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Procédé et dispositif pour le refroidissement des moules servant à la coulée centrifuge.
Il est connu que les moules servant à la coulée centrifuge, particulièrement les moules dans lesquels on coule des tubes ou pièces similaires dans des formes métalliques, directement, c'est- à-dire sans revêtement de sable, doivent être pourvu de dispositifs de refroidissement, de façon que, pendant le processus de coulée, on ne dépasse pas une température déterminée à la paroi intérieure du moule. De ce refroidissement dépend non seulement la durée d'exis.
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tence du moule, mais également la qualité de la pièce moulée, attendu que les conditions de refroidissement ont une influence réelle sur les qualités de la matière travaillée.
La présente invention concerne, d'une part, une disposition particulière de l'installation de refroidissement et, d'autre part, un procédé particulier dans l'application de ce dispositif de refroidissement, et aura pour but de réaliser, avec des moyens aussi simples que possible, un refroidissement particulier pour la pièce d'ouvrage, d'une façon assurée et d'une manière facilement réglable.
Il s'agit notamment d'un dispositif de refroidissement dans lequel la chaleur du moule est cédée à un liquide de refroidissement et, après chauffage, ce liquide est éconduit.
Les dispositifs connus utilisés pour un pareil refroidissene nt se laissent en réalité classer en deux groupes; datts le premier groupa, l'espace de refroidissement qui entoure la face extérieure des moules est entièrement rempli avec le liquide, alors que dans le deuxième groupe, l'espace de refroidissement entourant le moule est rempli d'air et de vapeur, cependant que le liquide de refroi- dissement est arrosé en jets sur la paroi du moule. Ces deux genres de refroidissements ont des avantages et des désavantages bien déterminés.
Dans le refroidissement par jets, cité en dernier lieu, existe par exemple l'avantage que l'effet de refroidissement est particulièrement réparti de façon uniforme sur l'ensemble de la surface du moule, et que l'effet de refroidissement ne peut être influencé par un coussin de vapeur. Les désavantages de ce genre de refroidissement résidant cependant, d'une part, dans une sensibilité particulière aux dérangements, car quand une tuyère est obstruée, on détruit immédiatement le refroidissement pour une partie déterminée de la surface du moule, et il en résulte des irrégularités dans le refroidissement et des tensions désavantageuses dans le moule et dans la pièce coulée;
d'autre part, il y a un désavantage en ce que l'espace de refroidissement se remplit des vapeurs de
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l'agent de refroidissement et que, de ce fait, l'espace de refroidissement doit comporter des recouvrements étanches à la vapeur, ce dont il résulte une construction compliquée; de plus, il est souvent nécessaire de monter des dispositifs de réglage pour la pression de la vapeur.
Le refroidissement par liquide pur et simple, dans lequel l'espace de refroidissement autour du moule est entièrement rempli du liquide de refroidissement, présente l'avantage vis-à-vis du refroidissement par arrosage, d'une construction simple et compacte; elle est, de ce fait, généralement préférée, mais elle présente encore dans les formes de réalisation connues jusqu'à présent des manquements certains. D'abord, il se produit dans le liquide de refroidissement des différences d.e température, du fait que le liquide, après son entrée dans l'enveloppe de refroidissement, se réchauffe immédiatement en quelque endroit du moule; quand alors ce liquide de refroidissement est amené en d'autres endroits de la paroi de refroidissement, il se fait alors qu'en cesendroits l'effet de refroidissement n'est plus le même qu'à l'endroit d'admission.
Il se produit ainsi toujours une répartition de la chaleur irrégulière et par conséquent défavorable et dans le moule et dans la pièce coulée. Un autre défaut réside en ce que les forces centrifuges qui se produisent lors de la rotation du moule tendent à éloigner le liquide de refroidissement de la paroi à refroidir; il en résulte, en quelques endroits de la paroi, des coussins de vapeur, qui réduisent en ces endroits la transmission de la chaleur en une mesure totalement insuffisante. La répartition entièrement irrégulière de l'effet de refroidissement produit des tensions considérables dans le moule de coulée, amène de ce fait souvent des fissures et le moule devient alors inutilisable d'une façon prématurée.
Les flexions du moule résultant des dif- frences de température produi tas sont déjà nuisibles pour le moula
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st pour la pièce coulée. De plus, le refroidissement irrégulier produit une influence telle sur les qualités de la matière de la pièce coulée que les parties différentesde cette pièce présentent des qualités différentes et principalement des duretés différentes.
.L'objet de la présente invention consiste donc à réaliser un dispositif de refroidissement qui écarte les désavantages des dispositifs connus et qui réunit effectivement les avantages des deux méthodes de refroidissement énoncées. Ce but est atteint par le fait que le moule est entouré d'une enveloppe de refroidissement entièrement remplie de liquide, à laquelle on amène le liquide par des conduits qui le répartissent sur toute la longueur et sur tout le contour de la surface extérieure du moule, ces conduits étant disposés de façon que l'agent de refroidissement admis soit dirigé en forme de jets,à travers des orifices séparés, sur la surface extérieure du moule.
Il se produit de cette manière, d'une part, une répartition entièrement uniforme de l'effet de refroidissement sur la surface entière du moule, et, d'autre part, par l'introduc- tion en forme de jets, on évite avec certitude le danger de produire des poches de vapeur. On réalise cependant en même temps une insen- sibilité élevée contre les dérangements, du fait que dans l'espace de refroidissement entièrement rempli avec le liquide, il se produit, même lors de l'obstruction d'une ou plusieurs tuyères d'admission, que chaque endroit de la surface du moule reste en contact avec le liquide de refroidissement et la pluralité de ces tuyères d'admis- sion assure toujours un mouvement permanent dans ce liquide, même quand quelques tuyères restent obstruées.
Une autre caractéristique du nouveau dispositif de refroidissement consiste en ce que l'écou- lement du liquide de refroidissement est opéré également à travers un réseau de conduits également répartis sur la surface complète de refroidissement, ce dont il résulte que le refroidissement propre est opéré uniquement par l'agent de refroidissement franchement amené et non pas d'une manière inégale, partiellement par l'agent de refroi-
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dissement frais et partiellement par cet agent déjà réchauffé. L'a- gent de refroidissement opère ainsi sur la totalité de la surface du moule à la température initiale, pour être éconduit, après ré- chauffage, immédiatement à proximité de l'endroit d'admission.
Le dispositif décrit permet également l'application d'un procé- dé de refroidissement particulièrement avantageux et qui constitue également une partie de la présente invention. Le nouveau procédé consiste en ce que, pour le refroidissement des moules, on fait usage dans le dispositif d.écrit d'un liquide qui possède un point d'ébulli- tion élevé et qui, lors de son entrée dans l'espace derefroidissement, a déjà été réchauffé à une température d'au moins 150 C. Ce liquide est alors éconduit à une température qui est encore en des- sous du point d'ébullition à la pression normale. Comme liquide de refroidissement on peut employer, par exemple, de la glycérine qui répond sans plus aux conditions susdites.
Par l'emploi du dispositif nouveau, il est ainsi rendu possible de maintenir le réchauffage d'ensemble de l'agent de refroidissement, lors de son'passage à travers l'espace de refroidissement, dans idintervalle de température en considération, et cela notamment en raison de ce que, dans le dispositif nouveau, l'agent de refroidissement introduit est directement amené à la surface du moule, et après enlèvement d'une quantité déterminée de chaleur, il est immédiatement éliminé, cependant que par un réglage de la quantité d'agent de refroidissement, l'augmentation de la température peut être limitée dans la mesure prédé- terminée, soit par exemple entre 30 et 50 C;
ceci est l'opposé dans toutes les installations connues, dans lesquelles l'agent de refroidissement doit encore opérer son effet après contact avec la surface du moule en d'autres endroits de celui-ci. Les avantages de l'emploi d'un liquide réchauffé préalablement dans le nouveau dispositif réside, en premier lieu, en ce que les différences de température qui se produisent dans le moule sont réduites considérablement, de manière qu'il en résulte une plus grande durée d'emploi du moule. Un autre avantage particulier consiste en ce que la pièce coulée peut être produite en une qualité particulière du fait qu'on peut réali-
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ser un refroidissement beaucoup plus ralenti au lieu d'un refroidisse- ment soudain et brutal. Ceci peut particulièrement être observé lors de la fabrication de tubes en fonte.
Il a été notamment constaté qu'un préréchauffage 'le l'agent de refroidissement à 150-200 0 peut suffire sans plus pour obtenir un tube en fonte grise à grains fins et dont seulement la paroi extérieure présente une dureté déterminée. Lors de la fabrication des tubes, il se fait notamment qu'en cet endroit où la fonte liquide arrive sur le moule, il se produit encore une plus haute température que celle du liquide de refroidissement, attendu que cet endroit est chauffé supplémentairement par le morceau de tube déjà constitué, par la conduction de chaleur à l'intérieur du moule. les tubes fabriques de cette manière n'ont plus besoin d'une recuisson coûteuse et de longue durée, tel qu'il était nécessaire jusqu'à pré- sent.
Il suffit d'un léger processus de chauffage au four à recuire pour enlever les tensions et peur écarter le faible trempage à la sur- face. Ce résultat fut confirmé par des expériences dans lesquelles on utilisé de la glycérine à une température- d'entrée d'environ 180 et une température de sortie d'environ 230 C
Pour lus ample explication de l'invention, des formes de réalisa- de ce dispositif de refroidissement tion/sont illustrées dans les dessins annexés.
Les figs.l, 3, 5 et 7 montrent des coupes longitudinales schéma- tiques, cependant que les figs.2, 4,6 et 8 montrent des coupes trans- versales correspondantes des quatre formes de réalisation particulières du dispositif de refroidissement.
Selon les figs.l et 2, il est disposé uniformément autour du moulede coulée, troistubes de guidage 1 pour l'amenée du liquide de refroidissement, et des tubes de guidage 2 pour l'écoulement de ce li- quide. Les tubes sont maintenus par une pluralité d'anneaux 4 dans leurs positions respectives, particulièrement en vue des efforts ré- sultant du processus centrifuge. Il est toujours disposé un tube d'ad- Amission et un tube d'époulement l'un à côté de l'autre, et sur toute
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leur longueur ils sont mun is d'orifices 5, situés l'un près de l'autre, pour le passage du liquide de refroidissement. Les orifices dans les tuyaux d'alimentation sont disposés et dimensionnés de fa- çon telle que le liquide est amené sous forme de jets sur le moule et notamment dans une direction tangentielle.
Par cette direction tangentielle des jets, on réalise , même lors de l'arrêt du moule, un arrosage sans aucune interruption. L'amenée du liquide de refroi- dissement est indiquée par la flèche a et le liquide pénètre alors immédiatement dans le canal annulaire fixe 6, et de là dans les tubes d'alimentation séparés 1. Inversement, le liquide de refroi- dissement débita par les tubes 2 est à nouveau collecté dans un canal annulaire 7, pour être évacué dans la direction de la flèche b. 8 désigne les rouleaux sur lesquels tourne le moule rotatif en même temps avec le dispositif de refroidissement.
Dans les fige.3 et 4, les conduits d'amenée 7 sont uniformément répartis autour du moule, tout comme dans l'exemple précédent. L'é- coulement du liquide de refroidissement cependant s'opère ici, non des conduits séparés, mais à travers à travers/des ouvertures prévues dans une enveloppe entourant les conduits d'amenée. Le liquide entre ainsi, dans la direction de la flèche a, directement dans le canal annulaire fixe 8, ensuite dans les conduits d'amenée et à travers les trous 9 en guise de tuyères prévus dans ces tubes, pour occuper ensuite l'espace 10 et la surface extérieure du moule 11. L'écoulement à partir de l'espace annulaire a lieu travers les nombreux petits orifices 12 qui sont prévus dans l'enveloppe qui entoure l'espace 10.
A travers ces ori- fices 12, le liquide d'écoulement arrive dans l'espace annulaire ex- térieure 13, d'où il sort à travers les trous 14, vers le canal annu- laite fixe 15, afin d'être évacué dans la direction de la flèche d.
Selon les fige.5 et 6, lesconduits d'amenée pour le liquide de refroidissement sont pratiqués dans un corps tubulaire commun 16; des canaux séparés 17 le liquide sort à travers les nombreux petits
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trous 18, pour remplir l'espace 19, où les jets séparés atteignent le Loule 20. L'écoulement du liquide a lieu à travers les nombreux canaux sépares 21 qui sont prévus dans le corps tubulaire 16 dans une direction sxiale et laissent écouler le liquide par l'espace annulai* 22. L'expulsion subséquente a lieu à travers les orifices 23 prévus dans le canal annulaire fixe 24, et de là dans la direction de la flèche e.
Dans la forme de réalisation selon les figs.7 et 8, il est montré que selon l'invention des formes de réalisations sont également possibles dans lesquelles seul la moule propre 27 soi t uniquement rotatif cependant que le dispositif de refroidissement reste immobile.
Dans l'exemple illustré dans ces figures, le liquide de rafroidissement est amené dans la direction de la flèche f, pour être distribué à travers les tubas séparés 25 et être évacué à travers les tubes 26; ces tubes séparés sont maintenus par le fond du tube 28 et possèdent des ouvertures 29 pour le passage du liquide. Les tubes séparés 25 montrés dans la fig.8 sont raccordés au conduit d'amenée commun 30 et les tubes 26, au conduit également commun 31.
Les exemples montrent sans plus que d'autres formes de réalisation sont également possibles pour la mise en pratique de ltinvention la réalisaticn n'offrant aucune difficulté après'les explications données ci-devant.
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R e v e n à 1 c a t 1 o n s.
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