Appareil pour la coulée de petits lingots
La présente invention a pour objet un appareil pour la coulée de petits lingots.
Les fondeurs et plus particulièrement ceux qui fabriquent de petits objets en métaux et alliages à point de fusion faible ou moyen: zinc, aluminium, magnésium et leurs alliages, laiton, etc., demandent de plus en plus souvent que le métal leur soit livré sous forme de lingots de faible masse, de l'ordre de 500 grammes à 2 kilogrammes.
De tels lingots peuvent être coulés sur les machines construites en vue de la coulée des lingots normaux dont la masse est de l'ordre d'une dizaine de kilogrammes, mais le rendement est faible, les machines sont mal employées et le prix du métal s'en trouve fortement augmenté. C'est pourquoi la coulée manuelle est encore souvent employée, mais elle représente pour la main d'ceuvre un travail pénible, et elle est coûteuse, le prix de la main-d'ceuvre se substituant à celui de l'utilisation de l'appareil de coulée.
Le but de l'invention est de réaliser un appareillage simple et d'un faible prix de revient, dont le rendement soit élevé et qui permette une économie substantielle sur le prix de revient des lingots.
L'appareil selon l'invention comprend, montés sur un bâti:
un premier plateau circulaire monté tournant autour de son axe vertical et muni, à sa périphérie, d'alvéoles constitués par un fond et trois côtés verticaux, ouverts vers le haut et du côté de la périphérie du plateau,
un deuxième plateau circulaire également monté tournant autour de son axe vertical,
un ruban sans fin appliqué contre une partie de la surface périphérique extérieure des deux plateaux et constituant, pour les alvéoles recouverts par celui-ci un quatrième côté vertical temporaire,
un dispositif moteur réducteur entrainant en rotation au moins l'un des plateaux,
un tendeur de ruban,
au moins un dispositif de coulée dans les alvéoles, et
un dispositif d'éjection des lingots.
Dans une forme de réalisation préférée, l'appareil peut présenter, en outre,
un dispositif de coulée des alvéoles constitué d'une part, par une goulotte solidaire d'un bras monté en rotation autour d'un axe vertical, ce bras portant en outre un galet susceptible de coopérer avec des cames fixées sur le plateau circulaire portant les alvéoles à alimenter, et d'un dispositif de rappel rappelant le galet contre la canne, et d'autre part un réservoir intermédiaire d'alimentation fixe muni d'une busette,
le dispositif d'éjection des lingots peut être constitué par une buse alimentée par un gaz sous pression.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution particulière de l'appareil, objet de l'invention.
La fig. I représente cette forme d'exécution constituée par un appareil pour la coulée des petits lingots, à un seul plateau actif,
la fig. 2 est une coupe par un plan vertical axial du premier plateau et de ses éléments annexes,
la fig. 3 est une coupe selon a d'une alvéole du plateau de la fig. 2.
la fig. 4 est une schéma représentant, en plan, les deux plateaux et le ruban sans fin, dans le cas d'un seul plateau actif,
la fig. 5 est une variante représentant un appareil à deux plateaux actifs,
la fig. 6 représente, en plan, les deux plateaux actifs et le ruban sans fin,
la fig. 7 représente, en plan, le dispositif de coulée,
la fig. 8 représente ce même dispositif en élévation latérale, vu selon une direction radiale, la goulotte et son bras étant coupés,
la fig. 9 le représente également en élévation latérale, R u selon une direction tangente au plateau, et
la fig. 10 représente, schématiquement, un dispositif d'éjection.
Sur ces figures, les mêmes repères représentent les mêmes éléments.
L'appareil représenté aux fig. 1 et 2 est monté sur un bâti 1 qui comprend une table 1 1 et une colonne montante 12.
Sur ce bâti est monté l'ensemble 2 constitué par le premier plateau 21 et ses dispositifs annexes. Ce plateau comprend deux très fortes tôles en forme de disque, la tole supérieure 211 et la tôle inférieure 212, réunies entre elles par une tôle cylindrique périphérique 213. La tôle supérieure est découpée dans sa région périphérique afin de faire place à des alvéoles 215. Chaque alvéole est constituée (fig. 2) par une tôle 2151, pliée en forme de la lettre U et fermée, à son extrémité tournée vers l'axe du plateau, par une tôle 2152. Les tôles 211 et 212 dépassent légèrement la tôle périphérique 213 de façon à donner au plateau la forme d'une poulie à gorge.
Afin de permettre le refroidissement des alvéoles par un fluide en circulation forcée, l'espace compris entre les deux tôles 211 et 212 est séparé en deux par un séparateur 214 constitué par une tôle mince qui comprend une partie centrale 2141 en forme de récipient cylindrique sans couvercle dont le fond est tourné vers le bas, une partie médiane 2142 présentant la fonne d'un disque percé en son centre selon un cercle et raccordé à la partie centrale, une partie cylindrique extérieure 2143 raccordée, selon sa base supérieure, à la partie centrale et enfin une partie plane extérieure 2144 présentant la forme d'un disque percé en son centre et raccordé à la partie cylindrique extérieure. Ce séparateur 214 est maintenu, de place en place, par des goussets 2145 verticaux, soudés d'une part au séparateur, d'autre part à la tôle inférieure 212.
Le plateau 21 est porté par un arbre vertical tubulaire 22 en deux parties, dont la partie supérieure 221 cylindrique, est fixée à la tôle supérieure 211 du plateau, tandis que la partie inférieure 222 cylindro-conique, est solidaire de la tôle inférieure 212.
Afin que le plateau puisse tourner librement autour de son axe 220, le tube supérieur 221 est solidaire de l'élément intérieur 231 d'un palier 23 dont l'élément extérieur 232 est fixé à l'extrémité de la colonne montante 12 du bâti 1. A l'intérieur de ce tube 221, on trouve le tube 24 d'amenée de fluide de refroidissement, par exempie de l'eau; ce tube est fixé, par un support 241, à la colonne montante 12. Il pénètre dans le tube 221 par un joint tournant supérieur 242 qui permet la rotation du plateau bien que le tube 24 soit fixe.
L'arbre tubulaire inférieur 222 comprend une partie supérieure 2221 de grand diamètre, par exemple égal à celui du tube 221, et d'une partie inférieure 2223 de diamètre plus faible, réunies par une partie médiane tronconique 2222. Le tube 2221 est, à sa partie supérieure, fixé à la tôle inférieure 212 du plateau. On trouve ensuite, extérieurement à ce tube, une roue dentée 25 d'entraînement du plateau, puis un palier 26 dont l'élément extérieur 261 est monté sur la table 1 1 du bâti. Le tube tronconique 2222 s'appuie, par l'intermédiaire d'une bague 272, sur une butée 27 dont l'élément extérieur 271 ne forme qu'un avec celui 261 du palier 26.
On remarque que la tôle supérieure 211 du plateau est reliée à l'arbre tubulaire supérieur 221 par de forts goussets 2111 et que la tôle inférieure 212 est reliée à l'arbre tubulaire inférieur 2221 par des goussets 2121.
Sous la table 1 1 est installé le tube 28 d'évacuation du fluide de refroidissement. Ce tube est relié à la partie inférieure 223 de l'arbre tubulaire 222 par un joint tournant inférieur 282 dont la garniture d'étanchéité 2821 est serrée entre un élément fixe 2822 solidaire de la table 11 et un élément 2823 qui se visse dans l'élément fixe. Un joint plastique 2824 sépare les deux éléments.
Les flèches 200 matérialisent le circuit parcouru par le fluide de refroidissement: le sens de circulation peut, bien entendu, être inversé. Dans l'exemple représenté par la fig. 2, les circuits de refroidissement des diverses alvéoles sont branchés en parallèle entre le tube 24 d'arrivée du fluide de refroidissement et le tube 28 de départ de ce fluide. Il est aussi possible de brancher en série ces divers dispositifs de refroidissement, le fluide, arrivé par le tube 24 passant entre les tôles 211 et 2142 pour refroidir la première alvéole 215 puis revenant entre les tôles 2142 et 212 pour passer dans le circuit de refroidissement de la deuxième alvéole, puis de là dans celui de la troisième, et ainsi de suite. Ce n'est qu'à la sortie du circuit de la dernière alvéole qui est celle qui précède la première alvéole 215 que le liquide rejoint la tubulure de sortie 28.
La table 1 1 porte également (fig. 1) un groupe motoréducteur 29 qui, par l'intermédiaire du pignon 291, entraîne la roue dentée 25. Il est utile que le réducteur du groupe soit à rapport réglable afin de donner à l'appareil le maximum de souplesse.
Chaque alvéole 215 constitue une lingotière ouverte selon l'un de ses côtés verticaux, à savoir le côté situé à la périphérie du plateau. Ce côté est fermé par un ruban sans fin 3 qui, comme le représente la fig. 4, est appliqué contre la surface périphérique du plateau 21 et passe autour d'un deuxième plateau 410.
Si le plateau 210 est entraîné par le motoréducteur 29, dans le sens indiqué (fig. 4-6) par la flèche 201, chaque alvéole est fermée par le ruban 3 entre le moment où elle occupe la position 217. Ce temps correspond à la coulée de métal dans l'alvéole et à sa solidification.
Après cela, le plateau continuant à tourner, L'alvéole occupe la position 218; son côté vertical périphérique n'est plus ouvert. Le métal continue à se refroidir et, à la suite du retrait dû à la solidification et au refroidissement, la face verticale arrière du lingot quitte le contact de la face correspondante 2152 de l'alvéole. Le lingot est alors éjecté, par exemple par l'introduction d'un couteau d'éjection dans l'intervalle formé entre le lingot et la face 2152 de l'alvéole, ou encore par soufflage d'air comprimé dans cet intervalle.
Dans une première forme de réalisation de l'appareil, représentée par les fig. 1 et 4, le deuxième plateau 41 est constitué par une simple poulie dont le diamètre est, de préférence, inférieur au diamètre du premier plateau afin de réaliser le recouvrement maximum par le ruban sans fin. Seul le premier plateau est actif et sert à la coulée.
La poulie 41 qui constitue le deuxième plateau est portée par un palier à butée 42 solidaire d'un chariot 43. Ce chariot est lui-même porté par quatre roues, galets ou billes 431 et 432 susceptibles de rouler sur des rails 441 que porte un support de poulie 44. Le chariot porte également à son extrémité inférieure, des contregalets 433 prenant appui sur la surface inférieure des rails 442.
La mise en tension du ruban 3 est réalisée par rappel du chariot 43, par exemple au moyen du contrepoids 45 fixé à un câble 451 fixé au chariot et passant sur une poulie de renvoi 452. Un moyen de rappel élastique peut remplir la même fonction.
L'ensemble 4 de la poulie 41 et de ses organes annexes est porté par une table 46 solidaire du bâti 1 de l'appareil.
Dans la deuxième forme de réalisation de l'appareil, représentée par les fig. 5 et 6, le deuxième plateau 51 est identique au premier 21, les deux plateaux sont actifs et servent à la coulée, ce qui double le rendement de l'appareil. Il est alors préférable que l'un seulement des plateaux soit attaqué en rotation, L'autre étant entraîné par le ruban sans fin 3. L'ensemble 5 constitué par le deuxième plateau 51 et ses dispositifs annexes est identique à l'ensemble 2 formé par le premier plateau 21 et ses annexes: sa description s'obtient en remplaçant, dans les fig. 2 et 3 dans la description ci-dessus, le premier chiffre 2 de tous les repères par le chiffre 5. La roue dentée 25, le pignon 291 et le motoréducteur 29 n'ont pas de correspondant dans l'ensemble 5.
La tension du ruban 3 peut se régler, soit par déplacement de l'un des plateaux, soit par au moins un galet tendeur classique, ainsi que le représente la fig. 6. Il est évident que ce système de réglage de tension peut également s'appliquer au cas de la fig. 1, le dispositif de rappel du chariot est alors inutile, le chariot 43 étant solidaire du support 44.
Lorsque le plateau 21 est attaqué en rotation dans le sens de la flèche 201, le plateau 51 est entraîné par le ruban 3 dans le sens de la flèche 501. On définit ainsi sur le plateau 21 deux zones dont l'une, correspondant à la coulée et à la solidification du métal, est située, en tournant dans le sens de la flèche 201 entre les alvéoles 216 et 217, l'autre correspondant au refroidissement et à l'éjection des lingots étant située entre les alvéoles 217 et 216. De même, sur le plateau 51 on peut définir deux alvéoles 516 et 517 correspondant aux alvéoles limites encore fermées par le ruban et jouant le même rôle que les alvéoles 216 et 217 du premier plateau.
La zone du plateau 51 située, en tournant dans le sens de la flèche 501 entre les alvéoles 516 et 517, correspond à la coulée et à la solidification du métal, tandis que la zone comprise entre les alvéoles 517 ou 516 correspond au refroidissement et à l'éjection des lingots.
En vue d'obtenir le rendement maximum de l'appareil, il est bon que la zone de coulée et de solidification représente une fraction aussi importante que possible de la périphérie de chaque plateau: les galets 31 et 32 sont prévus dans ce but, ils servent, en outre, de tendeurs au ruban 3, car ils sont rappelés élastiquement l'un vers l'autre.
Le deuxième plateau est porté par un bâti 10 qui peut être identique à celui 1 du premier plateau.
Le dispositif de coulée 6 comprend (fig. 7 à 9) un support 61 constitué par une table horizontale 611 que deux goussets 612 et 613 rendent solidaire de la table 1 1 du bâti 1. Un élément mobile de coulée 62 comprend un bras 622 articulé sur la table 611 au moyen d'un palier à butée 621. Le bras 622 porte une goulotte de coulée 623 et un galet 624.
Le plateau actif 21 qui tourne dans le sens indiqué par la flèche, porte des alvéoles, dont l'alvéole 218 qui est, sur la fig. 7, en position de coulée et l'alvéole 219 qui la précède. Entre chaque alvéole et la suivante, est disposée une came destinée à coopérer avec le galet 624.
Ainsi l'on trouve entre les alvéoles 218 et 219, la came 631, puis, en avant de l'alvéole 219 la came 632.
La goulotte est rappelée contre la came 631 par un dispositif de rappel qui peut être un simple ressort. Le dispositif 64 représenté comprend une poulie à gorge 641 montée folle sur un support 642. Sur cette poulie passe un câble 643 relié, d'une part au bras 622, d'autre part à un contrepoids 644.
Au-dessus de la goulotte, on trouve un réservoir intermédiaire d'alimentation 651 muni d'une busette d'écoulement 652. L'ensemble du réservoir et de sa busette est garni intérieurement d'une couche de pisé protecteur 6511. Le réservoir 651 est monté sur une colonne 653 orientable et réglable en hauteur. Seule, la busette 652 est représentée à la fig. 7, pour plus de clarté.
Le réservoir 651 est fixe, de sorte que, si la goulotte 623 n'existait pas, le métal s'écoulant par la busette 652 remplirait bien les alvéoles, qui défilent dans un mouvement uniforme, I'une après l'autre, mais, entre deux alvéoles, le métal liquide se répendrait sur la tôle 211 du plateau: c'est ce que la goulotte empêche.
Lorsqu'une alvéole 219 se présente devant la goulotte, le galet 624 est maintenu au contact de la came 631. Comme le plateau tourne d'un mouvement uniforme dans le sens de la flèche 201, la came 631 repousse le galet, de sorte que la goulotte est entraînée par le mouvement du plateau: le métal fondu se déverse par la busette 652 dans la goulotte et, de là, dans l'alvéole 219. Ce mode de déversement se poursuit jusqu'à ce que la partie avant ouverte de la goulotte arrive au droit de la busette: à partir de ce moment, le métal s'écoule directement de la busette, mais toujours dans l'alvéole 219 et se trouve alors sous celle-ci.
Lorsque l'alvéole 218 arrive à l'emplacement qu'occupait, précédemment, l'alvéole 219, la goulotte occupe la position 6231: la busette est totalement dégagée et coule directement l'alvéole 218. Mais, au même moment, le galet 624 prend la position 6241, la came 631 arrive en 632 et laisse échapper le galet: le contrepoids 644 rappelle la goulotte en arrière, jusqu'à ce que le galet arrive au contact de la came suivante 630 qui occupe, à ce moment, la position occupée précédemment par la came 631. Ainsi, la goulotte vient se replacer sous la busette : L'alvéole 218 n'est plus alimentée, tandis que l'alvéole suivante, qui a pris la place occupée précédemment par l'alvéole 218, est coulée à son tour.
Le réservoir intermédiaire est alimenté en métal fondu par un four de coulée, de préférence à niveau constant. On coule des lingots de masse désirée en agissant sur ce niveau, en fonction de la vitesse de rotation du plateau.
L'appareil comprend enfin un dispositif d'éjection des lingots qui peut, à titre d'exemple, être constitué par une buse à bec large 66 alimentée en un gaz comprimé tel que l'air. En effet (fig. 10), le lingot, lors de sa solidification et de son refroidissement, subit un retrait, de sorte qu'il prend la forme représentée sous le repère 2150: un vide se forme entre la paroi verticale arrière 2152 de l'alvéole et le lingot, et il suffit de souffler dans ce vide de l'air comprimé pour que le lingot tombe, par exemple dans un emballage placé à côté du plateau, devant l'alvéole munie de la buse.
Il est précisé que le dispositif de coulée est placé (fig. 6) de façon que la coulée se fasse en 216 respectivement 516 et que le dispositif d'éjection est placé sur une alvéole non fermée par le ruban 3 de préférence sur l'axe représenté ou un peu après cet axe, dans la direction de l'alvéole 216 respectivement 516.