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Il Perfectionnements aux procédés et appareils pour former des corps céramiques ".
La présente invention se rapporte à des procédés et appareils pour transformer des sables résiduaires, provenant du douoissage de glaces ou plaques de Terre, en produits utiles et elle se rapporte plus particulièrement à un procédé et un appareil pour former des briques,des tuiles et des corps analogues en partant de la matière décrite ci-dessus.
L'invention a pour but d'obtenir un procédé et un appareil des types mentionnés ci-dessus, par l'utilisation desquels du sable résiduaire, à l'état lâche ou pulvérulent, peut être soumis à un chauffage préalable à une température permettant une compression de ce sable en masse cohérente et peut ensuite être introduit dans une presse appropriée et être immédiatement soumis à une forte pression, pour être aggloméré à un état fort cohérent.
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Il a jusqu'ici été te pratique courante, dans le douoissage et polissage de glaces, de sceller des plaques de verre à la partie supérieure de chariots ou tables mobiles et de les faire passer ensuite sous des disques rotatifs en fonte ou polissoirs, qui étaient alimentés d'une suspension de sable dans de l'eau comme abrasif. Les surfaces des plaques de verre étaient soumises à une abrasion gra- duelle jusqu'à un niveau uniforme et en même temps les particules de sable étaient broyées à un état de division de plus en plus fine jusqu'à ce qu'on obtint finalement un mélange très intime de particules extrêmement fines (environ 5 à 20 microns) de silice et de verre.
Ce mélange contenait environ 10 à 25 % de verre, le reste consistant prinoipalement en silice finement divisée (environ 75 à 80 %), 1 ou 2 % de fer métalliques, une faible proportion de gypse provenant du plâtre employé pour le scellement, ainsi que tes proportions plus faibles d'autres ingré- dients. A cause de son état de division fine et pour d'autres raisons, ce mélange a jusqu'ici été jeté au rebut comme ne présentant aucune valeur.
Il a récemment été proposé te chauffer ce mélange jusqu'au point de frittage des particules de verre y contenues et te la soumettre ensuite à une opération de compression dans un moule approprié. Sous l'action de la pression, les particules de verre frittées sont pressées contre les particules de silice et sont liées à celles-ci de manière à former des corps cohérents denses, propres à être utilisés comme tuiles,briques,plaques pour filtres et analogues.
Dans l'opération de compression du sable résiduaire, il est nécessaire que la matière soit chauffée au-dessus de la température de frittage du verre et de préférence à une température d'environ 870 à 930 C. Ceci ne peut naturellement pas être effectué commodément en un temps raisonnable dans la presse. Il est par conséquent avanta-
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geux de chauffer préalablement la matière à ou de préfé- rence un peu au-dessus de la température optimum de compression avant t'introduire cette matière dans les moules de presse. On rencontre une difficulté considérable dans l'opération, en raison des particularités de la matière..
Par exemple, elle présente une tendance, lorsqu'elle est chauffée au-dessus de 540 où 650 C, à se gonfler ou à s'agglutiner à un degré suffisant pour que la matière prêala- blement chauffée ne puisse pas être facilement déversée' à l'état pulvérulent dans les moules. D'autre part, la matière, à moins qu'elle soit soumise à une pression élevée, ne présente qu'une faible résistance-mécanique. Même lorsqu'elle est fortement chauffée et soumise à une pression élevée, elle ne présente pas d'écoulement mécanique à un degré sensible quelconque .
Il n'est par conséquent pas avantageux de tu@ donner la forme d'amas ou tablettes qui peuvent être soumis à un chauffage préalable et être ensuite introduits dans les moules pour subir la compression,parce que ces corps sont simplement compri- més, mais ne coulent pas latéralement à un degré satisfaisant pour remplir les moules.
Conformément à la présente invention, on obvie aux difficultés mentionnées ci-dessus en introduisant le sable résiduaire à l'état lâche, pulvérulent, dans des auges ou bacs comportant des parois relativement minces et flexibles et de dimensions telles qu'ils remplissent complètement les moules lorsqu'une pression est appliquée sur le sable contenu dans ces bacs ou auges.
Dans la réalisation en pratique de l'invention, le sable résiduaire contenu dans les auges peut être rapidement soumis à un chauffage préalable jusqu'à la température de travail ou légèrement au-dessus, et les auges sont ensuite descendues complètement dans les moules, et la matière y est immédiatement soumise à une forte pression pour être rendue compacte et agglomérée en corps/cohérents présentant la même forme extérieure
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que le moule.
L'invention est décrite ci-après de façon détaillée en référence aux dessins ci-joints, sur lesquels de mêmes nombres de référence désignent les mêmes éléments dans toutes les figures :
La fig. 1 est une vue en coupe horizontale à travers une forme de réalisation appropriée de l'appareil suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue partielle en coupe verticale sensiblement suivant la ligne II-II sur la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale sensiblement suivant la ligne III-III sur la fig. 1.
La fig. 4 est une vue partielle en coupe verticale montrant, à échelle agrandie, une forme de réalisation appropriée de presse destinée à être utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention .
La fig. 5 est une vue partielle en coupe verticale sensiblement suivant la ligne V-V sur la fig. 4.
La fig. 6 est une vue de détail en plan du moule utilisé dans la presse représentée sur la fig. 4.
La fig. 7 est une vue de détail en perspective d'une auge destinée à être utilisée dans la presse.
La fig. 8 est une vue de détail en perspective d'un mécanisme d'entraînement pour amener à la presse les bacs ou auges renfermant la matière préalablement chauffée.
La fig. 9 est une vue partielle en coupe verticale, montrant une forme de réalisation modifiée d'un appareil servant à appliquer un vernis ou glaçure sur les corps après l'opération de compression.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur les fig. 1 à 8, la conformation et l'agglomération de la matière résiduaire sont effectuées dans une presse 15 (représentée sur la fig. 4), comprenant un fond ou base 16, sur lequel font saillie vers le haut des tiges de guidage verticales 17, qui sont reliées entre elles à
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leyrs extrémités supérieures par une tête de presse ou sommier 18.
Plusieurs cylindres de presse 19 (deux ou un plus grand nombre) sont montés sur la base 16 et sont munis de conduites appropriées 21 d'amenée du fluide moteur. Des . poussoirs ou pistons 22 peuvent effectuer un mouvement de va-et-vient dans les cylindres et sont, à leurs extrémités supérieures,reliés à une traverse ou platine 23, qui coulisse sur les tiges de guidage 17.
Un moule, de construction appropriée :pour son utilisation dans la presse, comporte une plaque de base 24, repo'sant sur une plaque 26 de matière isolante, qui à son tour repose sur la traverse 23. Un déplacement de ces plaques est empêché par des boulons 27, vissés ou autrement assem- ' - blés à la traverse 23. Sur la plaque 24 repose un bloc 28, dont la surface supérieure est, comme indiqué en 29, oreusée ou rainurée transversalement, de manière à ménager des chambres de oombustion de brûleurs, qui sont alimentés d'un mélange combustible par des tuyères 31. De l'air et du gaz dans des proportions convenables sont amenés à ces tuyères par les conduites 32 et 33 (représentées sur la fig. 5). Les gaz d'échappement sont évacués des chambres de combustion des brûleurs par des orifices de sortie ou carneaux 34.
Un moule 36, en acier au chrome ou autre matière solide et résistant à l'action de la chaleur, repose sur le bloc 28; le fond de ce moule constitue les parties pupérieures des chambres de oombustion 29 des brûleurs. Il est à remarquer que ce moule comporte une feuillure 37 pour recevoir les bords intérieurs d'une plaque 38, dont les bords extérieurs reposent sur le bord supérieur d'une paroi 39, formant enveloppe pour le moule. Des boulons 40 s'étendent à travers la plaque 38 et sont vissés dans la plaque 24, en fixant ainsi de façon sûre le moule en position. La paroi 39 comporte également, sur son bord
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inférieur, une bride 41, dirigée vers l'extérieur, qui est assemblée par les boulons 27 à la plaque 24.
Dans l'espace situé entre la paroi 39 et le moule 36 peut être tassée une matière isolante , comme indiqué en 42.
Il est à remarquer que le fond du moule 36 est foré pour recevoir un poussoir ou tige vertical 43, qui, à son extrémité supérieure, est solidaire d'une plaque dé- mouleuse 44, servant à repousser du moule les corps dont le moulage est achevé. A son extrémitéinférieure, la ti- ge 43 repose sur la tête 46 d'une vis de séglage 47, qui est vissée dans un bossage 49 ménagé sur la base 16 de la presse . Pour fixer la vis 47 de façon sûre dans toute position désirée de réglage, on peut la munir d'un écrou de blocage 51, qui vient en engagement avec la partie su- périeure du bossage 49.
Le dispositif de poussoir, servant à comprimer la matière à l'intérieur du moule 36, comprend un corps creux 52, comportant à sa partie supérieure une bride 53,qui est assemblée par des boulons 54 à la tête de presse ou sommier 18. Le fond de ce corps creux 52 comporte un trou, à travers lequel peut coulisser une tige 56, portant à son extrémité supérieure une tête 57, destinée à empê- cher la tige de sortir complètement du corps creux 52. A son extrémité inférieure, la tige 56 comporte une tête ou poussoir 58, d'une section transversale légèrement inférieure à la cavité du moule 36, ce poussoir étant destiné à venir, pendant la compression de la matière dans le moule 36, en engagement avec la face inférieure du corps creux 52.
Lorsque la traverse 23 commence à descendre,le poussoir 58 tombe, en réduisant ainsi le passage de cha- leur vers le corps creux 52 et la tête de presse 18. Le poussoir 58 comporte également une broche 59, qui s'étend vers le haut à travers une ouverture appropriée ménagée dans le fond du corps creux 52, en empêchant ainsi de fa- çon sûre un mouvement angulaire de rotation du poussoir
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58 relativement au moule 36.
Du sable résiduaire, à l'état préalablement réchauf- fé, est introduit danse moule 36 dans des auges ou bacs 60 , dont un est représenté de façon détaillée sur la fig.
Cette auge est faite en un métal fort et résistant à l'action de la chaleur,tel que de l'acier au chrome,et comprend de préférence des parois latérales, minces , flexibles 61, dont les bords @ verticaux sont lais- sés libres l'un par rapport à l'autre, pour permettre aux parois de venir élastiquement en contact avec les parois verticales du moule 36 pendant l'opération de compression.
La matière située à l'intérieur de ces auges est recouver- te par des plaques 62, s'adaptant à coulisse à l'intérieur des parois latérales 61 de ces auges.
L'appareil, servant à réchauffer le sable dans les auges 60 et à entraîner jusqu'aux moules les' auges cola- tenant la matière préalablement ohauffée, consiste en un four à tunnel 63, plus particulièrement représenté sur la fig. 1. Comme représenté sur la f ig. 8; les auges sont a entraînées par une série de ps, en coulissant,sur une plaque 64 disposée à la partie inférieure du four 63, au moyen d'un mécanisme , qui consiste en une tige 65, s'é- tendant de préférence sur toute la longueur du four. Cet- te tige 65 est munie de bras transversaux 66, destinés à venir en engagement avec les bords arrière des auges 60.
A son extrémité arrière, la tige 65 est solidaire d'un piston 67, animé d'un mouvement de va-et-vient dans un cylindre 68, qui comporte des conduites 69 pour l'amenée d'un fluide sous pression. La course de ce piston 67 est réglée de telle manière que des auges, reposant sur le fond du four, après avoir été entraînées en avant par l'un des bras transversaux 66 de la tige 65, seront ren- contrées par le bras immédiatement suivant pendant la , oourse suivante de la tige 65.
La tige 65 reçoit également un mouvement oscillant
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autour de son axe,- pour soulever les bras 66 et les écarter ainsi des auges 60 pendant le mouvement arrière de la tige, et pour abaisser ensuite les bras 66,de manière qu'ils reviennent en engagement avec les auges pendant la course suivante, - au moyen d'un bras transversal 71, qui est monté à clavette longue sur cette tige. A son extrémité libre, le bras 71 est articulé à la tige de piston verticale 72, qui reçoit un mouvement de va-et-vient dans un cylindre 73, comportant des conduites 74 pour l'admission et l'échappement d'un fluide sous pression.
Comme représenté sur la fig. 4, les auges 60, contenant les corps nouvellement comprimés, sont enlevées de la plaque démouleuse 44 par un mécanisme comprenant une pièce verticale 76, fixée sur le côté de la fondation 16.
A son extrémité supérieure, ce montant porte un cylindre horizontal 77, s'étendant perpendiculairement au four à tunnel 63 et à la tige 65 et comportant des conduites 78 pour l'admission d'un fluide sous pression. Le cylindre 77 est également muni d'une tige de piston 79, s'étendant à travers son extrémité avant et comportant une crosse 80 destinée à repousser, pendant son mouvement en avant,les corps de la plaque démouleuse 44 .
Une barre 81 est supportée par des nervures 82, assemblées à un montant 82a sur la fondation 16, en regard du montant 76. Cette barre 81 est disposée au-dessous du niveau de la partie supérieure du moule 36, dans le trajet des auges 60 lorsqu'elles tombent de la presse. Il est à remarquer que l'angle de cette barre vient en contact avec l'angle de l'auge et communique un mouvement de rotation à cette dernière pendant sa chute. Les auges sont ainsi reçues dans une position renversée sens dessus dessous sur un transporteur 83, consistant de préférence en une matière résistant la chaleur, telle que de l'acier au chrome.
Ce transporteur, à son extrémitéarrière, passe autour d'un rouleau 84, porté par un arbre 86j dont les extrémi
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tés sont tourillonnées dans des paliers 87, assemblés aux nervures 82. Oomme représenté sur la fige 2, le transpor- teur passe en outre autour d'un second rouleau 88, qui est actionné par un dispositif combiné formant moteur et réduc- teur de vitesse, 89 (voir plus particulièrement la fig. 1).
Sur la fig. 4, on remarquera qu'une ou plusieurs conduites 90 sont disposées au-dessous du transporteur 83 dans une position telle qu'elles dirigent des jets d'air froid contre les tuiles,pour refroidir celles-ci à un degré suffisant pour faciliter leur séparation immédiate des auges 60.
Somme représenté sur les fig. 1 et 2, l'enlèvement des auges 60 est effectué par un dispositif, consistant en deux bandes ou chaînes transporteuses 91 disposées dans une position lérègement inclinée. Ces transporteurs passent autour de rouleaux 92, 93, inclinés vers le haut, qui sont tourillonnés dans des poutres longitudinales 94, qui à leur tour sont supportées par des colonnes 95.
Les rouleaux 93 sont actionnés par des dispositifs oombi- nés* formant moteur,et réducteur de vitesse, 96, sur une plateforme 97. Les brins intérieurs des transporteurs sont écartés l'un de l'autre de manière à venir en contact légèBement avec les parois latérales des auges et, lorsque ces brins se déplacent en avant,les auges sont graduelle- ment soulevées des tuiles ou plaques contenues dans celles-ci.
A l'extrémité avant des transporteurs,lesauges sont rendues libres et tombent sur le brin supérieur 98 d'un transporteur 99, qui, comme représenté sur la fig. 2, en- toure le transporteur 83. A ses extrémités opposées, le transporteur 99 passe autour de rouleaux 101 et 102, dont le dernier est actionné à une vitesse appropriée par un dispositif combiné, formant moteur et réducteur de vitesse, 103, qui comporte avec le rouleau une liaison de commande,
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comprenant la chaîne 104, passant autour de la roue à chaîne 106 sur l'arbre du rouleau 102.
Les tuiles situées sur le transporteur 83, après enlèvement des auges 60, sont entraînées à travers un four à tunnel de réchauffage 107, qui entoure la partie ayant du transporteur et qui est muni de brûleurs 108.
A la limite avant du trajet du transporteur 83, les tuiles sont enlevées de celui-ci dans le sensransver- sal par un dispositif, comprenant un cylindre 109, qui est @ alimenté de fluide sous pression par des conduites 111. Ce cylindre 109 comporte en outre un piston creux 112 et est, à son extrémité arrière,muni de conduites d'admission et d'échappement 113 pour un milieu de refroidissement liquide. Une fente ou ouverture 114 est ménagée dans la paroi du four 107 en regard du piston 112 , et près de cette ouverture est disposée une plateforme, consistant en une grille 116, formée par des barreaux et le long de laquelle les corps sont déplacés par le piston 112.
Une matière de vernissage, à l'état sec et pulvérisé, est étalée en une couche mince sur les corps chauffés, par un dispositif qui comprend une trémie distributrice 117 (représentée sur la fig. 3), supportée sur un châssis 118, qui à son tour repose sur un four à recuire 119, disposé perpendiculairement au four 107. Une goulotte d'alimentation horizontale 121 reçoit la matière de vernissage venant de la trémie 117; cette goulotte est supportée sur deux lamesressorts parallèles 122, qui sont @ animées d'un mouvement vibratoire approprié par un vibrateur électrique 123, relié à l'une des lames.
L'extrémité avant de la goulotte 121 se déverse dans un conduit vertical 124, assemblé de façon appropriée au châssis 118, et, à l'extrémité inférieure de ce conduit vertical 124,la matière est déversée sur les corps à vernisser à mesure qu'ils sont entrainés en avant par le piston-poussoir
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112. Toute matière de vernissage ne tombant pas sur les corps passe à travers la grille 116 sans fondre et est reçue dans une auge 126, qui peut être enlevée de temps en temps et être vidée.
Les corps, après application de la matière de vernissage, sont reçus sur un transporteur 127, qui est semblable au transporteur 83 et passe autour de rouleaux 128 et 129, tourillonnés dans des paliers dans le four 119 ou dans le bâti de support de celui-ci.Le rouleau 129 est actionné par un dispositif moteur approprié 131.
Dans le fonctionnement de cette forme de réalisation de l'invention,en supposant que les brûleurs dans le bloc 28 sont allumés de manière à chauffer le moule à la température de marche (enivron 650 C), des bacs ou auges 60 sont chargés d'une quantité appropriée de sable résiduaire, contenant habituellement environ 75 ou 80 % de silice très finement divisée et intimement mélangée à 15 ou 18 % de verre . Le sable est nivelé et recouvert de plaques 62, et les auges sont introduites dans le four 63.
La tige 65 est alors animée d'un mouvement de va et vient et d'oscillation au moyen des pistons 67 et 72, pour faire avancer les auges à travers le four de manière qu'elles soient portées à une température d'environ 870 à 930 C, et pour les faire finalement glisser en travers de la plaque 38 sur la plaque démouleuse 44, pendant que la traverse 23 se trouve dans sa position abaissée. Lors de l'admission d'un fluide sous pression aux cylindres 19, la traverse 23 est relevée. Au début, la tige 43 et la plaque démouleuse 44 restent immobiles, mais lorsque la traverse 23 se déplace vers le haut, la plaque 44 reposera éventuellement d'abord sur le fond du moule 36 et se déplacera ensuite vers le haut avec celuici.
Finalement, le moule reçoit le poussoir 58 et,
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lorsqu'il atteint la limite de son trajet, le poussoir est repoussé contre le fond du corps creux 52. La matière située dans l'auge est ainsi comprimée par le poussoir 58.
La valeur de la pression exercée par le poussoir peut varier dans des limites considérables. Il a toute- fois été obtenu des résultats satisfaisants par l'appli- oation de pressions d'environ 350 à 420 kg/cm2. La pres- sion maximum est naturellement dictée uniquement par la oapacité de la machine et par des considérations d'écono- mie dans la consommation de puissance. On peut, dans cer- taines conditions, utiliser des pressions plus faibles, ne mais celles-ci/doivent probablement pas descendre au- dessous de 70 kg/om2 . La durée de la compression dans le moule peut être courte, par exemple 1 à 10 secondes.
On peut également, sans s'écarter du cadre de l'invention, appliquer un ou plusieurs coups analogues à ceux d'un marteau.
Après que la matière résiduaire a été formée et a@- glomérée $dans le moule, la traverse 23 est abaissée, d'a- bord de manière à retirer le oussoir 58 du moule et en- suite de manière à amener la tige 43 en engagement avec l'extrémité supérieure 46 de la vis 47, pour relever la plaque d6mouleuse 44 , avec l'auge 60, hors du moule. Lors- que la face supérieure de la plaque démouleuse 44 atteint le niveau de la partie supérieure du moule, on admet du fluide sous pression dans le cylindre 77, de sorte que le piston 79 est actionné et repousse hors de la presse l'auge 60 et le corps y contenu.
Les auges 60, pendant que les corps y contenus sont encore à une température de 650 à 760 C, tombent en passant sur l'arête de la presse, rencontrent la barre 81 dans leur mouvement de descente et sont ainsi retour- nées sens dessus dessous, de manière à tomber sur le transporteur 83 avea leur face tournée vers le bas. Le
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corps situé à l'intérieur de l'auge tombe de celle-ci sur le transporteur, soit dès que l'auge rencontre le transporteur, soit après qu'elle s'est refroidie pendant un certain temps sur ce transporteur. L'opération de refroi- . dissement peut être accélérée au moyen de jets d'air soufflés par les conduites 90.
Lorsqu'un corps s'est détaché de l'auge à l'intérieur de celle-ci, l'auge vient en engagement avec les faoes intérieures des transporteurs 91 et est graduellement soulevée et écartée du corps par Ces derniers. Finalement,les transporteurs abandonnent les auges et leur permettent de tomber sur le transporteur transversal 99, qui les entraine plus loin.
Les corps, après enlèvement des auges ou bacs 60, sont entraînés par le transporteur 83 à travers le four de réchauffage 107, où leur température est portée à la valeur nécessaire pour l'application d'un vernis ou glaçure sur ces corps. Les corps réchauffés sont repoussés de l'extrémité avant du transporteur 83 par une poussée exercée par le piston ou poussoir 112 et sont entraînés par ce dernier en travers de la grille 116 et, après être passés sous le conduit vertical 124 pour reoevoir une mince oouohe de matière de vernissage pulvérisée,sont repoussés sur la bande transporteuse 127 pour passer à travers la chambre de recuit 119.
On constate que les corps, à leur sortie de la chambre de recuit, sont convenablement recouverts d'un enduit uniforme de matière de vernissage. Ils sont caractérisés par une grande résistance mécanique (environ double de celle de corps ordinaires en argile cuite),, et sont un peu plus lourds que ces derniers . On peut les utiliser pratiquement pour l'un quelconque des usages auxquels les corps habituels en argile sont appliqués.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la fig. 9, les plaques-couvercles dans les
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baos ou auges 60 sont enlevées immédiatement après l'opération de compression et la matière de vernissage est appliquée sur chacun de ces corps pendant que celui-ci se trouve encore à l'intérieur de l'auge et avant qu'il ait eu le temps de se refroidir au-dessous d'une température de vernissage satisfaisante. Il n'est ainsi plus nécessaire de réchauffer les corps pour l'application d'un vernis ou glaçure.
La construction comprend une presse 135, semblable à la presse 15 précédemment décrite. Le poussoir 136, (correspondant au poussoir 58) présente un profil légèrement concave sur sa face inférieure, et la tige 137, correspondant /la tige 56, est tubulaire et est reliée par un ennduit 138 à une source appropriée de vide (non représentée). Il est à remarquer que les bords de la plaqueoouvercle 139, employée avec le bac 141 (correspondant au couvercle 61 de la première forme de réalisation) sont légèrement courbés vers le bas, comme représenté en 142, de manière à ménager des angles arrondis autour de la faoe du corps à l'intérieur de l'auge.
Dans le fonctionnement de cette forme de réalisation de l'invention, lorsque le poussoir 136 est ramené en arrière, le couvercle 139 est soumis à l'action d'un vide, de manière à être soulevé de l'auge. L'auge, contenant le corps moulé, est repoussé de la plaque démouleuse 143 (correspondant complètement à la plaque 4) par un poussoir 144, qui est relié par une tige 146 à un piston approprié (non représenté). Pendant que le poussoir 144 est ramené en arrière, on interrompt l'action du vide dans le poussoir 136, pour laisser retomber le couvercle 139 sur le moule.
Une grille 147 (correspondant à la grille 116) est disposée sur le côté de la presse opposé au poussoir 144, pour recevoir les corps nouvellement formée, pendant qu'ils sont encore oontenus dans les auges ou baos. Pendant que
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les corps traversent cette grille, une mince couhe de matière de vernissage pulvérisée et sèche est déposée sur ceux-ci à travers un conduit vertical 148, cette matière de vernissage étant distribuée par un mécanisme approprié correspondant à celui décrit dans la première forme de réalisation.
Les corps moulés, pendant qu'ils sont encore dans les auges 141, sont repoussés de la grille 147 sur un transporteur 149 (correspondant au transporteur de recuit 127) et sont entraînés par celui-ci à travers une chambre de recuit 151 (qui correspondant à la chambre 119 de la première forme de réalisation).
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour former des corps céramiques, caractérisé en ce qu'il consiste à placer une quantité déterminée d'un mélange de silice et de verre finement divisés dans une auge ou bac, consistant en une tôle relativement mince et résistant à l'action de la ohaleur.- à placer ensuite cette auge dans un moule relativement rêsistt,à une température supérieure au point de frittage des particules de verre, - et à soumettre la masse à une forte pression mécanique pour l'agglomérer et l'amener à un état cohérent.
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II Improvements in methods and apparatus for forming ceramic bodies ".
The present invention relates to methods and apparatus for converting waste sands, from the smoothing of ice or slabs of earth, into useful products and more particularly relates to a method and apparatus for forming bricks, tiles and tiles. like bodies starting from the material described above.
The object of the invention is to obtain a method and an apparatus of the above-mentioned types, by the use of which waste sand, in the loose or powdery state, can be subjected to pre-heating to a temperature allowing a compression of this sand into a coherent mass and can then be introduced into a suitable press and be immediately subjected to high pressure, to be agglomerated to a strong coherent state.
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It has hitherto been the common practice, in the smoothing and polishing of mirrors, to seal glass plates to the upper part of carriages or mobile tables and then to pass them under rotating cast iron discs or polishers, which were fed with a suspension of sand in water as an abrasive. The surfaces of the glass plates were subjected to gradual abrasion to a uniform level and at the same time the sand particles were ground to a finer and finer state of division until finally a very intimate mixture of extremely fine particles (approximately 5 to 20 microns) of silica and glass.
This mixture contained about 10 to 25% glass, the remainder consisting mainly of finely divided silica (about 75 to 80%), 1 or 2% metallic iron, a small proportion of gypsum coming from the plaster used for the seal, as well as lower proportions of other ingredients. Because of its state of fine division and for other reasons, this mixture has heretofore been discarded as being of no value.
It has recently been proposed to heat this mixture to the point of sintering of the glass particles contained therein and then subject it to a compression operation in a suitable mold. Under the action of pressure, the sintered glass particles are pressed against the silica particles and are bound to them so as to form dense coherent bodies suitable for use as tiles, bricks, filter plates and the like. .
In the operation of compressing the waste sand, it is necessary that the material be heated above the sintering temperature of the glass and preferably to a temperature of about 870 to 930 C. This naturally cannot be done conveniently. in a reasonable time in the press. It is therefore before-
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It is necessary to preheat the material to or preferably a little above the optimum compression temperature before introducing this material into the press molds. There is considerable difficulty in the operation, due to the peculiarities of the material.
For example, it exhibits a tendency, when heated above 540 or 650 C, to swell or clump to a sufficient degree that the previously heated material cannot be readily discharged. the pulverulent state in the molds. On the other hand, the material, unless it is subjected to high pressure, exhibits only low mechanical strength. Even when strongly heated and subjected to high pressure, it exhibits no mechanical flow to any substantial degree.
It is therefore not advantageous to form clusters or tablets which can be subjected to preheating and then be introduced into the molds to undergo compression, because these bodies are simply compressed, but do not flow sideways to a satisfactory degree to fill the molds.
According to the present invention, the difficulties mentioned above are overcome by introducing the waste sand in a loose, pulverulent state, into troughs or tanks having relatively thin and flexible walls and of dimensions such that they completely fill the molds. when pressure is applied to the sand contained in these tubs or troughs.
In the practical realization of the invention, the waste sand contained in the troughs can be rapidly subjected to preheating to the working temperature or slightly above, and the troughs are then lowered completely into the molds, and the material is immediately subjected to a high pressure there to be compacted and agglomerated into bodies / coherents having the same external shape
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than the mold.
The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings, in which like reference numbers designate the same elements in all the figures:
Fig. 1 is a horizontal sectional view through a suitable embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 2 is a partial view in vertical section taken substantially along the line II-II in FIG. 1.
Fig. 3 is a view in vertical section taken substantially along the line III-III in FIG. 1.
Fig. 4 is a partial view in vertical section showing, on an enlarged scale, a suitable embodiment of a press intended to be used for practicing the invention.
Fig. 5 is a partial view in vertical section taken substantially along the line V-V in FIG. 4.
Fig. 6 is a detailed plan view of the mold used in the press shown in FIG. 4.
Fig. 7 is a detailed perspective view of a trough for use in the press.
Fig. 8 is a detailed perspective view of a drive mechanism for bringing to the press the tanks or troughs containing the preheated material.
Fig. 9 is a partial vertical sectional view showing a modified embodiment of an apparatus for applying a varnish or glaze to bodies after the compression operation.
In the embodiment of the invention shown in Figs. 1 to 8, the shaping and agglomeration of the residual material are carried out in a press 15 (shown in fig. 4), comprising a bottom or base 16, on which protrude upwardly vertical guide rods 17, which are interconnected to
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leyrs upper ends by a press head or box spring 18.
Several press cylinders 19 (two or more) are mounted on the base 16 and are provided with suitable conduits 21 for supplying the working fluid. Of. pushers or pistons 22 can perform a reciprocating movement in the cylinders and are, at their upper ends, connected to a cross member or plate 23, which slides on the guide rods 17.
A mold, of suitable construction: for use in the press, comprises a base plate 24, resting on a plate 26 of insulating material, which in turn rests on the cross member 23. A movement of these plates is prevented by bolts 27, screwed or otherwise assembled to the cross member 23. On the plate 24 rests a block 28, the upper surface of which is, as indicated at 29, bored or grooved transversely, so as to provide combustion chambers of burners, which are supplied with a combustible mixture by nozzles 31. Air and gas in suitable proportions are supplied to these nozzles through pipes 32 and 33 (shown in FIG. 5). The exhaust gases are evacuated from the combustion chambers of the burners through outlet orifices or flues 34.
A mold 36, in chromium steel or other solid material resistant to the action of heat, rests on the block 28; the bottom of this mold constitutes the pupérieures of the oombustion chambers 29 of the burners. It should be noted that this mold comprises a rebate 37 for receiving the inner edges of a plate 38, the outer edges of which rest on the upper edge of a wall 39, forming an envelope for the mold. Bolts 40 extend through plate 38 and are screwed into plate 24, thereby securely fixing the mold in position. The wall 39 also comprises, on its edge
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lower, a flange 41, directed outwards, which is assembled by the bolts 27 to the plate 24.
In the space between the wall 39 and the mold 36 can be packed an insulating material, as indicated at 42.
It should be noted that the bottom of the mold 36 is drilled to receive a pusher or vertical rod 43, which, at its upper end, is integral with a de-molding plate 44, serving to push back from the mold the bodies whose molding is. completed. At its lower end, the rod 43 rests on the head 46 of a setting screw 47, which is screwed into a boss 49 provided on the base 16 of the press. To secure screw 47 in any desired position of adjustment, it can be fitted with a locking nut 51, which engages the top of boss 49.
The pusher device, used to compress the material inside the mold 36, comprises a hollow body 52, comprising at its upper part a flange 53, which is assembled by bolts 54 to the press head or box spring 18. The the bottom of this hollow body 52 comprises a hole, through which a rod 56 can slide, carrying at its upper end a head 57, intended to prevent the rod from completely coming out of the hollow body 52. At its lower end, the rod 56 comprises a head or pusher 58, of a cross section slightly smaller than the cavity of the mold 36, this pusher being intended to come, during the compression of the material in the mold 36, into engagement with the lower face of the hollow body 52 .
When the cross member 23 begins to descend, the pusher 58 drops, thus reducing the passage of heat to the hollow body 52 and the press head 18. The pusher 58 also has a pin 59, which extends upward. through a suitable opening in the bottom of the hollow body 52, thereby reliably preventing angular rotational movement of the plunger
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58 relative to the mold 36.
Residual sand, in the preheated state, is introduced in the mold 36 into troughs or tanks 60, one of which is shown in detail in FIG.
This trough is made of a strong heat resistant metal, such as chromium steel, and preferably comprises thin, flexible side walls 61, the vertical edges of which are left free. relative to each other, to allow the walls to resiliently come into contact with the vertical walls of the mold 36 during the compression operation.
The material inside these troughs is covered by plates 62, slidably fitting inside the side walls 61 of these troughs.
The apparatus for reheating the sand in the troughs 60 and for driving the troughs holding the preheated material to the molds consists of a tunnel oven 63, more particularly shown in FIG. 1. As shown in f ig. 8; the troughs are driven by a series of ps, by sliding, on a plate 64 disposed at the lower part of the furnace 63, by means of a mechanism, which consists of a rod 65, preferably extending over the entire length. the length of the oven. This rod 65 is provided with transverse arms 66, intended to come into engagement with the rear edges of the troughs 60.
At its rear end, the rod 65 is integral with a piston 67, driven in a reciprocating movement in a cylinder 68, which comprises pipes 69 for supplying a pressurized fluid. The stroke of this piston 67 is adjusted in such a way that troughs, resting on the bottom of the furnace, after having been driven forward by one of the transverse arms 66 of the rod 65, will be encountered by the arm immediately following during the next run of rod 65.
The rod 65 also receives an oscillating movement
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around its axis, - to lift the arms 66 and thus separate them from the troughs 60 during the rearward movement of the rod, and then to lower the arms 66, so that they return to engagement with the troughs during the following stroke, - By means of a transverse arm 71, which is mounted with a long key on this rod. At its free end, the arm 71 is articulated to the vertical piston rod 72, which receives a reciprocating movement in a cylinder 73, comprising ducts 74 for the admission and exhaust of a fluid under pressure.
As shown in fig. 4, the troughs 60, containing the newly compressed bodies, are removed from the mold release plate 44 by a mechanism comprising a vertical part 76, fixed to the side of the foundation 16.
At its upper end, this upright carries a horizontal cylinder 77, extending perpendicularly to the tunnel oven 63 and to the rod 65 and comprising conduits 78 for the admission of a pressurized fluid. The cylinder 77 is also provided with a piston rod 79, extending through its front end and comprising a butt 80 intended to push back, during its forward movement, the bodies of the release plate 44.
A bar 81 is supported by ribs 82, assembled to an upright 82a on the foundation 16, facing the upright 76. This bar 81 is disposed below the level of the upper part of the mold 36, in the path of the troughs 60. when they fall from the press. It should be noted that the angle of this bar comes into contact with the angle of the trough and communicates a rotational movement to the latter during its fall. The troughs are thus received in an upside down inverted position on a conveyor 83, preferably consisting of a heat resistant material, such as chromium steel.
This conveyor, at its rear end, passes around a roller 84, carried by a shaft 86j, the ends of which
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The tees are journaled in bearings 87, assembled to the ribs 82. As shown in fig 2, the conveyor further passes around a second roller 88, which is actuated by a combined device forming a motor and a speed reducer. , 89 (see more particularly fig. 1).
In fig. 4, it will be noted that one or more conduits 90 are arranged below the conveyor 83 in a position such that they direct jets of cold air against the tiles, to cool the latter to a sufficient degree to facilitate their separation. immediate troughs 60.
Sum represented in fig. 1 and 2, the removal of the troughs 60 is effected by a device, consisting of two conveyor belts or chains 91 arranged in a slightly inclined position. These conveyors pass around rollers 92, 93, inclined upwards, which are journaled in longitudinal beams 94, which in turn are supported by columns 95.
The rollers 93 are actuated by coiled devices * forming a motor, and speed reducer, 96, on a platform 97. The inner strands of the conveyors are spaced apart so as to come into light contact with the rollers. sidewalls of the troughs and, as these strands move forward, the troughs are gradually lifted from the tiles or plates contained therein.
At the front end of the conveyors, lesauges are released and fall on the upper strand 98 of a conveyor 99, which, as shown in FIG. 2, surrounds the conveyor 83. At its opposite ends, the conveyor 99 passes around rollers 101 and 102, the latter of which is actuated at an appropriate speed by a combined device, forming a motor and speed reducer, 103, which comprises with the roller a control link,
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including chain 104, passing around chain wheel 106 on roller shaft 102.
The tiles located on the conveyor 83, after removal of the troughs 60, are driven through a reheating tunnel oven 107, which surrounds the having part of the conveyor and which is provided with burners 108.
At the forward limit of the path of the conveyor 83, the tiles are removed therefrom in the transverse direction by a device, comprising a cylinder 109, which is supplied with pressurized fluid through lines 111. This cylinder 109 comprises in part. besides a hollow piston 112 and is, at its rear end, provided with intake and exhaust pipes 113 for a liquid cooling medium. A slot or opening 114 is formed in the wall of the furnace 107 facing the piston 112, and near this opening is arranged a platform, consisting of a grid 116, formed by bars and along which the bodies are moved by the piston 112.
A coating material, in a dry and sprayed state, is spread in a thin layer over the heated bodies, by a device which comprises a distributor hopper 117 (shown in fig. 3), supported on a frame 118, which at its turn rests on an annealing furnace 119, arranged perpendicular to the furnace 107. A horizontal feed chute 121 receives the coating material coming from the hopper 117; this chute is supported on two parallel spring blades 122, which are driven by an appropriate vibratory movement by an electric vibrator 123, connected to one of the blades.
The front end of the chute 121 discharges into a vertical duct 124, suitably assembled to the frame 118, and, at the lower end of this vertical duct 124, material is discharged onto the bodies to be painted as they are driven forward by the push-piston
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112. Any coating material not falling on the bodies passes through the grid 116 without melting and is received in a trough 126, which can be removed from time to time and be emptied.
The bodies, after application of the coating material, are received on a conveyor 127, which is similar to conveyor 83 and passes around rollers 128 and 129, journaled in bearings in oven 119 or in the support frame thereof. ci.The roller 129 is actuated by a suitable motor device 131.
In the operation of this embodiment of the invention, assuming that the burners in block 28 are ignited so as to heat the mold to the running temperature (enivron 650 C), trays or troughs 60 are charged with a suitable amount of waste sand, usually containing about 75 or 80% very finely divided silica and intimately mixed with 15 or 18% glass. The sand is leveled and covered with plates 62, and the troughs are introduced into the oven 63.
The rod 65 is then driven in a reciprocating and oscillating movement by means of the pistons 67 and 72, to advance the troughs through the furnace so that they are brought to a temperature of about 870 to 930 C, and to finally slide them across the plate 38 onto the stripper plate 44, while the cross member 23 is in its lowered position. When admitting a pressurized fluid to the cylinders 19, the cross member 23 is raised. At the start, the rod 43 and the release plate 44 remain stationary, but when the cross member 23 moves upwards, the plate 44 will eventually rest first on the bottom of the mold 36 and then move upwards with it.
Finally, the mold receives the pusher 58 and,
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when it reaches the limit of its path, the pusher is pushed against the bottom of the hollow body 52. The material located in the trough is thus compressed by the pusher 58.
The value of the pressure exerted by the pusher can vary within considerable limits. Satisfactory results have, however, been obtained by applying pressures of about 350 to 420 kg / cm 2. The maximum pressure is of course dictated only by the capacity of the machine and by considerations of economy in power consumption. Lower pressures can be used under certain conditions, but these are unlikely to drop below 70 kg / om2. The duration of the compression in the mold can be short, for example 1 to 10 seconds.
It is also possible, without departing from the scope of the invention, to apply one or more blows similar to those of a hammer.
After the residual material has been formed and glomerated in the mold, the cross member 23 is lowered, first so as to remove the plunger 58 from the mold and then so as to bring the rod 43 in. engagement with the upper end 46 of the screw 47, to raise the mold plate 44, with the trough 60, out of the mold. When the upper face of the release plate 44 reaches the level of the upper part of the mold, pressurized fluid is admitted into the cylinder 77, so that the piston 79 is actuated and pushes out of the press the trough 60. and the body contained therein.
The troughs 60, while the bodies contained therein are still at a temperature of 650 to 760 C, drop over the edge of the press, meet the bar 81 in their downward movement and are thus turned upside down. , so as to fall on the conveyor 83 with their face facing down. The
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body inside the trough falls from the latter onto the conveyor, either as soon as the trough meets the conveyor, or after it has cooled for a certain time on this conveyor. The cooling operation. dement can be accelerated by means of air jets blown through the pipes 90.
When a body has become detached from the trough within it, the trough engages the inner sides of the carriers 91 and is gradually lifted and moved away from the body by the latter. Eventually, the carriers abandon the troughs and allow them to fall onto the transverse conveyor 99, which drives them further.
The bodies, after removal of the troughs or tanks 60, are driven by the conveyor 83 through the reheating furnace 107, where their temperature is brought to the value necessary for the application of a varnish or glaze on these bodies. The heated bodies are pushed back from the front end of the conveyor 83 by a thrust exerted by the piston or pusher 112 and are driven by the latter across the grid 116 and, after passing under the vertical duct 124 to receive a thin orohe of sprayed coating material are pushed back onto the conveyor belt 127 to pass through the annealing chamber 119.
It can be seen that the bodies, on leaving the annealing chamber, are suitably covered with a uniform coating of varnishing material. They are characterized by high mechanical strength (about twice that of ordinary fired clay bodies), and are somewhat heavier than the latter. They can be used practically for any of the purposes to which the usual clay bodies are applied.
In the embodiment of the invention shown in FIG. 9, the cover plates in the
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baos or troughs 60 are removed immediately after the compression operation and the varnishing material is applied to each of these bodies while it is still inside the trough and before it has had time to cool below a satisfactory coating temperature. It is thus no longer necessary to heat the bodies for the application of a varnish or glaze.
The construction includes a press 135, similar to the press 15 previously described. The pusher 136, (corresponding to the pusher 58) has a slightly concave profile on its underside, and the corresponding rod 137 / rod 56, is tubular and is connected by a coating 138 to a suitable source of vacuum (not shown) . It should be noted that the edges of the cover plate 139, used with the tray 141 (corresponding to the cover 61 of the first embodiment) are slightly curved downwards, as shown at 142, so as to provide rounded angles around it. the faoe of the body inside the trough.
In the operation of this embodiment of the invention, when the pusher 136 is brought back, the cover 139 is subjected to the action of a vacuum, so as to be lifted from the trough. The trough, containing the molded body, is pushed from the mold release plate 143 (completely corresponding to the plate 4) by a pusher 144, which is connected by a rod 146 to a suitable piston (not shown). While the pusher 144 is brought back, the action of the vacuum in the pusher 136 is interrupted, to let the cover 139 fall back on the mold.
A grid 147 (corresponding to the grid 116) is disposed on the side of the press opposite to the pusher 144, to receive the newly formed bodies, while they are still contained in the troughs or baos. While
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the bodies pass through this grid, a thin layer of sprayed and dry varnish material is deposited thereon through a vertical duct 148, this varnish material being distributed by a suitable mechanism corresponding to that described in the first embodiment.
The castings, while still in the troughs 141, are pushed from the grid 147 onto a conveyor 149 (corresponding to the annealing conveyor 127) and are driven by the latter through an annealing chamber 151 (which corresponding to chamber 119 of the first embodiment).
CLAIMS.
1. Method for forming ceramic bodies, characterized in that it consists in placing a determined quantity of a mixture of finely divided silica and glass in a trough or pan, consisting of a relatively thin sheet and resistant to action. heat. - then placing this trough in a relatively strong mold, at a temperature above the sintering point of the glass particles, - and subjecting the mass to a strong mechanical pressure to agglomerate it and bring it to a consistent state.