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La présente invention est relative à la coulée ou moula- ge de produits tubulaires, spécialement à la coulée de tuyaux de fer par voie .centrifuge dans des moules d'acier tubulaires.
Ces moules pour la plupart ont une longueur de plusieurs fois aussi grande que leur diamètre. Leur résistance en tant que poutres n'est pas grande au point qu'ils ne tendent pas à se déformer légèrement en service, à moins d'être contraints, et ils forment des portions de tuyau d'allure excentrée.
Des moules pour tuyaux ayant un diamètre nominal infé- très bien rieur à environ 5 pouces peuvent être/renforcé par un manchon
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enveloppant. Un meilleur agencement peur le montage de plus ; grands moules est développé 'ici, cet agencement employant une installation relativement commode et puissante.
Au lieu d'un manchon, on emploie des rouleaux à la fois pour supporter et raffermir le moule. Un gauchissement du moule est empêché par des cylindres à air, commandés à distance et applicables à n'importe quel degré nécessaire. Les rouleaux sont montés sur des axes qui sont supportés dans le carter de la machine sans l'aide de boulons. De la graisse est enfermée dans les rouleaux par des anneaux plastiques de longue durabilité. Le moule est retenu axialement par un collier fixé à ce moule et lubrifié automatiquement par de l'eau.
La figure 1 est une vue en élévation latérale, partiel- lement explosée, d'une machine de coulée qui englobe une forme de réalisation préférée de la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe transversale prise sui- vant la ligne 2-2 de la figure 1 (une vue semblable est obtenue en deux endroits).
La figure 3 est une vue en coupe latérale d'un des rou- leaux.
La figure 4 est une vue en coupe partielle du rotor, pri- se suivant la ligne 4-4 de la figure 2.
Une installation, non représentée mais bien connue en pratique, est utilisée pour verser du métal fondu dans le moule, et un appareil de levage est utilisé pour extraire le produit coulé. On a représenté seulement l'unité de centrifugation, à savoir un appareil constitué par trois sous-ensembles principaux : un rotor 10 équipé d'éléments annulaires d'étanchéité, une demiinférieure botte/50 supportant le rotor, et une demi-botte supérieure 90 supportant un moteur.
Une chambre annulaire 11,délimitée par les demi-bottes 50, 90 et le rotor pourvu de ses éléments annulaires,est remplie d'eau chaude sous pression lorsqu'on moule des tuyaux. Toutes
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les pièces se trouvant dans cette chambre sont soumises à une action de lavage et de corrosion. De plus et comme il est parfois nécessaire ou pratique de cogner le produit moulé pour le li- bérer du moule, les pièces doivent être construites d'une ma- nière plus robuste qu'il ne serait sinon nécessaire.
Comme il est le mieux représenté à la figure 4, le rotor 10 comprend un moule tubulaire 12 et divers accessoires. Un col- lier d'étanchéité 13 est en contact à garniture avec le côté in- térieur dans le sens axial d'un épaulement 14 saillissant radia- lement vers l'extérieur à partir d'une extrémité agrandie ou cloche du moule. Une série de vis 15 servent à serrer l'épaule- ment 14 étroitement entre le colier 13 et un châssis à noyau 16 monté dans une niche annulaire délimitée par l'épaulement et le collier. Deux ou plusieurs loquets 17 sont employés po,ur mainte- nir un noyau de sable renforcé, tel que 18, dans le châssis 16.
Une garniture évasée 21 bloque un espace annulaire com- pris entre un couvre-joint 23.et.un tourillon 22 du collier. Une etroitement série de boulons 24 maintient/le bord de la garniture 21 entre le couvre-joint 23 et un élément annulaire 25. Dans le sens axial, extérieurement au couvre-joint 23, à une distance variant avec la température du moule, une roue dentée 26 est rigidement fixée au collier. Intérieurement au collier, une s.érie d'aubes radiales 27 chasse l'eau, lorsque le moule est inondé et'mis en rotation.
Un chapeau d'étanchéité 29 est, dans le sens axial, en relation, à l'intervention d'une garniture, avec l'extrémité plane ou saillie terminale au moule 12. Un collier fendu 30,cons- titué de deux moitiées semi-circulaires, est soutenu radialement par le chapeau 29 et aboute un épau lement 31 du moule.'Une série de vis 32, saillissant du chapeau 29 dans le sens axial, maintien- ' nent étroitement le collier 30 contre l'épaulement 31. Un palier de butée 33 est monté dans une niche annulaire délimitée par le
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chapeau 29 et le collier 30 et est en contact glissant avec une couronne dure 34 fixée rigidement à un contrefort ou portique 35. Une série circulaire de lumières 36 et 37, prévues dans le chapeau 29 et le collier 30 chassent l'eau à travers ceux-ci lors de la rotation.
Une garniture évasée 39 plus petite que la garniture évasée 21 bloque un espace annulaire compris entre un couvre- joint 40 et une portée 41 du chapeau 29. Le couvre-joint 40 coopère avec une série de vis 42 pour maintenir le bord de la garniture 39 étroitement cantre la surface extérieure dans le sens axial d'un élément annulaire 43. Un cerclage 44, fixé à la surface apposée'de l'élément annulaire 43 par les vis 42.,est adjacent dans le sens axial d'un flasque 45 rigidement monté est .. sur le chapeau 29. Un anneau.évasé 46 /monté en saillie sur l'extrémité du moule 12 et est en contact de support dans le sens radial avec le chapeau 29 en étant fixé à celui-ci par une série de vis 47.
Comme indiqué par les lignes en traits interrompus à la figure 4, les demi-bottes 50 et 90 sont radialement en contact à garniture avec les éléments annulaires 25 et 43 et le portique 35 et aboutent ces éléments dans le sens axial. Comme montré aux figures 1 et 2, la demi-boîte 50 est pourvue de saillies 51 pour résister à la poussée de la demi-botte 90 et elle comporte également diverses autres caractéristiques structurelles-poches 52, entretoises 53 et bossages 54- pour ltagencement de quatre rangées de rouleaux 55 en contact radial avec le moule 12.
Les rangées sont disposées à peu près à égale distance de plans imaginaires passant verticalement et horizontalement par l'axe de symétrie du moule. Chacun des rouleaux est monté avec un autre rouleau sur les extrémités opposées d'un axe ( un de ces axes étant représenté en partie à la figure 1). Les rou-
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leaux supérieures 55 sont montés sur des axes 57 qui comportent des sièges 58 et des bras 59. Les rouleaux inférieure 55 sont montés sur des axes 60 semblables aux axes 57 mais n'ayant pas de bras 59 et comportant des supports 61 au lieu des sièges 58.
Tous les axes 57 et 60 sont pourvus d'étriers 63 qui saillissent radialement vers l'extérieur à partir de ces axes et sont en relation d'ahoutement dans le sens axial avec les poches 52 de la demi-boite 50. Les supports 61 sont soutenus par les entretoises 53 et retenus latéralement par des coins 64 mon- tés sur les supports 65. Les boulons et écrous 66 servent à ré- gler les coins 64; des vis 67 servent à maintenir étroitement les supports 65 sur les bossages 54. Des bras 59 relient les axes supérieurs 57 aux pivots parallèles 68 prévus sur les sup- ports 65.
Comme montré à la figure 3, chaque rouleau 55 comprend un coussinet à rouleaux 70 à auto-alignement, un bandage métal- lique 71 monté sur le coussinet, un chapeau 72 disposé en con- tact à garniture radiale avec le bandage, et une série de vis
73 qui maintiennent étroitement la voie de roulement extérieure du coussinet entre le chapeau et un épaulement 74 du bandage.
Chaque extrémité des axes 57 et 60 présente une portée
76 et une plus petite portée 77 extérieure à la précédente. Un support 61 ou siège 58 est monté sur la portée 76 en aboutement axial avec un élément d'espacement 78 monté sur la portée 77. La voie de roulement intérieure du coussinet à rouleaux 70 est main- tenue entre l'élément d'espacement 78 et un écrou 79 vissé sur l'extrémité de l'axe. Un anneau d'étanchéité 801,disposé en con- tact radial à garniture avec l'élément d'espacement 78,est pressé contre l'épaulement 74 du bandage 71 par des ressorts 81 soutenus par le support 61 ou le siège 58.
Le coussinet 70 est ainsi confiné dans une chambre 82 délimitée par le'bandage 71, le couvercle 72, la portée 77, l'élé- ment d'espacement,7$ et l'anneau 80. De la graisse est introduite
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dans cette chambre 82 par un conduit 83 qui s'otend entièrement à travers l'axe et communique avec une canalisation 84 (figure 1).
Des écrous 85 montés aux extrémitésdu conduit 83 servent à empêcher l'entrée de débris dans le coussinet 70 et à unifor- miser la pression de la graisse distribuée par le conduit.
Des roues 86 destinées à rouler sur une voie, une barre de traction 87 et la section inférieure d'une garde 88 complè- tent l'équipement de la demi-botte inférieure mais n'ont pas d'influence sur l'invention. Toutes les canalisations d'air, d'eau et électriques .sont connectées à la demi-boîte supérieure
90. Les supports 91 et 92 et les bossages 93 y sont prévus pour supporter respectivement un moteur 95, un porte-coussinet 96 et. des cylindres de pression 97. Une série de boulons 98 servent à maintenir les deux demi-bottes montées étroitement serrées l'une sur l'autre avec garniture.
La roue dentée 26 du moule engrène avec une roue déntée
100 montée sur une portée 101, et entrainée par un pignon 102.
Une pièce fixe (non représentée) comprenant la portée 101 est fixée au support 92 par un axe fileté 103. Le pignon 102 est monté sur un axe 104 supporté par le porte-coussinet 96 et ac- couplé au moteur 95. Les boulons 105, 106 et 107 servent à fixer respectivement le moteur 95, le porte-coussinet 96 et un éternel protecteur 108 pour l'engrenage..
Les cylindres 97 sont dirigés vers l'axe du moule 12 et comportent des tiges de piston 110 disposées en contact d'aboutement avec les sièges d'axe 58. Des vis 111 maintiennent les cylindres 97 sur les bossages 93 avec interposition d'une garniture. Une canalisation 112 communique avec les cylindres et avec un dispositif d'alimentation d'air ou d'eau sous pression. La canalisation 115 communique avec un dispositif d'évacuation d'eau et avec un conduit 116 s'étendant vers l'extrémité à saillie
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du moule (extrémité gauche 4 la figure 4). Une canalisation 117 communique avec un moyen d'alimentation d'eau et avec un con- duit (non représenté) similaire au conduit 116 mais s'étendant vers l'extrémité en forme de cloche du moule.
On notera que la demi-boîte inférieure 50 est lourdement construite et renforcée pour résister à la poussée des cylindres 97 et procurer une base solide pour maintenir le moule 12 droit dans le sens axial. Les axes 57 et 60 s'étendent depuis des points voisins des extrémités du moule jusqu'en des points voi- sins du milieu du moule; il s'agit là d'un agencement bien cons- titué pour cintrer le moule comme une poutre. La pression sur les axes est répartie sur de larges aires,et des éléments de support critiques (53, 61, 64, 65) sont de préférence réalisés en partant d'une matière résistante anti-rouille, telle que de l'acier au nickel-chrome.
Lorqu'il est rempli de façon centrifuge de fer fondu, la température du moule est élevée et le moule est dilaté d'une quantité qui varie avec toute différence quelconque de conduc- tivité de chaleur de point en point. L'axe du moule se déplace vers le haut et les tiges 110 sont poussées vers l'extérieur à travers la demi-boîte 90, au fur et à mesure que le moule se dilate. Si le moule tend à fléchir, la pression sur chacun des rouleaux inférieurs varie au fur et à mesure que le moule tourne mais aussi longtemps que la pression minimum sur chaque rouleau est supérieure à 0, aucun fléchissement n'est réalisé.
Le moule est dilaté dtenviron 0,04 pouce par pied par la chaleur de la coulée et suffisamment pour être abimé de la sorte, s'il est maintenu rigidement. La pression qui peut être appliquée avec sécurité par les cylindres 97 est, par conséquent, limitée et est maintenue à une quantité un peu supérieure à ce qui est suffisant pour maintenir le moule droit. Quatre rangées
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de rouleaux sont préférables à trois à cause de l'action d'étran- glement relativement moins rigoureuse. La pression requise pour maintenir droit un grand moule est encore considérable, ¯spéciale= ment si le moule est vaporisé d'un composé isolant et réutilisé aussi rapidement que possible.
La pression de rouleaux nécessaire n'est pas aussi gran- de cependant que celle qui pourrait être obtenue à partir du comportement des moules non contenus. Un moule pour un tuyau de
12 pouces de diamètre et de 18 pouces de longueur est maintenu droit par une pression de rouleaux de quelques 400 livres, in- férieure à ce qui est suffisant pour enlever une courbe de 0,05 pouce du moule. Si un moule est maintenu constamment droit,ltin- térieur est abrasé très peu, plus sur un côté que sur l'autre au fur et à mesure que tuyau après tuyau en sont enlevés. Tous les secteurs sont chauffés à peu près de façon uniforme et dila- tés d'une manière presques uniforme.
La puissance exigée pour entraîner les seize rouleaux
55 est r-éduite au minimum par le nouveau type de joint à graisse utilisé, à savoir un joint qui n'est pas endommagé par de l'eau chaude ou sale et qui est capable de retenir une graisse de fai- ble viscosité. Les anneaux 80 sont, de préférence, réalisés en résine, renforcés de toile et entremêlés avec du graphite. Lors- qu'ils sont ainsi réalisés, la friction produite à partir de ces pièces est très basse; leur vie utile est mesurée en mois.
Le palier de butée 33 est, de préférence, réalisé en utilisant la même sorte de matière que pour les anneaux 80. La matière utilisée pour le cerclage 44 est de relativement peu d'importance si le tourillon 41 est réalisé, comme montré, quel- que peu plus petit que le tourillon 22. Le flasque 45 est alors normalement écarté du cerclage 44 par la force hydraulique non équilibrée sur le rotor 10.
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Tous les moules pour les' mêmes dimensions de tuyaux sont pourvus, de préférence, de voies de roulement de même diamètre' pour les rouleaux. Les rouleaux inférieurs sont alignés conve- nablement dans la demi-boite inférieure 50 à l'aide d'un gabarit constitué, par exemple, par un moule spécialement préparé. On prévoit peu ou pas de tolérance pour l'usure, car les chemins de roulement des rouleaux ne sont réduits que de quelques millièmes de pouce de diamètre durant la vie utile du moule (exprimée en produit coulé, environ 2000 tonnes).
Un changement d'un moule à un autre est convenablement réalisé en enlevant la demi-boitte 90 et en faisant tourner les axes supérieurs 57 autour des pivots 68 jusqu'à ce que les bras
59 reposent sur la face supérieure de la demi-boîte 50. Le rotq
10 peut alors être soulevé des rouleaux inférieurs 55 et un au tre rotor est mis en place. Les canalisations 112, 115 et 117 comprennent des conduits oscillants et ne sont pas déconnectées de la demi-boîte 90 lors du processus d'ouverture.
Dans le cas où un moule de diamètre différent doit être monté à la place du précédent, certains accessoires sont rempla- cés, tandis que d'autres sont réutilisés. Les éléments annulaire3 25, 43 peuvent être utilisés pour plus d'une dimension de moule, de même d'ailleurs que la roue dentée 100 et les rouleaux 55. Les axes inférieurs 60 sont adaptés pour une-seconde dimension de moule en inversant simplement les supports 61.
Plus le diamètre du moule est grand, plus grande est la dilatation et plus difficile est le maintien du moule droit grâce à:un manchon enveloppant. Des jambages s'étendant du manchon au moule doivent être de façon très lâche engagés ou appliqués par des ressorts. Dans l'un ou l'autre cas, l'action de fléchissement du moule est limitée mais pas supprimée. On peut produire des pièces coulées supérieures par le processus décrit ci-avant à un prix non supérieur.
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Si la pièce annulaire du moule est de plus de 25% aussi grande que la longueur, les rouleaux supérieurs peuvent être omis en toute sécurité. En tout cas, les moyens développés ici pour retenir la poussée du moule et pour le montage des rouleaux inférieurs peuvent être employés avantageusement. Les extrémités du moule sont bien refroidies. Le palier de butée est solidement supporté et abondamment lubrifié. Les rouleaux sont facilement réglés, aisément maintenus.
REVENDICATIONS
1. Une machine de coulée centrifuge, qui comprend un moule tubulaire, une boîte entourant le moule, deux rangées de rouleaux en contact radial avec le côté inférieur du moule et deux rangées de rouleaux radialement en contact avec le côté supérieur du moule, chacun des rouleaux étant monté' avec un au- tre rouleau.sur les extrémités opposées d'un axe, des supports soutenant solidement les axes inférieurs-dans la boîte, des bras supportant à pivotement les axes supérieurs dans la boite, des cylindres montés sur la boite pour pousser vers le bas sur les axes supérieurs, un palier de butée résistant au déplacement axial du moule, des moyens pour faire tourner rapidement le moule, et des moyens pour refroidir le moule avec un liquide.