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sous le bénéfice de la Convention Internationale du 20 Mars 1883. formée par Société Anonyme des Houillères de la Haute Loire, Industrielle, LE GROSMENIL (Haute Loire) France, pour: PERFECTIONNEMENT AUX PRESSES A CYLINDRES AVEC MARQUES
POUR BOULETS DE CHARBON ET AUTRES AGGLOMERES. faisant l'objet d'un brevet d'invention déposé en France en date du 10 Mai 1933 et accordé sous le N 755.363.
L'invention décrite ci-dessous a pour objet un perfectionnement aux presses pour boulets de charbon,.et pour tous autres agglomérés, qui sont constituées par deux cylindres à alvéoles égaux tournant l'un contre l'autre, en sens inverse, à la même vitesse, et dont les alvéoles de moulage comportent une marque destinée à s'imprimer, en creux ou en relief, sur les boulets.
Lorsqu'on alimente de telles presses avec un mélange de charbon menu et de brai ayant les proportions, la température l'humidité, .... qui sont le plus généralement admises pour les presses du même type n'ayant pas de marque dans leurs alvéoles, on constate que, pour peu que la marque ait une
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hauteur et une largeur importantes, presque tous les boulets sortent cassés, tous de la même façon.
On remédie actuellement à cet inconvénient en augmen- tant le dosage du brai pour rendre la pâte plus plastique, mais -cela est coûteux et entraîne des difficultéx pour la distribution de la pâte.
La présente invention a pour but de permettre l'uti- lisation de la pâte normale, dans les conditions habituelles, avec les presses à alvéoles pourvues de marques, même lorsque la hauteur et la largeur de la marque sont importantes, et quelle que soit la position de la marque dans l'alvéole.
Elle est caractérisée par le fait que l'on donne une dépouille convenable au bord supérieur ou inférieur de la marque, suivant que celle-i est en relief ou en creux sur l'alvéole.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et repré- senté aux dessins annexés, une forme de réalisation de l'invention et fourni les explications et schémas nécessaires pour bien faire comprendre l'effet de la caractéristique ci-dessus.
La figure 1 représente la région de moulage d'une presse à deux cylindres à alvéoles avec marque en relief sur l'alvéole du type habituel, en coupe perpendiculaire aux axes des deux cylindres.
La figure 2 représente, en coupe analogue, la section d'un boulet ele composition normale ayant subi la cassure dans une telle presse.
Les figures 3 à 7 sont des schémas explicatifs.
Les figures 8 et 9 représentent une alvéole de moulage, soit avec marque en relief sur l'alvéole, soit avec marque en creux sur l'alvéole, du type suivant l'invention.
La presse (figure 1) est fonstituée par deux cylindres 1 et 2, presque tangents, dont la ligne des centres est la droite 3, 4. Ces deux cylindres tournent en sens inverse, suivant les flèches 5, 6 à la même vitesse. Les surfaces des deux cylindres sont creusées d'alvéoles de moulage se correspondant 7.7' -8.8' 9.9'.. La pâte d'aggloméré arrive en 10, à la
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partie supérieure, entre les cylindres. En 7.7', les deux demi-alvéoles se remplissent; au fur et à mesure qu'elles s'approchent de la ligne des centres 3.4, la cavité de moulage se resseree et occupe son volume minimum lorsque les deux régions 11,11' les plus profondes des alvéoles, c'est à dire les points de ces alvéoles les plus rapprochés du centre du cylindre, sont sur la ligne des centres 3,4.
En 8.8', la matière de l'aggloméré est à sa compression maxima et se solidifie. Au-dessous de la ligne des centres 3,4, les deux demi-alvéoles s'écartent en 9,9' du boulet 12 qui vient d'être moulé en 8,8', et ce boulet tombe dès que l'écartement est suffisant, l'attache 13 avec le boulet supérieur se rompant d'elle-même.
La marque, par exemple en relief sur l'alvéole, est constituée par une saillie 14,15 dont les bords ont jusqu'ici une pente assez raide grossièrement perpendiculaire à la surface de l'alvéole ; cettesaillie a sa plus grande dimension généralement disposée dans le plan de la figure 1.
Ayant constaté que la rupture des boulets 12 (fig.2) se produisait uniquement dans le cas d'une marque large et toujours suivant un plan 16,17 partant du bord 16 de l'empreinte (bord supérieur si cette empreinte est en creux dans le boulet) pour aboutir à peu près au sommet en 17,' l'auteur de la présente invention a établi et vérifié par l'expérience l'explication duivante de ce phénomène.
Les boulets, dans la presse, cheminent suivant la verticale 18,19 formant la tangente commune aux deux cylindres, perpendiculaire à la ligne 3,4 des centres. C'est évident par raison de symétrie. Cela est vrai même si les alvéoles comportent une marque 14,15. En effet, si l'on fait passer dans une presse à alvéoles mar quées, avec l'aggloméré, un léger treillage métallique, on constate qu'il sort sans déviation ni déformation et que les boulets dont il forme le plan médian le recouvrent sans aucune discontinuité.
On
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peut donc considérer chaque boulet 12 comme invariablement lié à cette droite 18,19, et, d'autre part, il est bien évident que cette droite descend de longueurs égales à la longueur des arcs des circonférences extérieures 20,20' des deux cylindres avec lesquelles elle vient successivement coïncider.
Il en résulte que, si l'on trace (figure 5) le cercle 20 extérieur du cylindre (de gauche par exemple), on peut étudier le mouvement relatif du boulet 12, par rapport à son alvéole 9, particulièrement au moment de son démoulage en supposant ce cercle immobile et en faisant rouler, sans glisser, sur lui la tangente 18,19, basculant par le haut vers la gauche et entraînant avec elle le boulet. On supposera par exemple que, pour les positions respectives 9,12 de l'alvéole et du boulet représentées, le point de contact de la tangente 18,19 avec le cercle 20 est en 21 ; sait que, pour le mouvement de roulement de cette tangente et de tout point qui lui est lié, le centre instantané de rotation se trouve précisément en 21.
Si donc on considère un point quelconque 22 de la surface du boulet 12, la trajectoire de ce point sera une courbe normale, au point 22, au rayon 21,22. Le point de contact de la tangente 18,19 venant ensuite en 23,24..le point 22 de la surface du boulet décrira la courbe 22,25,26.. telle qu'en chacun de ses points 22,25,26.., elle aoit normale au rayon correspondant 21,22- 23,25 - 24,26..
Pour que le démoulage du boulet dans la région d'interpénétration de la marque 14,15 soit possible, il faut donc que toutes les surfaces de l'alvéole qui pourraient donner lieu à des accrochages soient, au moment du décollage, à l'extérieur des trajectoires des points correspondants du boulet. Soit, par exemple (figure 6), une surface d'accrochage 27,28 de la marque de l'alvéole, le centre instantané de rotation étant, en ce moment, en 29. Il faut que la surface 27,28 soit entièrement à l'extérieur de toutes les trajectoires 27,27'- 30,30' - 31,31'.. normales aux rayons 29,27 - 29,30 - 29,31..
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ou, à la limite, qu'elle se confonde avec le cercle de centre 29 et de rayon 29,27. C'est le cas de la surface 27,28 représentée.
Ce serait à plus forte raison le cas d'une surface à plus grande dépouille telle que 27,28'. Il va de soi que l'on ne pourrait pas adopter un profil irrégulier tel que 27,28", même extérieur à 27,28, car la condition indiquée plus haut ne serait pas remplie pour toutes les régions de cette surface, notamment pour la région 32,33.
Il est facile de se rendre compte quelles sont les arêtes de la marque qui peuvent produire des accrochages.
Aux figures 3 et 4, on a représenté une marque 34, en relief sur l'alvéole, et une 35 en creux sur l'alvéole, produisant des empreintes inverses dans le boulet. Le boulet, on l'a montré, descend verticalement, suivant la flèche 36; l'alvéole se déplace circulairement avec le cylindre, donc au moment du démoulage, suivant une flèche 37 inclinée par le bas vers la gauche pour le cylindre de gauche, qu'on a représenté portant les marques. On voit immédiatement que., pour l'empreinte 34 en relief sur l'alvéole, l'accrochage se produit au bord supérieur (c'est ce qui explique la position de la cassure 16,17 représentée en figure 2) et, pour l'empreinte 35 en creux sur l'alvéole, l'accrochage se produira au bord inférieur.
La caractéristique essentielle de l'invention consiste donc, comme on l'a dit au début de la présente des- cription, à donner une dépouille convenable au bord supérieur ou inférieur de la marque, suivant que celle-ci est en relief ou en creux sur -l'alvéole. (Il n'y a pas intérêt à trop accentuer la dépouille: le démoulage en serait facilité, mais les marques ainsi obtenues donneraient des empreintes peu nettes et seraient vite usées).
On va indiquer maintenant comment on peut prati- quement déterminer la dépuoille limite, c'est à dire le cercle de centre 29 auquel la courbe 27,28 du bord d'accrochage de la marque (figure 6) doit être extérieure,
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Oe centre instantané de rotation est, comme on l'a dit, le point de contact 21 de la tangente 18,19 (figure 5), c'est à dire le point de contact des deux cylindres. Il faut connaître sa position par rapport à l'alvéole en démoulage à l'instant où se produit le décollement du bord d'accrochage de la marque.
Supposant le problème résolu, on a représenté en figure 7 les deux cylindres 20,20', en contact en 21, suivant la ligne des centres 3,4 et une alvéole en trait plein 38 supposée dans la position où se produit le décollement de l'arête d'accrochage de sa marque située en 39. Si on considère la position suivante, infiniment voisine, 38', en trait pointillé, de cette alvéole, à la suite d'une rotation infi- niment petite des cylindres, la partie du boulet située au-des- suus du plan horizontal 39 a déjà quitté les parois de l'alvéole et par conséquent ne change plus de forme, ni de volume; la partie du boulet située au-dessus de ce plan horizontal 39 peut encore se déformer légèrement, mais sans changer de volume; elle passe de la position 38,39 à la position 38',39'; ces deux volumes doivent être égaux.
Le volume considéré se compose des régions comprises à l'intérieur des alvéoles et de celui compris entre les cylindres 20,20' supposés à surface continue, sans alvéoles. Si l'on néglige, pour les régions considérées, le vide entre le boulet et les alvéoles provenant du décollement qui commence à se produire dans le plan 39, les volumes du boulet compris dans les deux demi- alvéoles restent les mêmes; le volume entre les deux cylindres a été augmenté, en bas, du petit volume (hachuré) 40 et diminué, en haut, du petit volume hachuré 41.
Pour qu'il n'y ait pas de variation du volume total, il faut donc que ces deux petits volumes soient égaux, c'est à dire que les deux trapèzes curvilignes qui en sont la section sur le plan de la figure soient égaux; or, ces trapèzes ont évidemment même hauteur, correspondant à la rotation infiniment petite des deux cylinlres; ils doivent avoir même largeur, c'est à
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dire être situés à la même distance du point de contact des cylindres 21.
Il en résulte que le décollement de l'arête d'accrochage 39 se fait lorsque ce point et le sommet 41 du boulet sont à égales distances du point de contact 21, c'est à dire que, pour l'arête d'accrochage 39, le centre instantané de rotation, qui est le centre du cercle formant la limite de la courbe de dépouiller est, sur la circonférence génératrice du cylindre, au milieu de l'arc de cette circon- férence compris entre le sommet de l'alvéole et l'extrémité du rayon (qu'on peut confondre avec l'horizontale, vu la grandeur du rayon du cylindre à alvéoles) passant par l'arête d'accrochage.
Une alvéole à marque, suivant l'invention, est représentée en figure 8, dans le cas d'une marque en relief, et en figure 9, dans le cas d'une marque en creux. L'arête d'accrochage 42 est pourvue d'une dépouille convenable 42,43 dont la courbe limite est le cercle de centre 44 situé à égale distance du sommet 45 et du rayon 46 passant par le point 43.
Bien entendu, la plasticité de la pâte permettrait d'employer une marque dont l'arête d'accrochage aurait une dépouille légèrement moins prononcée, profilée suivant une courbe intérieure à ce cercle limite, mais s'écartant peu de celui-ci. L'invention s'applique donc à tous les profils voisins du profil limite établis suivant les principes posés dans la présente étude.