BE485983A

BE485983A -

Info

Publication number: BE485983A
Authority: BE

Description

"PIECE COMPRENANT UNE CANALISATION AU SEIN D'UNE MASSE METALLI-
QUE ET SON PROCEDE DE REALISATION".

La présente invention est relative à un procédé de réali- sation d'une pièce comprenant une canalisation dans une masse métallique à l'aide d'un noyau creux disposé dans un moule ser- vant à la coulée de la masse métallique.

On a proposé de réaliser un échangeur de chaleur de ce genre par coulée d'une masse de zinc autour d'un serpentin et de tubes rectilignes en fer ou en acier. Ce procédé peut se réaliser facilement puisque le fer ou l'acier a un point de fusion de loin supérieur à la température à laquelle on doit porter la masse de zinc pour la couler autour des tubes.

Mais parfois l'échangeur de chaleur obtenu de cette façon présente l' ncon- vénient que la chaleur ne se transmet pas très facile- ment de la masse de zinc aux tubes de fer ou inversement à cause des discontinuités qui se forment parfois au contact de ces mé- taux, par exemple, par suite d'une trop grande différence de

dilatation entre eux lorsqu'ils sont en service. entre autres
La présente invention a/comme objet un procédé de réalisa- tion d'une pièce métallique du genre susdit qui ne présente pas cet inconvénient.

A cet effet, dans le procédé suivant l'invention, on uti- lise un noyau creux en une matière dont le point de fusion ou le point de destruction est inférieur au point de fusion du mé- tal de la dite masse, on empêche la fusion ou la destruction du noyau pendant la coulée de la masse, par circulation d'un fluide refroidisseur dans ce noyau et on provoque la fusion ou la destruction de ce noyau après que la masse s'est suffisam- ment refroidie pour ne plus se déformer pendant cette fusion ou cette destruction.

Afin de faciliter la réalisation du procédé, on recouvre extérieurement le noyau creux d'une couche de matière mauvaise conductrice de la chaleur, avant la coulée et on élimine cette couche après fusion ou destruction du noyau.

Dans le cas où on désire réaliser uniquement au moins un canal rectiligne dans la masse métallique d'un échangeur de chaleur à l'aide d'autant de noyaux rectilignes disposés dans un moule servant à la coulée de cette masse qu'il y a de ca- naux rectilignes à ménager dans celle-ci, on peut également opé- rer comme suit :
On recouvre les noyaux d'une couche de matière inerte mau- vaise conductrice de la chaleur et qui se pulvérise facilement sous l'effet d'un choc appliqué aux noyaux, puis on donne un choc aux noyaux après que la masse métallique susdite s'est suf- fisamment refroidie pour ne plus se déformer, ensuite on retire les noyaux de la masse et finalement on chasse la poudre de ma- tière inerte qui s'est formée sous l'effet du choc susdit.

La présente invention a également comme objet un autre prc cédé de réalisation d'une pièce comprenant une canalisation dans une masse métallique, à l'aide d'un noyau métallique creux

disposé dans un moule servant à la coulée de la dite masse.

Suivant ce procédé, on coule autour du noyau creux un mé- tal qui s'allie pendant la coulée au métal du noyau avec lequel il est en contact et on empêche la fusion du noyau pendant la coulée de la masse.

De préférence, on coule autour du noyau creux un alliage du métal constituant ce noyau.

En particulier, on coule autour d'un noyau en aluminium, un alliage contenant environ 13 % de silicium et environ 87 % d'aluminium.

L'invention a également comme objet les pièces métalliques obtenues suivant l'invention.

Supposons qu'on désire réaliser un échangeur de chaleur comprenant une canalisation en forme de serpentin au sein d'une masse métallique. On dispose pour cela dans le moule servant à la coulée de la masse métallique un tube en serpentin en une matière dont le point de fusion ou le point de destruction est inférieur à celui du métal de la dite masse. On emploie, par exemple, un serpentin en plomb, en étain ou en zinc comme noyau disposé dans le moule servant à la coulée d'une masse de fer.

Pendant la coulée de cette masse, l'apport de chaleur qui provo- querait facilement la fusion du tube est évacué par le passage d'un fluide refroidisseur dans le serpentin. Cette circulation est assurée dans des conditions qui empêchent la fusion du ser- pentin par circulation d'un fluide refroidisseur dans celui-ei.

Ce fluide refroidisseur peut être liquide ou gazeux.

Lorsque la masse métallique s'est suffisamment refroidie pour conserver sa forme, on provoque la fusion du serpentin.

On peut pour cela, soit faire circuler un fluide chaud dans le serpentin ou réchauffer suffisamment la masse métallique coulée autour de lui. De préférence, on arrête la circulation du flui- de refroidisseur après que la masse métallique est devenue ri- gide mais cependant assez tôt pour que la chaleur de cette mas-

se métallique soit encore suffisante pour faire fondre le ser- pentin. Afin de faciliter la réalisation du procédé, on peut recouvrir extérieurement le serpentin d'une couche de matière mauvaise conductrice de la chaleur avant la coulée et on élimi- ne cette couche après fusion du noyau. La matière mauvaise conductrice peut être éliminée par dissolution dans un solvant convenable.

On peut, par exemple, utiliser comme isolant thermique du chlorure de sodium qui est soluble dans l'eau. Ce sel peut être appliqué à l'extérieur du serpentin en plongeant rapide- ment celui-ci dans un bain de sel fondu. Il peut aussi être appliqué par projection.

Au lieu d'éliminer l'isolant thermique par simple dissolu- tion, on peut aussi envisager de l'éliminer par réaction avec une substance formant avec lui un composé soluble. On peut notamment envisager de recouvrir extérieurement le serpentin d'une couche d'argile et en particulier de kaolin que l'on fait disparaître après fusion du serpentin en faisant circuler de l'acide sulfurique à 50 Baumé à son contact.

Au lieu d'utiliser pour le noyau creux une matière dont le point de fusion est inférieur à celui de la masse métallique coulée autour de lui, on pourrait également constituer ce noyau par une matière qui se détruirait à une température inférieure à la température de fusion du métal de la masse coulée. Certai- nes matières plastiques qui se détruisent vers 300 C pourraient convenir à cet effet, à condition d'être suffisamment refroi- dies pendant la coulée.

La canalisation à ménager dans la masse métallique ne doit pas nécessairement se présenter sous la forme d'un serpentin.

Elle peut être constituée par un ou plusieurs canaux rectiligne dont la réalisation par les procédés connus serait difficile, par exemple, à cause du faible diamètre de ces canaux comparé à leur longueur ou à cause de l'extrême rapprochement de ces

canaux.

On peut également réaliser des canaux rectilignes de ce genre en utilisant des noyaux rectilignes métalliques qu'on re- couvre d'une couche de matière inerte mauvaise conductrice de la chaleur et qui se pulvérise facilement sous l'effet d'un choc appliqué aux noyaux. Dans ce cas, après que la masse mé- tallique coulée s'est suffisamment refroidie pour ne plus se déformer, on donne un choc aux noyaux, puis on retire ceux-ci de la masse et enfin on chasse des canaux la poudre de matière inerte qui s'est formée sous l'effet du choc susdit.

De préférence, on utilise alors des noyaux rectilignes légèrement coniques qu'on retire de la masse par leur extrémi- té de plus grande section.

Les différentes formes de farines siliceuses, par exemple, le kieselguhr ou la bentonite, conviennent comme isolant ther- mique de ce genre à condition d'être agglomérées par un liant inerte. On peut avantageusement utiliser à cet effet du carbo- xyméthylcellulose mélangé à un plastifiant dans la propor- tion d'environ 10 % du mélange pour 90 % de kieselguhr. La pâte formée de cette façon est appliquée sur les noyaux avant la coulée de la masse métallique. On peut aussi envisager d'appliquer comme isolant thermique sur les noyaux, une couche d'un sel mauvais conducteur de la chaleur. Cette couche peut être appliquée par plongée rapide des noyaux dans un bain de sel fondu. Les noyaux rectilignes utilisés dans ce procédé peu- vent être creux, comme dans ce qui précède, mais ils peuvent aussi être pleins.

Cel sel est, par exemple, du chlorure de so- dium.

Une autre façon de réaliser une canalisation au sein de la masse métallique constituant l'échangeur de chaleur consiste à couler autour d'un noyau creux un métal qui s'allie au métal du noyau avec lequel il est en contact pendant la coulée de la mas- se et à empêcher la fusion du noyau pendant cette coulée. De

préférence, on utilise dans ce cas un noyau creux dont le métal présente un point de fusion plus élevé que celui du métal de la masse à couler autour de lui. On peut, par exemple, couler une masse en étain autour d'un tube en plomb ou une masse en plomb autour d'un tube en zinc. Le point de fusion de l'étain étant de 2310C et celui du plomb de 327 C, on peut facilement couler l'étain sans faire fondre le plomb.

Il en est de même en ce qui concerne la coulée de plomb autour d'un tube en zinc puisque le point de fusion de ce dernier métal est de 419 C. Les deux groupes de métaux plomb-étain et zinc-plomb s'allient rapidement au cours de la coulée et leurs coefficients de dilatation sont assez voisins pour qu'ils ne se détachent pas l'un de l'autre.

La transmission de la chaleur de la masse métallique au fluide qui circule dans le tube lorsque l'échangeur de chaleur est en service se fait donc facilement.

Une autre façon de réaliser avantageusement ce procédé con- siste à couler autour du noyau creux, un alliage du métal con- stituant ce noyau. On peut couler, par exemple, avantageusement autour d'un tube en aluminium, un alliage contenant environ 13 % de silicium et environ 87 % d'aluminium. Cet alliage, dont le point de fusion est de 577 C tandis que celui de l'aluminium est de 658 C, forme avec celui-ci un eutectique dans lequel l'aluminium se dissout progressivement. Cette dissolution du tube en aluminium ne peut pas, toutefois, être complète pour que le tube conserve sa forme. Ce résultat est éventuellement obtenu en refroidissant le tube pendant la coulée de l'alliage au moyen d'une circulation d'un fluide refroidisseur dans ce tube.

Grâce à ce procédé, on obtient un tube en aluminium qui est noyé dans un alliage à base de silicium et d'aluminium dont la teneur en silicium passe progressivement d'environ 0 % à l'endroit où l'aluminium du tube n'a presque pas été attaqué à environ 13 % qui est la teneur en silicium de l'alliage con- stituant la masse coulée.

On peut aussi envisage]/!1 utiliser un noyau creux consti- tué de deux métaux intimement liés et dont celui à l'extérieur de l'autre s'allie facilement au métal de la masse coulée autour du noyau. La liaison entre les deux métaux du noyau creux peut être opérée, soit mécaniquement, par exemple, par laminage d'un lingot en bi-métal, soit par galvanoplastie. On peut utiliser, par exemple, dans ce cas, un tube en cuivre recouvert d'une certaine couche de zinc, ce tube étant noyé au sein d'une masse de cuivre qui forme avec le zinc superficiel du tube un alliage semblable au laiton.

Les dessins joints au présent mémoire représentent, sché- matiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation d'une pièce métallique suivant l'invention.

La figure 1 est une coupe verticale dans une pièce métalli- que suivant l'invention pouvant servir d'échangeur de chaleur.

La figure 2 est, à plus grande échelle, une coupe dans une autre partie d'un/échangeur de chaleur suivant l'invention.

Dans ces deux figures, les mêmes notations de référence dé- signent des éléments identiques.

La pièce métallique représentée à la figure 1 comprend une masse métallique 2 au sein de laquelle un serpentin 3 a été mé- nagé au cours de la coulée de cette masse. Pour réaliser ce serpentin, on a, par exemple, mis en oeuvre le procédé décrit ci-dessus comprenant l'utilisation d'un noyau creux dont le point de fusion ou le point de destruction est inférieur au et point de fusion de la masse 2 # le refroidissement de ce noyau pour éviter sa disparition pendant la coulée et l'échauffement subséquent de ce noyau pour provoquer sa disparition par fusion ou par destruction. Les canaux 4 et 5 peuvent être traversés par un fluide, par exemple, par des gaz chauds et le serpentin 3 par un autre fluide, par exemple, par de l'eau.

La partie de la pièce représentée à la figure 1 comprend, en outre, des canaux rectilignes 4 et 5, répartis dans la masse

2 en deux couronnes coaxiales dont celle comprenant les tubes 4 est à l'intérieur du serpentin 2 et l'autre à l'extérieur de celui-ci.

Ces canaux rectilignes ont pu être obtenus par le même pro- cédé que celui qui vient d'être rappelé à propos du serpentin 3. Ils ont aussi pu être réalisés par le procédé décrit ci- avant dans lequel des noyaux métalliques rectilignes sont recou- verts d'une couche mauvaise conductrice de la chaleur qui se pul vérise sous l'effet d'un choc donné aux noyaux après refroidisse ment suffisant de la masse 2, ce qui permet de retirer ceux-ci de la pièce coulée puisqu'ils n'adhèrent plus à la poussière de la matière qui les recouvrait pendant la coulée.

Les canaux rectilignes 4 et 5 sont légèrement tronconiques parce qu'ils ont été réalisés au moyen de noyaux métalliques de forme correspondante.

A la figure 2, on a représenté une autre pièce métallique dans laquelle une canalisation en forme de serpentin 6 est con- stituée par un métal qui s'est allié au métal constituant la mac se 2 pendant la coulée de celle-ci. Ce serpentin 6 est consti- tué par un tube d'aluminium noyé dans une masse d'un alliage à base d'aluminium et de silicium. La masse coulée autour du de serpentin 6 en aluminium était constitué # 13 % de silicium et de 87 % d'aluminium. Au contact de cette masse à l'état liqui- de, l'aluminium du serpentin 6, s'est dissous partiellement en elle et a donné lieu à un nouvel alliage dont la richesse en si- licium va progressivement de 0 à 13 % en s'éloignant du serpen- tin 6.

REVENDICATIONS.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1. Procédé de réalisation d'une pièce comprenant une cana- lisation dans une masse métallique, à l'aide d'un noyau creux disposé dans un moule servant à la coulée de la masse métalli- que, caractérisé en ce qu'on utilise un noyau creux en une matière dont le point de fusion ou le point de destruc- <Desc/Clms Page number 9> tion est inférieur au point de fusion du métal de la dite mas- se, en ce qu'on empêche la fusion ou la destruction du noyau pendant la coulée de la masse, par circulation d'un fluide re- froidisseur dans ce noyau et en ce qu'on provoque la fusion ou la destruction de ce noyau après que la masse s'est suffisamment refroidie pour ne plus se déformer pendant cette fusion ou cet- te destruction.

2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on arrête la circulation du fluide refroidisseur quand la chaleur de la masse métallique qui vient d'être coulée est encore suffisante pour faire fondre ou pour détruire le noyau creux.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'on recouvre extérieu- rement le noyau creux d'une couche de matière mauvaise conduc- trice de la chaleur, avant la coulée et en ce qu'on élimine cet= te couche après fusion ou destruction du noyau.

4. Procédé suivant la revendication 3, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on élimine la couche de matière mauvaise conduc- trice de la chaleur par dissolution.

5. Procédé suivant la revendication 3, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on élimine la couche de matière mauvaise conduc- trice de la chaleur par réaction avec une substance formant avec elle un composé soluble.

6. Procédé de réalisation d'une pièce comprenant au moins un canal rectiligne dans une masse métallique, à l'aide d'au- tant de noyaux rectilignes disposés dans un moule servant à la coulée de la masse métallique qu'il y a de canaux rectilignes à ménager dans celle-ci, caractérisé en ce qu'on uti lise des noyaux métalliques qu'on recouvre d'une couche de ma- tière inerte mauvaise conductrice de la chaleur et qui se pulvé rise facilement sous l'effet d'un choc appliqué aux noyaux, en ce qu'on donne un choc aux noyaux après que la masse métallique <Desc/Clms Page number 10> susdite s'est suffisammentrefroidie pour ne plus se déformer, en ce qu'on retire les noyaux de la masse et en ce qu'on chasse la poudre de matière inerte qui s'est formée sous l'effet du choc susdit.

7. Procédé suivant la revendication 6, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on utilise des noyaux rectilignes légèrement coni ques qu'on retire de la masse par leur extrémité de plus grande section.

8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on recouvre les noyaux rectilignes d'une couche de farine siliceuse agglomérée par un liant inerte.

9. Procédé suivant la revendication 8, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on utilise comme agglomérant inerte du carboxymé- thylcellulose additionné d'un plastifiant.

10. Procédé suivant les revendications 8 et 9, c a r a c - t é r i s é en ce qu'on utilise une pâte à base de kieselguhr aggloméré par du carboxyméthylcellulose et un plastifiant, qu'on laisse sécher sur les noyaux avant la coulée de la masse métallique.

11. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on recouvre les noyaux rectilignes d'une couche d'un sel mauvais conducteur de la chaleur.

12. Pièce métallique dans laquelle est ménagée une canalise, tion sous la forme d'un serpentin, c a r a c t é r i s é e en ce que la canalisation est ménagée dans la masse même de la pièce métallique au cours de la coulée de celle-ci.

13. Procédé de réalisation d'une pièce comprenant une ca- nalisation dans une masse métallique, à l'aide d'un noyau métal lique creux disposé dans un moule servant à la coulée de la dite masse, caractérisé en ce qu'on coule autour du noyau creux un métal qui s'allie pendant la coulée au métal du <Desc/Clms Page number 11> noyau avec lequel il est en contact et en ce qu'on empêche la fusion du noyau pendant la coulée de la masse.

14. Procédé suivant la revendication 13, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on utilise un noyau creux dont le métal présente un point de fusion plus élevé que celui du métal de la masse à couler autour de lui.

15. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 13 et 14, caractérisé en ce qu'on coule autour du noyau creux un alliage du métal constituant ce noyau.

16. Procédé suivant la revendication 15, c a r a c t é r i- s é en ce qu'on coule autour d'un noyau en aluminium, un allia- ge contenant environ 13 % de silicium et environ 87 % d'alumi- nium.

17. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'on utilise un noyau creux constitué de deux métaux intimement liés dont celui à l'ex térieur s'allie au métal de la masse coulée autour du noyau.

18. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'on refroidit le noyau creux pendant la coulée de la masse métallique susdite, en y faisant circuler un fluide refroidisseur.

19. Pièce métallique dans laquelle est ménagée une canali- sation, c a r a c t é r i s é e en ce que la dite canalisation est formée par du métal qui s'est allié au métal de la masse pendant la coulée.

20. Pièce métallique suivant la revendication 19, c a r a c t é r i s é e en ce que sa-canalisation est formée par de l'a- luminium qui est allié à du silicium de façon à former un alli ge dont la teneur en silicium passe progressivement d'environ 0 % à environ 13 %.

21. Procédé tel que décrit ci-dessus.

22. Pièce métallique telle que décrite ci-dessus..