Appareil pour diriger la courroie d'une machine à couler et prolonger sa vie
La présente invention a pour objet un appareil pour diriger la courroie de coulée d'une machine à couler en continu et prolonger sa vie, la courroie de coulée sans fin se déplaçant autour d'une partie d'un tambour rotatif et étant guidée et supportée par des poulies.
Elle concerne une machine à couler dans laquelle un espace de moulage mobile est limité entre la périphérie d'un tambour rotatif et une courroie sans fin qui enveloppe environ la moitié de la circonférence du tambour.
Des poulies folles appliquent une tension à la courroie de moulage et assurent son guidage et son support.
L'appareil selon l'invention permet de diriger une courroie avantageusement mince en alignement correct sur des poulies sans rebord tout en appliquant en même temps la tension adéquate à la courroie pour éviter des fuites de la matière fondue à couler. Cet appareil permet d'utiliser des courroies de coulée très minces qui présentent plusieurs avantages: refroidissement plus efficace, moindre distorsion de la courroie, plus longue durée de vie de celle-ci, plus longue durée de vie du tambour de coulée et qualité du produit refroidi plus uniforme.
La direction de la courroie est accomplie en tordant l'axe de la poulie de sortie autour d'un pivot disposé près de l'intérieur ou du bord arrière de la courroie de coulée, l'axe de pivotement étant situé approximativement dans le même plan que le point de tangence sur lequel la courroie provenant de la jante du tambour de coulée vient en contact avec la roue de sortie, maintenant ainsi la courroie mince centrée sur les surfaces de contacts planes et sans rebords des poulies.
Dans une machine à couler le métal en continu anté rieurement connue, du type à tambour et courroie, la courroie est guidée par des rebords sur les bords extérieurs des poulies folles ou du tambour de coulée. On a remarqué depuis des années cependant que cet arrangement conduit à de nombreuses difficultés qui ont restreint l'usage industriel de ce type de machines. Les rebords entraînent une usure considérable et une déformation des bords de la courroie qui endommagent la jante du tambour. La courroie de coulée doit être plate et maintenue fermement contre la jante du tambour pour éviter une fuite du métal fondu.
Dans les machines à tambour et courroie, il est avantageux d'utiliser une courroie mince parce que la courroie est fléchie dans un sens quand elle passe autour du tambour de coulée, puis dans le sens opposé quand elle passe autour des poulies folles. La courroie tourne de façon continue et se trouve ainsi fléchie de manière répétée dans un sens et dans l'autre, de sorte que les efforts de flexion sont réduits et que la vie de la courroie est fortement augmentée quand cette courroie est mincie.
Toutefois, par suite de la nécessité dans les machines connues d'utiliser des rebords pour diriger la courroie, il était nécessaire d'utiliser des courroies plus épaisses.
Des essais ont été entrepris dans la pratique antérieure pour utiliser une courroie mince sous une tension adéquate, mais la courroie s'usait rapidement le long de ses bords où elle engage les rebords. La courroie a tendance à monter sur les rebords des poulies quand elle passe sur ces dernières, produisant ainsi une distorsion, une déchirure ou un enroulement des bords de la courroie.
Pour minimiser ces problèmes, on a utilisé jusqu'ici une courroie relativement épaisse (plus de 1,50 mm).
Cependant, une courroie épaisse contrarie un refroidissement uniforme efficace du métal fondu et est plus coûteuse qu'une courroie mince. En outre, une courroie épaisse est rapidement endommagée par les efforts de flexion excessifs et par la distorsion thermique.
Vu ces inconvénients d'une courroie épaisse, on préfère utiliser une courroie mince, d'une épaisseur inférieure à 1,50 mm. Parmi d'autres raisons, on préfère une courroie mince parce que l'expérience montre qu'une courroie relativement mince de même que le produit coulé peuvent être plus efficacement et uniformément refroidis; il existe une moindre distorsion de la courroie, assurant une qualité plus uniforme du produit, et la courroie présente une durée de vie considérablement augmentée.
Ce problème consistant à maintenir la courroie de coulée uniformément sur des poulies sans gorge, sans usure ni endommagemenl de ses bords, est resté insoluble pendant quelque temps et beaucoup d'efforts et de dépenses ont été consentis pour trouver un moyen d'empêcher cette détérioration rapide de la courroie.
Un but de l'invention est de fournir un appareil pour diriger la courroie de coulée en alignement correct sur des poulies comportant des surfaces de contact plates, cylindriques et sans gorge, sans l'emploi de rebords, et pour appliquer en même temps une tension adéquate à une courroie mince sans créer de fuite entre la courroie et le tambour de coulée.
On va décrire une machine à couler en continu comprenant l'appareil selon l'invention.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention:
La fig. 1 est une vue en élévation d'une machine à couler comprenant cette forme d'exécution,
la fig. 2 est une vue à plus grande échelle prise selon la ligne 2-2 de la fig. 1,
la fig. 3 est une vue à plus grande échelle, partiellement en coupe, d'organes représentés à la fig. 1, et
la fig. 4 est une vue, partiellement en coupe, prise selon la ligne 4-4 de la fig. 3.
La machine à couler en continu 10 représentée à la fig. 1 comprend un bâti 12 sur lequel est monté un tambour de coulée rotatif 14. Une courroie de coulée souple 16 se déplace selon une trajectoire arquée autour de la moitié environ de la circonférence du tambour 14 et est guidée et supportée par trois poulies folles 17, 18 et 19.
Un espace de moulage mobile 20 est limité entre la périphérie du tambour 14 et la courroie 16, une matière fondue 22 étant versée dans cet espace pour le moulage.
La matière 22 à son entrée dans la machine est versée de haut en bas du côté droit du tambour (fig. 1) et le produit coulé 25 sort du côté gauche du tambour vers le haut.
Pour contenir la matière fondue 22 dans l'espace de moulage 20 et pour couler un produit de haute qualité, il est important que la courroie de moulage 16 soit maintenue fermement contre la surface jante plate du tambour 14 et contre les surfaces de contact sans rebords
des poulies 17, 18 et 19. Cela revient à dire que la surface frontale F de la courroie doit former une courbe douce et continue adjacente au tambour 14 et aux poulies 17, 18, 19, sans déformation ni distorsion locale. La face arrière R de la courroie 16 est refroidie par un réfrigérant liquide 23 à grande vitesse, par exemple de l'eau.
La courroie 16 est refroidie dans la région où elle
rencontre la matière fondue 22 s'écoulant vers le bas, par le réfrigérant liquide 23 amené sous haute pression à travers une conduite 24 dans une tubulure 26 qui est reliée à des tuyères 27 logées dans des rainures de la surface de contact de la poulie d'entrée 17 et incurvées approximativement sur la moitié de la périphérie de la poulie. Quand elle se déplace autour du tambour 14, la courroie 16 est refroidie par le réfrigérant envoyé
dans un collecteur 28 qui s'étend selon un arc centré sur l'axe du tambour et qui est disposé près d'un bord de la courroie 16.
Le réfrigérant est amené sous pression au collecteur 28 par plusieurs conduites 32 et appliqué contre la surface arrière R de la courroie sous un angle tel que le réfrigérant heurte cette surface de façon à s'étaler et à former nil film (non représenté) se déplaçant à haute vitesse et transversalement à la surface R. Le collecteur 28 est formé de trois sections jointes par des brides 30. Le collecteur arqué 28 est monté sur le bâti 12 par des supports 34. Un procédé et un appareil pour refroidir une courroie de coulée sont connus.
La matière fondue 22 est amenée depuis un récipient de versage isolé 36 et envoyée vers le bas à travers un tuyau de décharge 38 dans la région d'entrée 40 de l'espace de moulage 20. Cette machine est particulièrement adaptée à la coulée continue d'un métal fondu, par exemple de l'aluminium, de l'acier ou du cuivre. Le produit coulé 25 est conduit hors de la machine en un point situé du côté opposé à l'entrée 40, à proximité de la poulie de sortie 18.
En suivant la trajectoire décrite par la courroie 16 près de l'entrée 40, on voit que la face arrière R décrit une courbe concave quand elle tourne autour de la poulie 17; ensuite la courroie s'infléchit en une courbe inverse selon une ligne d'inflexion transversale, puis ensuite la face arrière R décrit une courbe convexe quand elle passe autour du tambour 14. Après que la courroie a passé environ sur la demi-circonférence du tambour, elle quitte ce dernier et inverse sa flexion de façon à décrire une courbe concave autour de la poulie 18, puis passe vers le bas sous un angle donné, se courbe alors autour de la poulie 19 pour revenir sous un angle donné sur la poulie 17, comme le montrent les flèches de la fig. 1. La réciproque de ces sens de flexion se produit pour la face frontale F.
L'appareil de direction (fig. 1 à 4) comprend un support 44 comportant une partie supérieure 46 et une partie inférieure 48 qui est fixée au bâti 12 de la machine à couler 10. La partie supérieure 46 est montée pivotante sur la partie inférieure 48 au moyen d'un pivot P disposé près du bord intérieur (arrière) de la poulie de sortie 18, approximativement dans le plan du point de contact et de tangence de la courroie 16 et de la poulie 18.
La surface de contact de la poulie de sortie 18 (fig. 2) est plane, sans rebords et la courroie 16 engage cette surface de contact quand elle passe autour de la poulie 18. La courroie 16 est dirigée en tordant l'axe
de la poulie de sortie 18 par rapport à l'axe des autres poulies 17 et 19. Cette torsion de l'axe de la poulie 18 est effectuée en faisant tourner la partie supérieure 46
du support autour du pivot P comme on le verra plus loin.
La poulie de sortie 18 est portée par un arbre rota
tif 50 monté dans un palier 52 fixé à un plateau 54 par
une série de boulons 55. L'extrémité arrière du palier 52
est enferrée dans un logement 56 fermé à l'extrémité
opposée par une pièce 58 avec une entretoise 60 maintenant le plateau 54 en place.
L'appareil comprend deux excentriques 62 et 64
(fig. 1 et 2). L'excentrique 62 est monté dans un palier
63 fixé à la partie supérieure 46, et l'excentrique 64 est
monté dans un palier 65 fixé à la partie inférieure 48
du support 44. Le palier 63 est fixé à un plateau 70 formant le fond de la partie supérieure 46 (fig. 3), et
l'autre palier 65 est fixé au côté d'un cadre de support 49 de la partie inférieure 48. L'excentrique 64 présente
une excentricité plus faible que l'excentrique 62. Le plus grand excentrique 62 est utilisé pour un réglage initial afin de centrer la courroie de coulée sur les poulies 17, 18, 19, tandis que l'excentrique 64 est utilisé pour diriger de façon continue la courroie sans fin 16 sur les surfaces de contact planes des poulies.
En effectuant le réglage initial afin de centrer la courroie, un moteur principal non représenté est mis en marche pour faire tourner le tambour 14, ce qui produit le déplacement de la courroie 16 le long de sa trajectoire (fig. 1), la courroie passant autour du tambour et des trois poulies folles. Quand la courroie 16 est en mouvement, une grande clé est utilisée pour faire tourner l'ex excentrique 62 jusqu'à ce que la courroie 16 soit centrée sur les surfaces de contacts sans rebords des trois poulies. Ce réglage est fait alors que l'autre excentrique 64 est situé au milieu de son domaine de fonctionnement.
Une fois ce réglage initial achevé, une vis de serrage 67 est serrée pour maintenir l'excentrique 62 en place. Une vis de serrage 67 semblable est utilisée pour bloquer l'autre excentrique 64 temporairement pendant le réglage initial. Pendant l'opération de coulée, l'excentrique inférieur 64 est actionné par un organe d'entraînement de direction sous forme d'un levier à main 68. Ce levier peut être actionné à la main pour diriger la courroie, ou il peut être actionné par un mécanisme hydraulique 69 à cylindre et piston dont la tige de piston pivote en 71 sur le levier 68, le cylindre pivotant en 73 sur le cadre de support 49. Un mécanisme détecteur non représenté, par exemple un interrupteur comprenant un doigt touchant légèrement le bord de la courroie 16, permet de détecter la position de la courroie pour commander automatiquement le mécanisme 69.
Les excentriques 62 et 64 (fig. 2 à 4) sont connectés par une bielle 66 qui engage leurs parties excentriques.
Par rotation des excentriques, le palier 63 est tiré par la bielle 66 soit vers le palier 65 soit en sens inverse.
Quand le palier 63 est tiré vers le palier 65, la partie suporieure 46 du support toume dans le sens dextrogyre C (fig. 2) autour du pivot P. Cette rotation de la partie supérieure tord l'axe de l'arbre 50 de la poulie de sortie 18 dans le sens dextrogyre C par rapport aux axes des autres poulies et du tambour. Quand le palier 63 est poussé à distance du palier 65, la partie supérieure 45 et l'axe de l'arbre 50 sont tordus dans le sens lévogyre D autour du pivot P. Avec cet arrangement, l'axe de la poulie de sortie 18 peut être tordu dans l'un ou l'autre sens par rapport aux axes des autres poulies et du tambour et obliger ainsi la courroie 16 à se déplacer dans un sens ou dans l'autre en travers des surfaces des poulies 17 et 19 pour maintenir la courroie correctement alignée sur les poulies.
Le mouvement angulaire C ou D autour du pivot P de l'arbre 50 de la poulie de sortie 18 est approximativement d'un degré dans l'un ou l'autre sens, c'est-à-dire d'environ 1" depuis la position neutre. Cette position neutre est celle pour laquelle l'arbre 50 de la poulie 18 est parallèle aux axes des autres poulies et du tambour.
Une fois que la courroie a été centrée initialement, le levier de direction 68 est actionné de temps en temps chaque fois que la courroie commence à se déplacer en avant ou en arrière le long des surfaces de contact des poulies 17, 18, 19, c'est-à-dire chaque fois qu'elle commence à dévier de sa position centrale.
La torsion de l'arbre 50 de la poulie 18 oblige la courroie à suivre une nouvelle trajectoire quand elle tourne autour de la moitié environ de la poulie 18. Cette nouvelle trajectoire produit le déplacement de la courroie elle-même, qui rampe lentement en direction axiale le long des faces de contact des autres poulies, contrecarrant ainsi la déviation afin d'être ramenée dans sa position centrale. La torsion de l'arbre 50 dans le sens dextrogyre C oblige la courroie 16 à se déplacer lentement vers l'arrière (à distance du spectateur regardant la fig. 1). Inversement, la torsion de l'arbre 50 dans le sens lévogyre D oblige la courroie à se déplacer lentement vers l'avant (vers le spectateur de la fig. 1).
La partie supérieure 46 et la partie inférieure 48 (fig. 2 à 4) sont agencées de façon que la partie supérieure 46 glisse sur la partie inférieure 48. La partie supérieure est montée sur le plateau de direction 70 qui glisse sur un plateau 72 à frottement réduit, en bronze poreux imprégné d'huile, lequel repose sur la partie supérieure d'un plateau de direction 74 à la partie supérieure du cadre de support 49. Le mince plateau 72 à frottement réduit est disposé entre les plateaux 70 et 74 pour réduire le frottement entre ces derniers quand la partie supérieure 46 pivote dans les sens C ou D.
Afin de maintenir le plateau supérieur 70 vers le bas, pour contrebalancer le poids de la poulie 18 et de l'arbre 50 et la force de tension de la courroie 16 exercée sur lui, une bande de retenue 76 est fixée à chaque extrémité au plateau inférieur 74 par des boulons 78.
L'étendue du pivotement du plateau 70 dans les deux sens est limitée par ces boulons 78.
En variante, la poulie d'entrée 17 pourrait être aussi agencée de façon que son axe soit tordu, c'est-à-dire agencée comme la poulie 18, ce qui permettrait aussi de diriger la courroie 16. Toutefois, on préfère utiliser la poulie 18 dans le dispositif de direction par suite de la présence de la matière fondue 22 à l'entrée de la machine à couler.
Dans la machine décrite, la courroie a une épaisseur inférieure à 1,50 mm et quand elle est incorporée dans l'appareil décrit, elle donne les nombreux avantages décrits précédemment. En outre, elle est moins coûteuse et dure beaucoup plus longtemps que les courroies des machines connues, tout en produisant un produit coulé plus uniformément refroidi.