-ci reprend sa caractéristique naturelle de plasticité, de sorte que, lorsqu'elle est in- troduite dans un moule ou up autre support approprié, elle peut être moulée par compression, formée sur un tour ou analogue, ou traitée autrement, de la môme façon que l'argile sortant d'un pétrin, et de plus, il en est ainsi même après l'écoulement d'une certaine durée assez considérable.
On obtient de bons résultats en faisant appel à un agent reflo- culant comprenant une demi-partie de sulfate de chaux et unedemi-partie de ciment Portland, maintenu en suspension dans un corps organique tel que le ké- rosène. Ce mélange est de préférence préparé de façon à recevoir la même densi- té spécifique que la pâte d'argile, et des expériences ont nermis de constater qu'environ 0,1% en poids de ce mélange est nécessaire pour refloculer convena- blement l'argile.
On suppose que le kérosène entoure les petites particules de sulfate de chaux et de ciment, et en conséquence retarde l'action floculante, lorsque cette matière vient en contact svec la pâte d'argile.
Une floculation à peu près instantanée ne parait pas donner des résultats aussi avantageux qu'une action retardée; en effet, on suppose qu'au
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cours de la période prolongée, il y a plus de probabilité que toute l'argile soit attaquée ou entre en réaction, ce qui entraîne la formation d'une masse plus homogène.
Les avantages de ce procédé sont nombreux un premier avantage consiste en ce que l'argile contenant réellement un pourcentage d'eau relati- vement faible, ne dépassant pas la quantité d'eau admissible pour la fabrica- tion de masses céramiques, peut être rendue suffisamment fluide pour permet- tre le filtrage, et que d'autre part, en raison de sa faible teneur en eau, elle ne doit pas nécessairement être soumise à l'action de filtres*presses au analogues.
Un autre avantage consiste en ce que la nécessité de malaxer ou de traiter manuellement la pâte est entièrement supprimmée, ce qui diminue le travail et le temps nécessaires pour le traitement et fournit une masse plus homogène*
Pour mieux faire comprendre ces explications, on peut indiquer que les palettes rotatives d'un malaxeur ou d'un pétrin exercent une action coupante sur la masse d'argile et que, même si l'argile est ultérieurement travaillée, par exemple par pétrissage à la main, il existe encore une tendan- ce à la formation de feuillets pouvant fréquement entraîner des fêlures ou des brisures de la pâte céramique après l'achèvement de sa préparation et pen- dant qu'elle est chauffée ou cuite dans un four- Du fait que l'usage d'un pétrin n'est pas nécessaire,
il est clair que le présent procédé entraîne la production d'une argile de qualité supérieure et dépourvue de tels défauts.
Les explications précédentes permettent d'apprécier qu'on obtient un traitement de l'argile réduisent notablement le prix de revient, en raison de la réduction du temps et du travail nésessaires pour préparer l'argile et la rendre propre aux travaux de plongée ou de moulage.
Par un choix judicieux des agents de défloculation et de reflo- culation, et par l'exercice de soins spéciaux au sujet du choix des quantités nécessaires, il peut âtre possible de commander ou de surveiller le retour de l'argile à son état plastique, et dans certains cas, il peut être avantageux de retarder ou d'accélérer ce retour, suivant les circonstances.
Pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, un fait appel à des récipients appropriés dans lesquels la pâte défloculée est pompée ou versée, r
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et dans lesquels l'agent de refloculation est introduit en vue de rétablir la plasticité du mélange. Ce procédé de fabrication n'est pas très pratique en raison de son caractère très intermittent.
Ceci posé, la présente invention offre une machine perfectionnée pour exécuter le procédé décrit ci-dessus, de manière continue au lieu que ce soit le manière intermittente ou par fournées.
Grâce à la machine objet de l'invention, la pâte d'argile déflo- culée peut être pompée d'un réservoir et reçoit par introduction une certaine proportion déterminée à l'avance d'un agent de refloculation, tout en étant en mouvement; d'autre part, des moyens sont prévus pour effectuer un mélange mi- nutieux de l'agent de refloculation et de la pâte d'argile, de façon que tou- tes les parties de cette dernière soient soumises à l'action chimique de cet agent et qu'à la sortie de la machine, la pâte reprenne sa plasticité naturel- le dont le degré dépend nécessairement de la teneur en eau
Suivant une autre particularité de l'invention, la machine est munie de moyens grâce auxquels la proportion de l'agent refloculant peut être variée en fonction de la teneur en eau de la pâte défloculée,
de la nature et de la puissance des agents chimiques utilisés pour la défloculation et la re- floculation, et d'autres conditions.
La machine conforme à l'invention comporte simultanément des moyens de pompage et des moyens d'agitation ou de mélange, les moyens de pom- page comportant des dispositifs ou groupes agissant respectivement sur la pâte défloculée et l'agent de refloculation, et étant de préférence synchronisée pour maintenir constamment la proportion appropriée de pâte et de substance chimique, tandis que la machine est en marche continue.
L'invention offre aussi un mécanisme de fabrication simple et économique, d'usage facile, d'action positive, de service durable et consti- tuant un perfectionnement sensible.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple, et dans lesquels :
La Figure 1 représente en élévation latérale, la machine complè- te, avec des parties retirées et des parties en coupe.
La Figure 2 est une coupe longitudinale'verticale du dispositif de pompage pour l'agent de refloulation @
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La Figure 3 en est une élévation latérale prise perpendiculai- rement à la Figure 1.
La Figure 4 est une coupe de détail prise à travers le disposi- tif mélangeur, approximativement suivant la ligne 4-4 de la Figure 1.
La Figure 5 est une coupe transversale prise suivant là ligne
5-5 de la Figure 4.
La machine représentée aux dessins comprend unepompe priucipala désignée dans son ensemble par le numéro de référence 10. Cette pompe peut être d'un type quelconque, et notamment du type des pompes foulantes ,de façon à aspirer une pâte d'argile défloculée d'un réservoir, par un tuyau 11, et à la décharger, par un tuyau 12, vers le dispositif mélangeur désigné dans son ensemble par 13.
Avec cette pompe principale 10 est associée une seconde pompe 14 représentée en détail sur les Figures 2 et 3 et comprenant un bâti de base 15 formé de chambres de valves 16 et 17; avec la chambre 16 communique un ca- nal 18 communiquant aussi, à travers une lumière 19, avec la chambre 17.
Un canal d'entrée ou d'admission, désigné par 20, communique avec le canal 18 par l'intermédiaire d'une lumière 21, et à ce canal est relié un tuyau d'admission 22 venant d'un réservoir approprié contenant la substance chimique pour neutraliser l'agent défloculant présent dans la pâte d'argile à. traiter.
La lumière 21 est fermée normalement par une valve formée par le clapet à bille 23 fixé en place au moyen d'un élément de maintien 24. A la partie supérieure de la lumière 19 repose une bille analogue 25, aqui comman- de le passage entre la lumière 19 et le canal de sortie 26 communiquant avec la chambre 17. Un tuyau d'échappement 27 se dirige du canal 26 vers le dispo- sitif mélangeur 13 où il pénètre d'une faon qui sera décrite en détail.
Le mécanisme à pompe comprend aussi un corps de pompe 28 monté à. l'intérieur du bâti 15 et dont l'alésage communique avec le canal 18. A l'in- térieur du corps de pompe 28 se déplace un piston plongeur 29 muni d'une gar- niture appropriée et pouvant recevoir un mouvementnaltoratif, de manière quel- conque, et représenté ici comme traversant une couverture 30 à bord biseauté ou arrondi dans l'anse 31 d'un étrier 32 relié, par un axe 33 formant charnière, à un disque robatif 34 supporté par un arbre 35 entraîné par exemple au moyen d'une courrie 36 passant sur une poulie 37
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L'extrémité supérieure du piston plongeur est filetée et est munie de deux écrous 8Çet 39 pouvnnt être ajustés pour faire varier l'amplitu- de du mouvement longitudinal,
c'est-à-dire la course du piston, au cours de chaque tour du disque b4.
On pourrait prévoir une manivelle ou son équivalent, avec un sys- t@me de réglage pour faire varier la course, dont résulte la quantité effecti- ve, et en conséquence la proportion de l'agent refloculant devant être ajoutée à la pâte et mélangée avec elle-
Le dispositif mélangeur 13 comprend une base 40 sur laquelle est placé un cylindre 41 à axe horizontal. Une extrémité du cylindre est munie d' un palier 42 formé par un manchon épais et fermé par un chapeau 43 muni d'une ouverture centrale.
L'autre extrémité porte un dispositif à tuyère 44 muni d'une ouverture 45 de préférence tronconique. Avec un côté du cylindre, est relié un tube Venturi 46 assemblé par un raccord 47 avec le tuyau de sortie 12 de la pâte. Le tuyau de sortie 27 pour l'agent refloculant est relié au tube Venturi et se décharge dans ce dernier.
A l'intérieur du'cylindre 41 s'étend longitudinalement un arbre 48 supporté sur une grande partie de sa longueur par le palier 42, dans lequel il tourillons; cet arbre 48 est agencé pour tourner et il est muni, à son ex- trémité saillante, d'une poulie 49 pouvant être entraînée par une courroie 50.
A l'intérieur du cylindre, l'arbre 48 porte des organes d'agi- tation pouvapt être constitués par un manchon 51 fixé sur l'arbre et muni de lames ou palettes 52 disposées de préférence en relation étagée ou alternante avec des éléments fixes 53 pouvant être constitués par des tiges faisant sail- lie à l'intérieur du cylindre, depuis l'extérieur*
Au cours du fonctionnement de la machine, la pâte d'argile préa- lablement défloculée est pompée dans le mélangeur 13 au moyen de la pompe prin- cipale 10. En même temps, la pompe auxiliaire 14 aspire d'un réservoir appro- prié, l'agent chimique de réfloculation destiné à être introduit dans la pâte d'argile, pour neutraliser l'agent de défloculation qu'elle peut contenir, de sorte que la plasticité normale de l'argile est alors rétablie.
La pompe 14 est un appareil simple, et lorsque l'arbre 35 est mis en rotation, en entraînant avec lui le disque 34, l'étrier 32 reçoit un
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mouvement oscillatoire et imprime au piston 29 un mouvement alternatif dont la course dépend de la distance comprise entre les écrous 38 et 39; ceux-ci sont ajustables, en vue de varier la course du piston, pour approprier celle-ci à la proportion désirée d'agent chimique par comparaison au volume ou au débit de la pâte d'argile devant être plastifiée de nouveau.
Les valves 23 et 25 fonctionnent de manière courante, la valve 23 s'ouvrant lors de la course ascendante du piston, et la valve 25 lors de sa course descendante-
L'agent chimique, refoulé à l'extérieur dans le tuyau 27, par la pompe 14, pénètre dans le courant d'argile plastique au tube Venturi 46, puis la pâte d'argile avec l'agent chimique p@ètre dans le cylindre 41 du dis- positif mélangeur.
La rotation de l'agitateur 51 entraine les lames ou palettes 52 coopérant avec les éléments fixes 53 , cela mélange complètement l'agent chi- mique avec la pâte d'argile, de façon que l'agent défloculé présent dans celle- ci est soumis à l'action chimique et neutralisé par la substance introduite par la pompe 14 et le tuyau 27.
A la suite de la neutralisation de l'agent défloculant, l'argile reprend son état plastique naturel, de sorte que l'argile, chassée par la tuyère ou ajutage 44 ou l'ouverture 45, peut être traitée de la même façon que l'argile prise d'un pétrin.
Mais l'argile traitée de la manière décrite présente l'avantage de ne pas nécessiter de travail manuel, comme il est nécessaire, à l'heure actuelle, pour éliminer les feuillets créés par les palettes de mélange dans un pétrin-
En d'autres termes, l'argile sortant du mélangeur est prête à être placée à l'intérieur des moules pour une compression suoséquente ou d'au- tres traitement subis dans la fabrication d'isolateurs de porcelaine.
Il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives, et qu'on peut s'en écarter sans pour cela sortir du cadre de l'invention.