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Machine pour la coulée centrifuge diz
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tuyaux de petit diamètre et tuyaux obtenus'?'-' Demande de brevet Français du 23 Décembre 1943 en sa faveur.
.Dans la coulée centrifuge de tuyaux au moyen de dispositifscomprenant un canal d'amenée de métal liquide, devait se déplacer à l'intérieur d'une coquille en rotation, il faut d'après les procédés connus, que ce canal soit fixé en porte-à- faux pour qu'à aucun moment un point quelconque de sa surface extérieure ne puisse venir en contact/avec la surface intérieure de la coquille.. En effet, étant donné la longueur importante dudit canal tout contact accidentel amorcerait des oscillations de grande amplitude du canal, ce qui provoquerait le débordement dû métal liquide par dessus ses bords et par la solidification intempestive de métal entre la coquille et le canal, risquerait d'entrainer ce dernier dans la rotation et de le détériorer.
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Or, cette condition, est d'autant plus difficile à réaliser que le diamètre du tuyau à fabriquer est petit* En effet, on ne peut pas réduire sans ménagement la section utile du canal, car la fonte liquide se refroidit en s'écoulant au contact de ses parois et il est nécessaire que cette fonte oonserve une fluidité suffisante jusque l'extrémité dudit canal.
Ensuite, il faut ajouter à cette section utile du canal, la section de ses propres parois et .elles-ci doivent être suffisamment épaisses pour tenir compte de la grande longueur en porte-à-faux du canal (pouvant pratiquement atteindre 6 m.) et de ses variations brusques de température dues à la disconti- nuité de l'écoulement de la fonte; il convient d'ajouter à ce propos, qutau moment de la coulée il s'établit une grande différence de température entre la paroi supérieure du canal
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qui n'est pas baignée par la fonte liquide et sa partie "1 inférieure qui se trouve en contact de la fonte liquide, ce qui a pour effet de ointrer légèrement le canal.
Ce phsnonénw 4 ,A oblige àono à réduire encore la section du canal par rapport bzz aux exigences précédentes, si l'on veut être sûr qu'il reste entre le canal et la paroi intérieure de la coquille un jeu suffisant pour qu'à aucun moment ces organes ne puissent venir en contact. Cette difficulté est d'ailleurs encore accrue par les vibrations dues à la rotation de la coquille, qui se transmettent au canal par le bâti de la madhine et risquent de provoquer le débordement de la fonte liquide si les parois verticales du canal ne sont pas suffi@amment hautes.
D'une façon générale dans la fabrication des. tuyaux en fonte par centrifugation, il est nécessaire de prévoir à l'extrémité de la coquille située du coté où se fait la. coulée, une nervure circulaire faisant saillie à l'intérieur ' du moule$ dtune quantité égale à l'épaisseur de la paroi du
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tuyau, cette nervure ayant pour but d'empêcher la fonte liquide de s'échapper du moule par centrifugation et de permettre le moulage d'un tuyau d'épaisseur constante jusqutà son extrémité.
Cette nécessité réduit encore les possibilités des fabrications connues, et pour ses différentes raisons, on n'avait pas pu pratiquement centrifuger industriellement des tuyaux d'un diamètre intérieur inférieur à 40 nm.
On avait essayé de munir l'extrémité du canal d'un galet ou dtune bille roulant à l'intérieur de la coquille, mais ce dispositif présentait l'inconvénient de nécessiter un jeu qupplémentaire pour son montage entre le canal et la co- quille.
La présente invention a pour objet un procédé de coulée nouveau consistant systématiquement à faire reposer le canal à l'intérieur de la coquille et à transmettre audit eanal les vibrations très rapides, mais de faible amplitude, dues à la rotation de cette coquille.
La demanderesse a observé en effet, à la suite de nombreux essais, que ces vibrations ne sont pas gênantes comme les vibrations de faible frésuence et de grande amplitude qui prennent naissance quand le canal est en porte-à-faux, elles facilitent au contraire, par une espèce de trépidation, l'écou- lement du métal liquide dans le canal.
Diaprés une autre caractéristique de l'invention, la coquille est munie d'un support portant une bague mobile dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de la coquille et dont le diamètre intérieur est égal au dia mètre intérieur du tuyau à fabriquer, la disposition du support étant telle qu'au moment où le canal quitte la coquille, cette bague puisse être introduite dans l'extrémité supérieure de la coquille, le jet de métal liquide, un instant interrompu,
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par l'introduction de la bague continuant après la mise en place et au travers de cette dernière pour achever la coulée du tuyau.
De cette façon, le tuyau peut conserver jusqutà, son ex- tré mité, une épaisseur constante, puisque la bague empêche la fonte liquide de sortir par l'extrémité de la coquille.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on retire la bague après solidification du métal et avant que ladite bague ne soit immobilisée par contraction de la coquille.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en se référant au dessin annexé qui montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention,et dans lequel:
La fig. 1 est une vue d'ensemble en élévation dtune machine de coulée suivant l'invention.
La f ig. 2 est la vue en plan correspondante ohservée dans la direction de la flèche Il de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de profil observée dans la direc- tion des flèches f, le canal de coulée supposé enlevé,
La fige 4 est une vue de détail en élévation-coupe de l'anneau monté dans la cage.
La fig. 5 est une vue en plan correspondante, suivant la ligne 5-5 de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue de détail en coupe longitudinale du système de réglage du levier porte-cage.
En se référant aux figs. là 3, 5 représente le carter d'une maohine de coulée centrifuge; il peut rouler au moyen de galets 6 sur des rails inclinés 7,'le dispositif de commande des déplacements du carter le long des rails n'est pas représenté, 1 1 intérieur du carter, 5 est disposée la coquille 8 entraînée en rotation autour de son axe longitudinal et munie de dispositifs de refroidissement également non
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représentés sur la figure. Il est l'extrémité du canal d'amenée de la fonte liquide à. l'intérieur de la coquille 8.
Sur le carter 5 sont fixés deux paliers 12 et 13 qui maintiennent un arbre longitudinal 14 à l'extrémité supé- rieure,duquel est fixé un levier 15 supportant une cage 16 dans laquelle est montée par l'intermédiaire d'un roulement à billes une bague 17. La course du levier 15 est limitée vers le bas par une butée 18 placée de telle façon que dans sa position basse la cage 16 soit dans l'axe de la coquille 8., Les détails de montage du levier 15 sur l'arbre 14 et de la bague 17 dans la cage 16 seront décrits plus loin. L'extrémité inférieure'de l'arbre longitudinal 14 porte un levier 21 muni d'un galet 22 pouvant rouler sur une came 23. Cette came 23 peut osciller autour de l'axe 24 et repose sur une butée 25 pendant la course active du galet 22.
L'arbre longitudinal 14 porte encore une douille 29 libre dessus et rmznie d'une rainure hélicoidale 30Q dans laquelle peut coulisser un ergot 31 emmanché dans l'arbre 14. La face inférieure de cette douille est maintenue.en contact avec la faoe supérieure du palier 30 par un ressort à boudin 32 qui prend appui d'une part sur la face inférieure du palier 12 et d'autre part sur la face supérieure du levier 21 et qui tire sur l'arbre
14 vers le bas entraînant l'ergot 31 et la douille 9. Sur la douille 29 est fixé un bras 35 pouvant osciller avec la douille 29 autour de l'arbre 14, sous l'action d'un taquet
36 fixé sur une tige 37 solidaire d'un piston soumis à l'ac- tion d'tun fluide sous pression dans un dispositif fixe 38, non représenté en détail.
Ce dispositif est misen action par un robinet à plusieurs voies 39 muni d'un ressort de rappel 33 et commandé par un taquet 40 solidaire du carter de la machine mobile le long des rails 7.
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Le fonctionnement du dispositif est le suivants
Le carter 5 de la machine étant au sommet de sa course sur le chemin de roulement, le canal d'amenée 11 étant par conséquent engage à 1?intérieur de la ooquille 8, on procède à la ooulée du métal dans la coquille en rotation: La coquille descend le long du chemin de roulement, tandis que le métal liquide se dépose progressivement à l'intérieur de la coquille pour former le tuyau.
Lorsque la coquille atteint la zone basse de sa course, le galet 22 arrive sur la came 23 et roule en montant dessus, en entraînant le levier 21, l'arbre 14 et le levier 16 qui porte la cage 16; celle-ci vient se présenter en face de l'orifice de la ooquille, en coupant pendant un très court instant le jet de métal liquide qui stéchappe de l'extrémité du canal, le levier 15 venant reposer sur la butée 18. 4ce moment, la bague 17 est engagée légèrement à l'intérieur de la coquille grâce à l'action du ressort 32 qui tire en permanence sur l'arbre longitudinal 14.
En position relevée la bague 17 appuie contre l'extrémité du carter de la machine en maintenant comprimé le ressort 32, mais dès qu'elle se trouve en face de l'orifice de la coquille, elle ne porte plus et le ressort 32, en se détendant légèrement, la fait pénétrer à l'intérieur de la coquille. On continue à alimenter encore en métal liquide pendant quelques instants, celui-ci pénètre à l'intérieur de la coquille en passant à travers la bague 17 et achève la formation nette de l'extrémité supérieure du tuyau délimité par cette bague tant en longueur qu'en diamètre intérieur.
Quand la coquille arrive en bas de sa course, le galet 22, ayant terminé son ascension sur la came 23, dépasse l'articulation de la came autour de l'axe %±'et se trouve ainsi libérée en rotation; en même temps,la machine ouvre par sa butée 40, le robinet % voies multiples 39, ce qui met en action le dispositif à fluide sous pression 38, dont la tige de piston 37 est sollicitée vers le
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bas,le taquet 36 rient buter sur le levier 35 et le fait osciller, celui-ci fait tourner la douille 39'qui, prenant appui sur le palier 30, entraîne longitudinalement vers l'ex- trémité haute de la machine, grâce à la combinaison de sa rainure hélicoidale et de l'ergot 31, l'arbre 14;
ceqi a pour effet de faire sortir la bague 17 de la ooquille, puis l'extrémité de la rainure hélicoïdale de la bague 29 venant buter contre l'ergot 31, le levier 35 entraîne maintenant en rotation l'ensemble levier .35-douille Marbre 14- leviet
15, ce qui soulevé la bague 17 et dégage centrée de la coquille.
La coquille remonte à son point de départ après l'extraction du tuyau moulé} la came 23 oscille autour de l'axe 24 pou steffacer au passage du galet 22 qui 1'avait franchie et qui, dans sa course de retour,.passe en-dessous d'elle; le robinet à plusieurs voies 39 est ramené dans la position convenable par le ressort 33 pour que la tige 37 retrouve sa position d'origine.
Il a été dit plus haut que le métal oontinue à couler un peu quand la coquille est arrivée au bas de sa course, pour achever le tuyau en cours de fabrication; or, comme le relevage de la bague 17 est commandé par les déplacements de la coquille elle-mgme et comme il faut cependant que le métal soit déjà légèrement refroidi au contact de la coquille avant qu'on retire la bague 17, il est nécessaire que le retrait de cette bague soit effectué avec un certain retard par rapport à l'instant d'arrivée de la coquille au bas de sa course. C'est pourquoi le dispositif de relevage 38 fonctionne par l'intermédiaire d'un fluide sous pression.
La détermination de ce retard doit xe faire avec précision: il doit être d'une part suffisamment grand pour que le métal du tuyau soit assez solidifié et d'autre part suffisamment faible pour que la bague 17 ne soit pas coincée par le
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retrait de la coquille, Ce résultat est atteint suivant l'invention, en disposant un robinet de réglage 34 sur l'arrivée du fluide commandant la descente de la tige 37 et du taquet 36.
On pourrait également monter le taquet 36 réglable sur la tige 37 et régler convenablement la course morte e que le taquet 36 doit parcourir avant de commencer l'entraîne- ment du levier 35.
Pour un fonctionnement rationnel du dispositif, il est indispensable que la bague 17 puisse suivre la coquille dans son mouvement de rotation, dès qu'elle est appliquée dessus, otest pourquoi elle est montée dans la cage 16 par l'inter- médiaire d'un roulement à billes. En se repprtant à la fige 4, on trouve un exemple de réalisation d'un tel montages la bague 17 porte une collerette médiane 51, dont une face, la faoe de travail est munie dtun chemin de roulement à billes
52, l'autre face étant eh contact avec une pièce de frottement
53 solidaire de la cage elle-même 18. Une couronne 54 vissée dans la cage 16 sur son autre face porte le chemin de roulement à billes complémentaire 55. Une pièce d'usure 59 est fixée par des vis 60 sur la bague 17, et c'est cette pièce 59 qui est en oontaot direct aveo la coquille 8.
La bague 17 est munie dtune partie évasée 63 pour faciliter l'introduction du métal liquide à travers la bague. En outre, une collerette rapportée 64, fixée sur la bague 17 par des vis 65, protège le mécanisme contre les projections de métal liquide. Enfin, dans la cage 16 est ménagée une chambre d'eau annulaire 66 pour assurer le refroidissement, cette ohambre est formée laté- ralement par un couvercle soudé 67 et communique avec un canal d'amenée d'eau 68 et un canal de sortie 69 (fige 5). Un dispo- sitif de graissage est constitué par le canal central 70 et le graisseur 71.
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La position de la bague 17 devant être définie avec précision pour se présenter à la fois dans le plan de l'extré- mité de la coquille et exactement devant l'orifice de celle-ci, il est pratiquement indispensable que cette bague soit montée d'une façon réglable sur son levier support 15. La fig. 6 représente un exemple de réalisation d'un tel dispositif de fixation réglable: l'extrémité du levier 15 qui supporte la cage de la bague, est fixée dans une pièce 81 à l'intérieur de laquelle elle peut coulisser dtune certaine quantité, cette pièce 81 étant à son tour emmanchée à l'extrémité de l'arbre longitudinal 14 de façon à pouvoir également y coulisser d'une certaine quantité.
Le montage est le suivant:un manchon 82 fileté extérieurement est emprisonné sur l'extrémité du levier 15 entre un épaulement 83 de ce levier et un éorou 84 vissé sur son extrémité, il est alésé cylindrique de façon à pouvoir tourner sur l'extrémité 85 également cylindrique du levier 15.
Le manchon 82 est Tissé dans la pièce 81 et bloqué à la profondeur choisie au moyen du contre-écrou 87, il est muni d'un carré de manoeuvre 88. Par ailleurs, l'extrémité de l'arbre 14 est engagée dans un alésage cylindrique 91 de la pièce 81, dans laquelle il peut coulisser, mais non tourner, grâce à la présence d'une vis 9 qui serre sur le fond d'une rainure longitudinale 93 taillée dans l'arbre 14. Cette vis sert de vis de blocage, tandis qu'une autre via 94, libre dans la pièce 81 se visse en bout de l'arbre 14 et sert de moyen de réglage coopérant avec un ressort de rappel 86 placé entre les pièces 81 et 14. Une lumière 95 est pratiquée dans le levier 15 pour permettre le passage de la vis 94 qui sert en même temps à maintenir l'orientation du levier 15 dans la pièce 81.
On voit qu'avec ce dispositif, il est facile de régler la position de la bague 17 par rapport à la coquille 'suivant deux directions perpendiculaires: à savoir, une première
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direction parallèle à ltaxe de la ooquille en déplaçant la pièce 81 le long de l'arbre 14 au moyen de la via 94et une deuxième direction perpendiculaire à l'axe de la coquille en enfonçant plus ou moins le levier 15 dans la pièce 81 au moyen de la douille de réglage 88. Il est donc faoile de donner à la bague la position rigoureuse qu'elle doit occuper pour tomber en place dans l'entrée de la coquille lors de la manoeuvre du levier 15.
On peut disposer de place en place sur la surface exté- rieure du canal de coulée'des pastilles en un alliage très dur, par exemple en carbure de tungstène, qui, seules, sont en contact avec la coquille en rotation, pour réduire l'usure en minimum, tout en la localisant sur des pièces facilement remplaçables.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux détails d'exécution ci-dessus décrits, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
Ctest ainsi que la mise en place de la bague peut être assurée par tout autre moyen cinématique, par exemple par translation perpendiculaire à l'axe suivie d'une trans- lation parallèle à l'axe comme dans le dispositif précédemment décrit, gu encore par pivotement autour d'un axe orthogonal à l'axe de la ooquille et sensiblement dans le plan de la tranche de cette dernière.
Les mouvements de mise en place et de relevage de cette bague peuvent être produits par un dispositif mécanique ou hydraulique tels que déorits ou par tout autre moyen pneu- matique, électrique, éventuellement temporisé.
La bague peut aussi, toujours suivant l'invention, être simplement appliquée contre la tranche de la coquille sans pénétrer à l'intérieur de celle-ci, cette disposition simplifiant la mise en place et la commande de ladite bague, ---
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mais assurant un moins bon centrage de cette dernière sur l'axe de la coquille et risquant par suite de prpvoquer des inégalités d'épaisseur des tuyaux
Bien entendu, l'invention est également applicable aux machines à centrifuger dont la couille est fixe longitu- dinalement et dont le canal est mobile dans le sens longitudinal.
REVENDICATIONS.