<Desc/Clms Page number 1>
BRITISH INSULATED CALLENDER'S CABLES LIMITED, résidant à LONDRES.
PERFECTIONNEMENTS AUX PRESSES POUR L'EXTRUDAGE DE METAUX.
La présente invention est relative aux presses pour l'extrudage de métaux du type dans lequel du métal fondu est chargé dans un récipient et est chassé, après s'être solidifié, du récipient dans une matrice, par un piston pouvant se déplacer suivant un mouvement de va-et-vient par rapport au récipient. L'invention concerne plus particulièrement des dispo- sitifs commandés par des soupapes, pour le remplissage du récipient à l'aide de métal fondu, sans que ce métal fondu ou le résidu de la charge précédente soit exposé à l'air ou à d'autres influences nuisibles.
La présente invention concerne une presse pour l'extrudage de métaux, comprenant un récipient cylindrique, dans lequel travaille un piston à mouvement de va-et-vient, dans lequel est ménagé un passage ou plusieurs passages, reliant l'intérieur du récipient à une matrice ou à des matrices formant un orifice d'extrudage. A l'extrémité du récipient, qui s'approche de la face de travail du piston pendant la course d'extrudage ou dont cette face se rapproche pendant cette course, est prévue une enceinte formant une chambre d'alimentation pour l'amenée de métal fondu au récipient.
L'amenée de métal fondu du récipient est commandée ou réglée par une soupape. Cette soupape et le récipient sont susceptiblesde subir un déplacement relatif en direction axiale, dans une mesure positivement limitée, depuis une position relative extrême, dans laquelle la soupape prend appui contre l' extrémité adjacente du récipient et ferme celui-ci, jusqu'à une autre position relative extrême, dans laquelle la soupape est éloignée du récipient de manière à former entre celui-ci et ladite soupape une ouverture d'alimentation annulaire, servant à l'admission de métal fondu dans le récipient, à partir de la chambre d'alimentation. Un joint est établi entre la soupape et la paroi de l'ouverture ménagée dans la chambre d'alimentation, ouverture par laquelle la soupape, pénètre dans cette dernière chambre.
<Desc/Clms Page number 2>
Pendant la course d'extrudage, c'est-à-dire lorsque la face de travail du piston se rapproche de (ou être approchée par) l'extrémité de la soupape du récipient, cette soupape est maintenue appliquée contre l'extré- mité adjacente du récipient. Pendant la course de retour ou pendant une par- tie de celle-ci, la soupape est écartée de son siège, de façon à permettre l'écoulement de métal fondu de la chambre d'alimentation close dans le ré- cipient. ,
La matrice ou les matrices d'extrudage peuvent être prévues dans le piston, auquel cas la longueur du passage ou des passages, ménagés dans le piston et aboutissant à la matrice ou aux matrices, dépendra de la distance séparant la face de travail du piston de la matrice ou des matrices.
La matrice ou les matrices peuvent aussi être prévues dans un organe, tel qu'un bloc-matrice, qui est relié au piston et participe au mouvement de celui-ci par rapport au récipient, auquel cas le passage ou les passages précités s'étendront de la face de travail du piston à l'extré- mité,portant le bloc-matrice, de ce piston. Le piston peut pénétrer dans le récipient à l'extrémité opposée à l'extrémité d'alimentation, auquel cas le piston et le récipient présentent chacun un alésage ou passage syétendant de part en part. Le piston peut aussi pénétrer dans le récipient à l'extré- mité d'alimentation de celui-ci, en passant axialement à travers la soupape.
Dans ce cas, l'autre extrémité du récipient peut être fermée, si la presse ne doit servir qu'à produire du tube, ce tube -ou le métal dont il doit être formé quittant le récipient à l'extrémité d'alimentation de celui-ci, à tra- vers un passage ménagé dans le piston. Si la presse doit pouvoir extruder une gaine métallique autour d'un noyau, le piston et le récipient présente- ront un passage ou alésage s'étendant de part en part.
Dans certains cas, lorsque le récipient est admis à se dépla- cer axialement dans une mesure limitée, le mouvement de rapprochement et d' éloignement nécessaire du récipient de la soupape peut être provoqué automa- tiquement ou peut être favorisé par le déplacement relatif entre le piston et la soupape, en faisant usage du frottement entre le piston et la charge de métal solidifié se trouvant dans le récipient d'une part et la paroi du récipient, d'autre part, ou encore en faisant usage de ces forces de frotte- ment augmentées d'autres forces appliquées hydrauliquement ou autrement.
Dans ces cas. le récipient est admis à se déplacer axialement dans une me- sure au moins égale à la longueur axiale de l'ouverture d'alimentation.
Le déplacement du piston vers la soupape ou le déplacement de la soupape vers le piston provoquera alors l'application de la soupape sur la paroi du réci- pient, de façon à obturer l'ouverture d'alimentation ménagée dans celui-ci, tandis quelorsque la soupape et le piston s'écartent l'un de l'autre, la soupape et le récipient s'éloignant l'un de l'autre dans la mesure limitée permise, ce qui permet à du métal fondu de s'écouler de la chambre d'alimen- tation dans le récipient. Un déplacement relatif ultérieur entre le piston et la soupape dans le même sens provoque un déplacement relatif entre le ré- cipient et son piston.
Lors du renversement du sens du déplacement relatif entre le piston et la soupape, la soupape et le récipient se rapprochent l'un de l'autre, de façon à couper la communication entre l'intérieur du récipient et la chambre d'alimentation.
Dans d'autres cas, le mouvement d'éloignement et de rapproche- ment du récipient et de la soupape peut s'effectuer uniquement à l'inter- vention de forces appliquées directement à la soupape, par voie hydraulique ou autrement.
Pour permettre une meilleure compréhension et une mise en pra- tique aisée de l'invention, qui est applicable aussi bien aux presses hori- zontales qu'aux presses verticales du type à piston mobile ou à récipient mobiles on en décrira ci-après des formes d'exécution illustratives, en se référant aux dessins ci-annexés. dans lesquels:
<Desc/Clms Page number 3>
- la figure 1 est une vue en élévation schématique d'une presse verticale à extruder du plomb suivant l'invention; - la figure 2 est une coupe fragmentaire, à plus grande échelle que la figure 1. montrant les moyens prévus pour commander ou régler l'ame- née de métal fondu au récipient de la presse représentée à la figure 1; - la figure 3 est une coupe fragmentaire, également à plus gran- de échelle que la figure 1, montrant une variante de la presse illustrée aux figures 1 et 2;
- la figure 4 est une coupe verticale d'une presse horizontale à extruder du plomb suivant l'invention; - la figure 5 est une coupe suivant le plan représenté par les lignes V-V à la figure 4. et - la figure 6 est une coupe suivant le plan représenté par les lignes VI-VI à la figure 4.
Aux figures 1 et 2. on a représenté, à titre d'exemple, une presse verticale à extruder du plomb, comportant un piston tubulaire 1, monté au-dessus d'un bloc-matrice 2, qui est lui-même monté sur une table 3 prévue à l'extrémité supérieure d'un piston hydraulique 4. susceptible de subir un mouvement de va-et-vient en direction verticale et travaillant dans un cylindre 5. qui forme en même temps la base de la presse.
Le piston tubulaire 1 pénètre dans l'extrémité inférieure d'un récipient 6, dans le- quel est ménagé un alésage ou passage 7. dont l'extrémité supérieure peut être obturée par une soupape 8, dont la tête 9 est formée par une protubé- rance prévue à l'extrémité inférieure d'un organe fixe 10 assujetti à une tête transversale 11 montée à l'extrémité supérieure d'une série de piliers 12, qui relient la tête 11 au cylindre hydraulique 5.
A l'extrémité supérieure du récipient 6 est raccordé un prolongement tubu- laire 13 entourant la soupape 8, mais écarté radialement de celle-ci. Sur la tige 10 de la soupape peut coulisser un manchon 14 présentant, à son extré- mité supérieure, un rebord 15 s'étendant vers l'extérieur jusqu'à la paroi du prolongement tubulaire 13, auquel le bord en question est réuni, par exemple en le serrant entre une nervure intérieure 16 du prolongement tubu- laire 13 et un écrou 17 vissé dans ce prolongement tubulaire, une bague d' étanchéité en cuivre 18 étant interposée entre les deux surfaces.
L'extré- mité inférieure du manchon 15 est agencée, de façon à se trouver à courte distance, par exemple à un demi-pouce, au-dessus de la face postérieure 19 de la tête de la soupape, lorsque celle-ci prend appui sur une face extrême supérieure 20 du récipient 6. La section des surfaces de contact entre la soupape et le récipient est telle que la charge d'appui soit élevée, de façon à assurer la formation d'un joint étanché à la pression entre la sou- pape et le récipient, pendant la course d'extrudage. Le siège 20 de la sou- pape est, de préférence, formé sur une lèvre intérieure 21 de la paroi du récipient, de façon que la pression du plomb, en déformant le bord de la lèvre pendant la course d'extrudage, contribue à l'obtention d'un joint étanche à la pression entre le récipient et la soupape.
La chambre fermée formée par le prolongement tubulaire 13, le manchon 14 muni de son rebord et la face supérieure libre du récipient 6, constitue une chambre d'alimen- tation 22, qui, en service, est maintenue pleine de plomb fondu, de pré- férence grâce à une paire de conduits 23, 24 reliant cette chambre à un ré- servoir de plomb 25. les conduits 23 et 24 étant établis à des niveaux dif- férents, de façon à assurer une circulation par thermo-siphon.
Lors de l'élévation du piston hydraulique 4, le bloc-matrice 2 et le piston tubulaire 1 monté sur ce bloc subissent également une élévation, le piston 1 ayant pour effet, par suite du frottement, s'exerçant entre lui
<Desc/Clms Page number 4>
et la paroi du récipient et par suite du frottement s'exerçant entre la charge (non montrée sur les dessins, pour la clarté) et la paroi du récipient, de presser fermement ce récipient vers le haut contre la soupape fixe 8.
Le déplacement ultérieur du piston tubulaire 1 dans la même direction donne lieu à l'application d'une pression d'extrudage au plomb, dans le récipient fermé. par la face extrême supérieure du piston tubulaire, qui en constitue la face de travail. Lors de l'inversion du sens de déplacement du piston d'extrudage 1, le frottement se manifestant entre le piston et la paroi du récipient et entre la charge (qui peut être accrochée à la paroi du passage ménagé dans le piston, en rainurant ce dernier de la manière indiquée en 26) et la paroi du récipient, a pour effet de faire descendre le récipient, jusqu'à ce que celui-ci soit arrêté, lorsque l'extrémité inférieure du manchon 14 glissant sur la tige 10 de la soupape vient en contact avec la face postérieure 19 de la tête 9 de la soupape.
Ce mouvement descendant du récipient 6 a pour effet de séparer celui-ci de la soupape et permet l'écoulement de métal fondu par l'ouverture d'alimentation annulaire 27 ainsi formée et, dès lors, le remplissage du récipient. Au début de la course d'extrudage suivante, le récipient 26 est ramené en contact avec la tête fixe 9 de la soupape.
De cette manière, la pression exercée sur le métal à extruder par la face de travail du piston est confinée au récipient et au passage menant aux matrices d'extrudage, ce qui offre la possibilité de supprimer ou tout au moins de raccourcir la période d'attente nécessaire pour assurer la solidification du métal, sans que du métal fondu risque de s'échapper par les bagues d' étanchéité ou analogues, comme le cas se présente, lorsque le récipient est alimenté par la même extrémité que celle dans laquelle le piston d'extrudage pénètre.
Etant donné que le métal fondu présent dans la chambre d'alimentation 22 n'est jamais soumis à une pression élevée, il est relativement aisé d'assurer un joint étanche entre les parties mobiles de la paroi de cette chambre, c'est-à-dire entre la soupape 8 et le manchon 14, ce joint ayant pour effet d'empêcher l'entrée d'air dans la chambre d'annulation.
Ceci peut se faire en adaptant étroitement les surfaces adjacentes de la tige de la soupape et du manchon à rebord glissant sur cette tige ou en insérant des bagues d'étanchéité entre ces éléments, ou encore en prévoyant un soufflet métallique tubulaire et flexible 28, assujetti, à son extrémité inférieure, à la périphérie de la tête 9, de la soupape et, à son extrémité supérieure, à l'extrémité inférieure du manchon 14.
Pendant la marche de la presse, la chambre d'alimentation 22 est maintenue à la température voulue, par exemple à l'aide de brûleurs à gaz 29 montés dans la chemise 30 et dirigés vers la paroi circonférentielle 13 de la chambre, tandis que le récipient 6 est refroidi, par évaporation d'eau ou d'un autre liquide dans des chemises 31 ou par circulation d'un liquide dans des canaux ménagés dans la paroi du récipient, comme représenté dans la presse horizontale décrite plus loin à titre d'exemple. La présen- ce d'une chemise 32 permet également, au besoin, un refroidissement par eau du piston d'extrudage 1, à l'endroit où il est réuni au bloc-matrice 2.
Le joint entre le piston tubulaire 1 et le récipient 6 doit rester relativement froid et, par conséquent, efficace, mais à titre de précaution supplémentaire, pour interdire l'entrée d'air, un soufflet flexible 33 peut être monté entre la base du récipient et la chemise 32, à l'extrémité inférieure du piston tubulaire 1.
Dans l'arrangement décrit, la séparation du récipient et de la soupape est favorisé par la pesanteur. Dans la variante de presse d'extrudage illustrée à la figure 3, l'action de la pesanteur peut, si on le désire, être renforcée grâce à une poussée hydraulique appliquée entre la tête transversale 11 et la chambre d'alimentation 22, tandis qu'une pression hydraulique peut être appliquée à la chambre d'alimentation et au récipient 6, sur lequel elle est montée. pour aider à la fermeture de la
<Desc/Clms Page number 5>
soupape pendant une partie initiale de la course d'extrudage du piston tu- bulaire 1 ou, au besoin, avant que ce piston amorce sa course d'extrudage.
Dans la forme d'exécution de l'invention, illustrée à la figure 3, l'extré- mité supérieure du prolongement tubulaire 13 prévu au-dessus du récipient
6 porte un cylindre hydraulique 34. dont le couvercle est scellé à celui des trois manchons 35.36. 37. qui occupe la position supérieure, ces man- chons étant assujettis à la tige-la par la tête 9, tandis que la paroi d'ex- trémité inférieure du cylindre 34 est scellée au manchon médian 36. Entre les manchons 35 et 36 est monté un piston 38 travaillant dans le cylindre
34, auquel un liquide sous pression peut être amené soit au-dessus, soit en- dessous du piston, respectivement de manière à abaisser le cylindre et à ouvrir ainsi la soupape ou de manière à lever le cylindre et à fermerain- si la soupape.
La chambre 22 est séparée du cylindre hydraulique 34 par un diaphragme en acier flexible 39, serré, à son bord intérieur, entre les man- chons 36 et 37 et, à son bord extérieur, entre le prolongement tubulaire 13 et le cylindre hydraulique 34.
La presse à extruder du plomb, représentée, à titre d'exemple, aux figures 4. 5 et 6, est une presse horizontale directe, servant à gainer des câbles électrique. A la figure 4, on voit que cette presse comporte un récipient horizontal 41' qui est relié rigidement à un cylindre hydrauli- que 42, par une colonne annulaire 43. qui prend la place de la série plus courante de deux, trois ou quatre colonnes pleines de section circulaire.
La connexion entre la colonne annulaire 43 et le récipient 41 et la connexion entre la colonne et le cylindre hydraulique 42 se font, par exemple, à l'aide de rebords boulonnés 44 et 45. mais ces connexions ou l'une d'elles peuvent se faire aussi au moyen de vis. L'ensemble formé par le récipient 41, la colonne annulaire 43 et le cylindre hydraulique 42. est supporté par deux berceaux 46.
Dans le cylindre hydraulique 42 travaillent deux pistons à double effet 49 et 50. Le piston 49 est le piston hydraulique principal et constitue un piston tubulaire, qui s'étend au delà du cylindre 42 vers le récipient 41 et porte, à son extrémité antérieure, un piston tubulaire 51, qui peut coulisser dans le passage 52 ménagé de part en part dans le récipient 41. Le piston 51 comporte une partie antérieure, qui s'adapte étroitement dans le passage 52 du récipient 41, et une partie arrière de plus petit diamètre. L'intervalle annulaire entre la partie arrière du piston 51 et la paroi du récipient 41 forme la chambre 53 et le ressaut 54 entre les deux parties du piston 51 forme la face de travail de ce piston, par laquelle la pression est appliquée au plomb.
A son extrémité, antérieure, le passage ménagé dans le piston tubulaire 51 est élargi, de manière à former un siège pour une matrice tubulaire intérieure 55 et pour recevoir une matrice femelle 56, qui est maintenue en place par un écrou tubulaire 57 vissé dans l'extrémité antérieure taraudée du piston.
Entre le ressaut 54 que présente la surface extérieure du piston 51 et un point situé au droit du point où la matrice mâle commence à se rétrécir, de manière à former un bec ou nez, quatre canaux longitudinaux 58 sont prévus dans la surface extérieure du piston, lesquels canaux se prolongent, à leurs extrémités antérieures, sous forme de passage 59. qui convergent et débouchent dans la chambre annulaire 60 entourant le bec ou le nez de la matrice intérieure 55 et formant des orifices pour permettre l'amenée de plomb de la chambre annulaire 53 aux matrices d'extrudage 55 et 56, pendant la course de travail du piston d'extrudage 51.
A l'extrémité postérieure du récipient 41 et autour de l' extrémité postérieure du piston opérant dans ce récipient se trouve une chambre d'alimentation close 47. dont la paroi postérieure présente une ouverture centrale permettant l'entrée dans la chambre d'une soupape annulaire 61, qui s'adapte à glissement sur l'extrémité postérieure du piston 51. Cette soupape, qui est serrée contre la paroi du récipient, comporte une face d'extrémité 62, agencée pour prendre appui sur une face annulaire 63
<Desc/Clms Page number 6>
de la lèvre intérieure 64 portée par la paroi du récipient 41 et pour inter- rompre la communication entre la chambre d'alimentation 47 et la chambre 43.
Cette soupape est vissée, comme montré en 65, dans l'extrémité adjacente du piston 50. dénommé ci-après "piston de soupape". Ce piston de soupape présen- te une nervure circonférentielle 66, qui s'adapte dans le cylindre hydrauli- que. Une bague d'étanchéité hydraulique 47 est interposée entre la nervure 66 et une bague 68 assujettie à la face postérieure du piston de soupape, tandis qu'une bague d'étanchéité similaire 69 est maintenue entre une bague 70 montée dans un évidement ménagé dans la paroi du cylindre et le bourra- ge fendu 71. Le piston principal 49 porte une nervure circonférentielle si- milaire 72 et une bague d'étanchéité 73 est interposée entre cette nervure 72 et une bague 74 assujettie à la face antérieure du piston.
A son extrémi- té postérieure, le piston principal est serré dans le cylindre par une bague d'étanchéité 75 interposée entre une bague 76 montée dans la paroi du cylin- dre et une garniture ou bourrage 77. Une bague d'étanchéité 78 est également prévue de manière à établir un joint hydraulique entre le passage ménagé dans le piston 50 et la partie du piston principal 49 passant dans ce passage.
Un joint étanche au plomb 3 est prévu entre la soupape 61 et le piston 51 passant dans cette soupape, ce joint étant formé d'une série de rainures circonférentielles 79 ménagées dans la surface interne de la soupape annu- laire, le refroidissement des surfaces de ces rainures étant assuré par circulation d'un liquide de refroidissement dans les passages longitudinaux 80, chaque passage étant parcouru par un tube de diamètre relativement pe- tit, par lequel un liquide de refroidissement peut être amené à partir d'un des deux collecteurs circulaires 81 à l'extrémité intérieure du passage, d'où il retourne le long de l'intervalle entre le tube et la paroi du passage et est recueilli par le secon collecteur.
Le refroidissement du plomb fon- du s'écoulant dans la chambre 53 s'effectue rapidement, en faisant circu- ler de la vapeur ou de l'eau de refroidissement dans des passages alternés d'une série de passages longitudinaux 82 entourant l'alésage ou passage pré- vu dans le récipient, le chauffage de celui-ci étant exécuté, lorsque le besoin s'en fait sentir, par des éléments chauffants électriques logés dans les passages intermédiaires de la série de passages 82. La chambre d'ali- mentation 47 est formée d'une paire de parties en tôle métallique de forme annulaire, qui sont réunies par des rebords 83 à leurs bords extérieurs.
Une de ces parties comprend une portion conique réunie, à son extrémité la plus grande, à une portion cylindrique de plus grand diamètre, par portion s'éten- dant radialement, qui forme avec la portion conique la paroi d'extrémité an- térieure de la chambre, dont le bord intérieur est réuni, par exemple soudé à la paroi d'extrémité arrière du récipient. La paroi d'extrémité arrière de la chambre est formée par l'autre partie en tôle, qui affecte la forme d'une auge annulaire présentant des parois latérales cylindriques, dont la paroi intérieure est réunie à une portion conique de diamètre décroissant, dont le bord intérieur est réuni, par exemple par soudure, à la partie conique de la surface périphérique de la soupape 61.
Une partie au moins de la paroi de la chambre est rendue suffisamment flexible, au besoin en le munissant d'ondula- tions, de manière à permettre à la soupape d'être déplacée vers et à partir de son siège sur le récipient. Du plomb fondu est amené dans la chambre d'ali- mentation par un conduit d'alimentation 86 traversant une des fenêtres 87 ména- gées dans la colonne annulaire 43. Le plomb est maintenu à l'état fondu, en chauffant les parois de la chambre d'alimentation par des conducteurs électri- ques chauffants 88 enroulés autour de la chambre.
Lorsqu'on admet de l'eau sous pression dans le cylindre hydraulique 42, en un point situé entre la nervure 66 et la bague 70, le piston de soupape est éloigné du récipient 41, jusqu'à ce qu'une butée annulaire 89 soit amenée en contact avec l'ex- trémitéantérieure de la garniture fendue 71. Ceci a pour effet d'ouvrir la soupape 61 et de permettre l'admission de plomb fondu de la chambre annu- laire 53, entre la paroi du récipient et le piston. La pression hydraulique est alors interrompuedans le cylindre hydraulique et appliquée à la partie se trouvant entre le piston 50 et le piston 49' de façon que le piston 50 se déplace vers le récipient et que le piston 49 s'en éloigne.
Il s'ensuit que la soupape vient prendre appui contre le récipient et que le piston 51
<Desc/Clms Page number 7>
se meut vers l'arrière du récipient, en sorte que la grandeur de la chambre
53 est réduite et que du plomb est chassé hors de cette chambre par les pas- sages 58 et 59 et est extrudé entre les matrices intérieure et extérieure 55.
56. La course de retour du piston principal se fait, en admettant un fluide sous pression dans le cylindre, en un point situé à l'arrière de la nervure 72.