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"Méthode et appareil pour la fabrication de tubes de terre glaise. "
La présente invention est une première addition au Brevet principal.
Le procède classique pour-la fabrioationpar extrusion des tuyaux en poterie consiste à broyer l'argile à une dimen- sion convenable de particules et à ajouter ensuite de l'eau jus- qu'à une teneur en humidité d'environ 20% en poids. Le tuyau
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doit être ensuite séché pour éliminer l'excès d'eau de l'argile avant que le tuyau puisse être cuit pour le vitrifier car autre- ment l'eau serait transformée on vapeur ce qui détruirait le tuy- au.
Le processus normal de séchage demande de douze heures à quatre semaines,
La présente invention concerne un procédé suivant le- quel les particules d'argile 'broyées à une dimension convenable de particules et contenant seulement 5 à 10% d'humidité en poids sont envoyées dans l'extrémité supérieure d'une nouvelle chambre de compression formée dans l'espace annulaire compris entre un noyau central et un manchon en élastomère entourant ce noyau. La pression dans l'espace annulaire est réduite à moins de 0,35 kg/cm2 absolu. Les particules d'argile sont ensuite ag- glomérées par contraction du manchon élastomère au moyen d'une pression hydrostatique extérieure.
La chambre de compression n'est pas entièrement remplie par les particules d'argile, mais au contraire un Vide est laissé à l'extrémité supérieure de l'espa- ce annulaire. Par suite, quand la pression hydrostatique est relâchée, le manchon élastomère se dilate radialement en s'éloi- gnwit du tuvau moulé, et le tuyau moulé se dilate radialement en s'éloignant du noyau et se dilate axialement dans le vide de 1' extrémité supérieurede la chambre de compression. Le tuyau moulé est ensuite descendu axialement de la chambre de compression, ses extrémités sont convenablement ébarbées, et il est transpor- té directement dans le four pour la cuisson.
Les opérations de préchauffage des deux cuissons sont classiques.
Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d' exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur les- quels :
La figure 1 est une coupe verticale d'un appareil sui- vant un mode de mise en oeuvre de l'invention pour la fabrica-
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tien d'un tuyau en poterie vitrifiée.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une coupe verticale à plus grande éohe le de la chambre de compression montrant la position de la vanne supérieure pour l'introduction d'une charge d'argile dans la chambre de compression.
La figure 4 est une coupe verticale à plus grande éche le montrant la positionde la vanne supérieure quand la chambre de compression a été chargée d'argile, et les figures 5a et 5b représentent une variante d'ap- pareil pour la mise en oeuvre de l'invention, la figure 5a étant le prolongement de l'extrémité supérieure de la figure 5b.
La figure 1 représente en coupe verticale un mode de réalisation de l'appareil permettant le perfectionnement du pro- cédé de fabrication de tuyau en poterie. Apres le broyage à une dimension convenable de particules, de l'eau %'est pas addition- née à 1.'argile, suivant la pratique actuellement connue. En con- sidérant la figure 1, la quantité d'argile nécessaire pour char' ger le liquide de compression conformément 4 la présente inven- tion est pesée sur une 'bascule 10.
Quand la 'bascule indique le poids nécessaire d'argile pour charger la chambre de oompressio une vanne de trémie 12 est ouverte pour permettre la chute de l'argile de la bascule à la chambre de compression à travers quatre conduite d'alimentation dont deux 14A et 143 sont repré- santés. Les passages entre les conduits et la. chambre de com- pression sont bloqués par une vanne d'alimentation 16.
La vanne d'alimentation 16 est représentée sur la fi- gare 4 en position de blocage du passage de l'argile à partir des conduits d'alimentation vers la chambre de compression. Su: la figure 3, la vanne d'alimentation est représentée ouverte pour permettre la chute de l'argile des conduits d'alimentatio
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14A, 14B dans la chambre de compression 18. La vanne d'alimenta- tion 16 est actionnée par un vérin hydraulique 15 dont la tige de piston 17 est fixée au clapet 16 de la vanne.
La chambre de compression est constituée par l'espace établi entre un mandrin du noyau 20 et un cylindre ou manchon 22 en élastomère qui entoure le noyau, La charge d'argile tombe dans la chambre de compression. Le fond de la chambre de compression est fermé à ce moment. Pendant le chargement de la chambre de compression, des vibreurs 24, fixée à la structure 26 supportant . la chambre de compression, sone mis en marche pour assurer le tassement convenable des particules d'argile vers la chambre de compression, et la vanne de la pompe à vide est ouverte pour ré- duire la pression absolue dans la chambre de compressa on. Oepen,- dant, la chambre de compression n'est pas complètement remplie et qu'un espace vide 18a est laissé à l'extrémité supérieure de la chambre 18.
La vanne d'alimentation 16 est ensuite fermée et pendant l'obturation du conduit d'alimentation en argile, la vanne abais- se aussi l'anneau en élastomère 28 qui ferme 1'extrémité supéri- eure de la chambre de compression. La pression hydrostatique est appliquée entre la surface intérieure du cylindre métallique ri- gide 30 qui entoure le manchon en élastomère 22.
La pression du liquide est établie par une pompe 32 qui refoule le liquide à l'intérieur du cylindre à travers un conduit d'entrée 34 fixé dans la paroi du cylindre plein 30 et un conduit d'échappement 36 estaussi fixé à travers la paroi du cylindre 30. L'envoi du liquide et/ou l'échappement du liquide sous pression sont oomman... dés par des vannes 38A, 38B reliant la pompe à la zone de compres- sion, ces vannes tant commandées d'une façon connue.
Ainsi qu'il apparaît sur les figures 3 et 4, le fond de la chambre de compression est fermé par une structure qui lui permet d'obtenir une forme en cloche à l'extrémité du tuyau en
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poterie. La partie inférieure du manchon ou cylindre en élasto- mère 22 est évasée dans une région 40 de façon que les diamètres intérieurs et extérieurs du tuyau soient un peu élargis dans cet- r te région. Un élément d'extrémité 42, de forme circulaire, entou- re le noyau 20 et pénètre dans la région 40 en forme de cloche pour augmenter le diamètre du noyau 20 dans cette région.
Il est facile de voir que l'élément d'extrémité 42 et la partie de dia- mètre d'épaisseur réduite du manchon en élastomère établissent ensemble la forme en cl/oche de l'extrémité du tuyau. Le fond de la chambre de compression 18 est fermé de façon étanche par une bague en élastomère 44 qui est supportée par l'élément d'extré- mité 42. Pour oomprimer convenablement l'argile afin d'obtenir
Pour comprimer convenablement l'argile afin d'obtenir un tuyau de poterie utilisable, il est nécessaire que le manchon en élastomère ait une rigidité suffisante pour que pendant la première phase de la compression les différences de densité de l'argile autour dy noyau soient supprimées.
L'épaisseur réelle de la paroi doit être supérieure à l'épaisseur de l'argile travaillée. cas d'utilisation d'une membrane mince ou molle, la surface extérieure du tuyau porduit sera ondulée et l'épaisseur de la pa- roi du tuyau variera en conséquence. Autrement dit, l'épaisseur et la rigidité du manchon en élastomère doivent être telles que le manchon puisse comprimer le tuyau de façon qu'il ait une épais seur uniforme et une surface extérieure lisse et que l'argile ne puisse pas déformer le manchon en élastomère sous l'action de la pression hydrostatique.
La pression est établie par une pompe 32 dans l'espace compris entre le cylindre rigide et le manchon en élastomère à une valeur suffisante pour comprimer l'argile qui a été chargé dans la chambre de compression pour obtenir l'épais- seur désirée du tuyau. La pression peut Atre de l'ordre de 350 kg/em2, par exemple après un temps suffisant pour la mise ne for- e me du tuyau sous l'action de la pression la pression est supprimé
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Apres la suppression de la pression, le manchon en élas- tomère se dilate radialement en s'éloignant du tuyau d'argile moulée par réaction élastique.
Le diamètre intérieur du tyuau augmente par dilation et le tuyau s'écarte du noyau 20, et le tuyau se dilate aussi longitudinalement dans l'espace vide 18a. La pièce d'extrémité ou bouchon inférieur de la chambre de compression est ensuite abaissée par un mécanisme élévateur hydraulique convenable, et le toyau moulé descend hors de l'espace annulaire compris entre le noyât.', et le manchon en alastomère.
Comme le montre la figure 1 le mécanisme élévateur com- porte un cylindre hydraulique 46 alimenté en liquide sous pres- sion par une pompe 48 à travers un circuit de commande d'un type connu. Le piston 50 peut être élevé ou abaissé en fonction du li- quide compris dans le cylindre 46. Le piston 50 supporte l'élé- ment d'extrémité 42 (figurea 8et 4) dont la partie supérieure pé.- nètre dans la chambre de compression pour participer au formage de la cloche d'extrémité du tuyau.
Un élément de verrouillage 52, commandé hydrauliquement (figures 3 et 4) est introduit dans une ouverture de l'élément d'extrémité 42 quand' celui-ci ferme la ohambre de compression pour participer au maintien de l'élément 42 en position correcte et pour empêcher qu'il soit repoussé par la pression hydrostatique établie contre le manchon en élastomère La figure 3représente l'élément de verrouillage 52 en position d' ouverture et la figure 4 représente cet élément en position de fermeture.
Quand l'élément de verrouillage 52 est en position d' ouverture (figure 3)lapiston 50 peut être abaissé,et le tuyau, qui à ce moment est fermé, est sorti de la chambre de compression
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Ajouté 2 mots: Quand le tuyau a été entièrement sorti de la chambre de comprea- approuvé . ,/) d'un type sion, il est maniepulé par un appareil )connu. Cet appareil com- p porte deux supports de tuyau à ventouses 56, 58 qui sont repré-
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sentées en élévation sur la figure 1. La figure 2 montre deux supports de tuyaux 56,60 montés sur un bras commun 62.
Quand la le ventouse 56 est amenée en position pour saisir un tuyau{vide est établi dans les orifices de la ventouse par une pompe à vide 68 pour que la ventouse tienne le tuyau 64 de la façon représentée sur la figure 2 pour transporter ce tuyau au-dessus d'un chariot de four 66. Les ventouses enlèvent le tuyau de l'élément d'extré- mité qui peut ensuite être ramené en position pour fermer la chambre de compression. La chambre de compression peut alors rece- voir une nouvelle charge d'argile pour une nouvelle opération.
Un mécanisme 70 commande les mouvements des ventouses.
Ce mécanisme commande le mouvement de façon à faire pivoter les ventouses à partir de l'élévateur en passant devant deux scies de rognage 72, 74 qui ajustent lesextrémités du tuyau. Le mécanisme commande ensuite le mouvement desventouses pour faire tourner le tuyau de 1800 afin d'inverser les positions de la cloche et de l'autre extrémité du tuyau. La partie du tuyau coupée à l'extre- mité opposée à l'extrémité comportant la cloche est ensuite placée sur le plateau dqchariot de four 66 à l'emplacement où doit être abaissé le'tuyau.
La raison pour laquelle le tuyau est posé sur le trqçon coupé estque quand il est amené dans le four ohaud, la différence de dilatation entre le tuyau et la surface de chariot du four est compensée par la présence du tronçon interposé.
Dans l'appareil modifié représenté sur les figures 5a et 5b, la chambre de compression 118 est formée entre le noyau central axial 120 et le manchon en élastomère à paroi épaisse 122 comme dans le cas précédent, mais le noyau 120 n'est pas mobile axialement, Le noyau est fixé à l'extrémité inférieure d'un tube support 119 qui est fixé de façon réglable par des éorous 121 sur un plateau 123. Le plateau 123 est supporté par des oolonnettes 125 qui recouvrent sur l'élément fixe 130 du moule. Une vanne à piston creux 131 mobile axialement comporte un alésage 133 dans
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lequel l'extrémité supérieure du noyau 120 et le tube support 119 peuvent coulisser.
Une bagua d'étanchéité 135 est placée en- tre la vanne à piston 131 et le noyau 120, et d'autres bagues d'étanchéité 137 sont placées entre la vanne à'piston 131 et 1' élément fixe 130 du moule.
La vanne à piston 131 est déplacée axialement par un tube 139 et-des goujons 141 dépassant radialement. Ces goujons 141 traversent des fentes axiales 143 du tube 119. Le tube 139 est fixé à l'extrémité inférieure de la trémie 145 qui contient une quantité mesurée de particules d'argile arrivant par les té- lescopiques d'alimentation 147 et 149. La trémie 145, le tube 139, la vanne à piston 331 sont élevés et abaissés solidairement par un vérin pneumatique à double effet 151 qui comporte une ti- ge de piston 153.
La vanne à piston 131 est représentée fermée, Pour sou-, lever la vanne jusqu'à la position d'ouverture pour permettre la chute des particules d'argile de la trémie 145 dans l'espace an-., nulaire 118, le verrou 155 est d'abord rétracté par le vérin 157 et la vanne à piston 131 est ensuite soulevée par le vérin 151. ; La remontée de la vanne à piston 131 découvre les orifices 149 près de l'extrémité supérieure dû noyau fixe 120 pour permettre ' la chute des particules de la trémie 145 à travers le tube 139 et les orifices 159 dans l'espace annulaire 118.
L'espace annulait re 118 n'est pasrempli jusqu'à sa partie supérieure, et un espa- ce vide de faible import'ance est laissé près de l'extrémité su- périeure du noyau sous la vanne à piston 131 quand celle-ci est abaissée.
L'introduction des particules d'argile dans l'espace ! annulaire 118 peu':' être facilitée par des vibreurs de la façon décrite dans le premier exemple d'appareil, et de plus, une dé- pression peut être établie dans l'espace annulaire 118. En plus, r de l'accélérateur de la chute de l'exile dans l'espace annulaire !
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118, la réduction de la pression a une valeur Inférieurs à 0,14 kg/cm2 absolu dans l'espace annulaire améliore nettement la ré- sistance et la densité du tuyau fini.
Un passage 1.61 disposé dans la sono axial dans la paroi du manchon à piston 131 débouche dans l'extrémité supérieure de l'espace annulaire 118 et dans un passage radial 163 de l'élément fixe 130. L'aspiration peut être établie à travers les passages 161 et 163 pendant le remplissage de l'espace annulaire 118 aveo les particules d'argile,.
Avant l'introduction dos particules d'argile dans l'es- pace annulaire 118 et avant l'élévation de l'élément ou bouchon intérieur 142 pour fermer l'extrémité inférieure de l'espace 118, une aspiration doit être effectuée à travers le passage axial 165 du noyau, qui communique avec des orifices latéraux 167. L'aspic ration est éta@lie/dans le passage 165 du noyau à travers un tube r 169 qui traverse vers le haut l'intérieur de la trémie 145 et t/a- verse axialement le vérin 151.
Le bouchon inférieur 142 est porté à l'extrémité supé- rieure d'un mécanisme élévateur 150, et ce bouchon 142 est verrouil lé par un piston 152 qui traverse la partie inférieure de l'été-. r ment fixe 130 da moule. Le piston de ver/ouillage 152 est actionné par le vérin hydraulique 154. L'extrémité inférieure da passage 165 du noyau est fermée par un bouchon 171.
Quand les particules d'argile ont été introduites dans l'espace annulaire 118 et dans la partie élargie 140 à l'extrémi- té inférieure de l'espace, et après verrouillage de la vanne , piston 139 et du bouchon inférieur 142 au moyen des pistons de verrouillage 155 et 152, le liquide hydraulique sous haute près-. sion est envoyé à travers les orifices 134 de la paroi de l'élé- ment fixe 130 du moule pour comprimer le manchon en élastomère à paroi épaisse 122 afin de comprimer les particules d'argile et de forme? le tuyau en argile moulée.
Quand la pression hydraulique
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est supprimée, le manchon 122 se dilate et se sépare du tuyau mou- lé, et le tuyau Monté se dilate radialement et se sépare de sa sur- face du noyau 120 et se dilate longitudinalement dans le vide de 1'extrémité supérieure de l'espace 118. Le piston 152 peut alors être rétracté et le mécanisme élévateur être actionne pour abais- ser le bouchon 142 et le tuyau moulé pour le sortir de l'espace annulaire 118. Le tuyau moulé est ensuite rogné à la longueur vou- lue pour être cuit de la façon décrite ci-dessus.
Le tuyau en argile moulée doit avoir une dilatation à la fois radialement et axialement après la suppression de la pression hydraulique parce que des contraintes internes de compression sont établies pendant l'opération de compression. Ces contraintes de- , compression ne peuvent disparaître que si;la dilatation du tuyau peut avoir lieu radialement et longitudinalement.
Comme il a été indiqué ci-dessus, la manutention du tuy- . au, d'argile après sa sortie de la chambre de compression est assu- rée par un appareil bien connu, et d'une façon'bien connue aussi.
Cependant, comme suivant la présente invention le tuyau est formé d'argile dont la teneur en humidité est comprise seulement entre
5 et 10% au lieu de 20%, le temps nécessaire,pour le séchage de l'argile avant' sa cuisson à température élevée de l'ordre de 1100 C est réduit d'une durée comptée en jours aune durée comptée.en mi'- nutes. Pendant le séchage d'un tuyau formé de la façon habituelle, le tuyau se déforme, et p.arfois d'une façon considérable, et subit un retrait d'environ 7%. La déformation et le retrait pendant la séchage sont à peu près'éliminés par le procédé de formage à sec selon la présente invention.
Les tuyaux formés d'une façon classique ont un retrait de 10 à 12% pendant les opérations de séchage et de cuisson.Un tuyau d'argile fabriqué selon la présente invention subit un re- trait de l'ordre .de 5 ou moins pendant la cuisson. Ce retrait plus faible permet d'obtenir une plus grande précision pour les
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dimensions du tuyau, final, de sorte que la quantité de matière plastique nécessaire pour la fabrication des raccorda mécaniques des tuyaux est réduite.
Le procède d'extrusion déjà connu produit des tuyaux à structure laminaire de paroi sono des pressions d'aggloméra- tion faibles et par suite la résistance à l'écrassement du tuyau est faible. Comme eelon la présente invention il n'y a pratique- ment aucune limite à l'importance de l'agglomération à laquelle est soumise l'argile, et comme le nouveau procédé perlât' d'obte- nir une paroi non stratifiée homogàne,
la résistance à l'éorase- mont du tuyau. est plus grandes Il est possible de fabriquer un tuyau d'argile ayant une paroi bien plus mince et homogène mais ayant une résistance égale à c@@@e d'un tuyau fabrique par les procèdes antérieurs mais avec une paroi bien plue épaisse. Il en résulte une économie importante de matière et une réduction cor- respondante du poids du tuyau* Ceci est important parce que la tuyau d'argile doit être transporté au point d'utilisation. Le prix du transport est d'autant plus réduit que le gain de poids est plus important.
REVENDICATIONS.
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