"Procédé et appareil pour régénérer les sables de fonderie"
La présente invention est relative à un procédé et
à un appareil pour la régénération des sables de fonderie.
Dans la plupart des opérations de coulée en fonderie, on introduit un modèle dans une structure en forme de botte, appelée châssis de moule et on conforme du sable humide sous pression tout autour du modèle. Le modèle est ensuite retiré du sable et on coule du métal chaud dans la cavité, où ce métal fait prise
ou se solidifie. Le sable utilisé consiste fondamentalement en sable fin comportant un certain nombre d'additifs, tels que des argiles, des liants et du charbon de terre, que l'on mélange avec de l'eau pour former un mélange mécanique qui peut être conformé sous pression et conserver sa forme. Dans la plupart des opérations de fonderie, la quantité d'humidité dans le sable, avant la coulée du métal chaud, variera de 3 à 7 ou 8%, suivant le type de métal que l'on coule.
Dans les opérations habituelles de fonderie, après que le métal s'est solidifié dans la cavité du moule en sable, les pièces coulées sont généralement envoyées sur une machine appelée machine à décocher, habituellement d'un type à vibrations, où le sable est libéré de la pièce coulée. Durant l'opération
de coulée du métal, de la chaleur est évidemment transférée du métal au sable. Une certaine somme de cette chaleur est dissipée par évaporation d'une certaine quantité de l'humidité existant dans le sable, mais une quantité importante de cette chaleur est retenue par le sable. Dans les fonderies modernes, on réutilise le sable, moule après moule, et le sable total utilisé continuera à augmenter de température jusqu'à un point où il devient inutilisable. Par conséquent, il est de pratique courante de prévoir un procédé de refroidissement du sable avant de le réutiliser dans des moules ultérieurs. Pour former un bon moule, la température du sable devrait également se situer en dessous de 51[deg.]C.
La température moyenne du sable, lorsque la pièce coulée est retirée du moule, peut aller de 93 à 316[deg.]C ou plus, suivant la durée de refroidissement et le rapport sable/métal existant dans
le moule.
On utilise plusieurs méthodes pour refroidir le sable, par exemple en le laissant en tas pendant la nuit ou pendant une certaine période de temps, et en laissant ainsi la chaleur se perdre naturellement. Cette méthode exige un espace considérable, une grande quantité de sable, ainsi qu'un appareil assez imposant de manipulation de la matière. Dans d'autres cas, on fait passer le sable à travers un système de refroidissement à lit fluidisé, dans lequel on fait passer de l'air ambiant à travers le lit, tandis qu'il est en cours de transfert pour provoquer l'évaporation de l'humidité et refroidir le sable. Ces systèmes de refroidissement à lit fluidisé sont coûteux et des variations dans la température ambiante et l'humidité influencent fortement la vitesse de refroidissement.
De plus, les systèmes de refroidissement à lit fluidisé exigent l'emploi de collecteurs importants de poussières, afin d'empêcher une pollution de l'air, etc.
En outre, on ddt prévoir des moyens, faisant partie soit de la machine à décocher, soit du système de refroidissement à lit fluidisé, pour rompre ou dissocier les agglomérats ou
gros morceaux de sable, qui adhèrent ensemble en raison des liants entraînés. Ceci complique encore le système.
Suivant la présente invention, la nécessité de l'utilisation de la machine traditionnelle à décocher existe suivant une forme de réalisation de l'invention, mais le système de refroidissement à lit fluidisé peut être totalement éliminé. En outre, la nécessité d'une chambre à sac (collecteur de poussières) que l'on utilise conjointement au système à lit fluidisé est éliminée et la plus grande partie, si pas la totalité des liants coûteux et d'autres additifs pour le sable sont régénérés en vue d'une utilisation future par recyclage, et on arrive en outre à une économie d'énergie, car une certaine somme de la chaleur des pièces coulées est conservée pour une réutilisation.
Suivant une forme de réalisation du procédé et de l'appareil décrits ici, le chassis de moule contenant le sable et le métal chaud est introduit dans une chambre à vide où la pression est soudainement réduite jusqu'en dessous de 2,068 N/cm2
(pression absolue), et de préférence jusqu'en dessous d'environ
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sion amène l'humidité se trouvant dans le sable à se transformer de façon presque explosive en vapeur. Une perte importante de chaleur se produit à cause de l'évaporation de l'humidité, et la nature semi-explosive de l'action sert à séparer les particules de sable les unes des autres, de manière à éliminer les masses ou gros morceaux, ou tout au moins à les réduire très fortement. Lorsqu'on le retire ensuite du châssis de moule, le sable tombe depuis la pièce coulée et, s'il y a des renfoncements ou des cavités dans la pièce coulée, qui pourraient avoir tendance à retenir le sable, une forme simple de tamis de machine à décocher peut être utilisée pour séparer la totalité du sable de 3a pièce coulée.
Lorsque le sable est refroidi, il peut être réutilisé presque immédiatement et comme il n'y a pas d'écoulement ou de courant important de fluide engendré lorsque la pression est de l'ordre de 0,689 N/cm2 (pression absolue), il y a peu de formation de poussières à partir des argiles et des liants incorporés au sable. De ce fait, non seulement les collecteurs de poussières ne sont pas nécessaires et l.es additifs coûteux au sable de fonderie ne sont pas perdus, mais en outre ces additifs restent dans le mélange. Toute petite quantité de matière liante pouvant être entraînée dans le courant de l'humidité vaporisée en proverance de la chambre à vide est alimentée dans une chambre & condensation où la vapeur est condensée, en emportant avec elle les liants entraînés, les deux étant ensuite séparés en vue d'une réutilisation.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, la pièce coulée et le sable sont envoyés sur un tamis de machine à décocher, qui sépare le sable des pièces coulées, puis le sable lui-même est traité en l'introduisant dans un réservoir et en le soumettant soudainement à un vide non supérieur à 2,068 N/cm2
(pression absolue), ce vide pouvant n'être que de 0,689 N/cm2
(pression absolue). L'effet est de refroidir et de sécher le sable, de façon similaire au refroidissement et au séchage obtenus suivant la première forme de réalisation.
L'invention sera décrite plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins non limitatifs annexés.
La Figure 1 est une vue en plan montrant une forme de réalisation d'un appareil suivant l'invention. La Figure 2 est une vue en élévation latérale, avec brisures partielles, de l'appareil de la Figure 1. La Figure 3 est une vue détaillée agrandie d'une partie de l'appareil de la Figure 2. La Figure 4 est une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation modifiée ce l'invention. La Figure 5 est une vue en coupe verticale, prise suivant la ligne 5-5 de la Figure 4. La Figure 6 est une vue partiellement schématique et partiellement en coupe d'une autre forme de réalisation suivant l'invention.
Les dessins montrent un parcours courbe 10 le long duquel des chariots 11 montés sur roues peuvent se déplacer.
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châssis de moule 13. Le châssis de moule comprend de façon traditionnelle le châssis de dessous 14 et le châssis de dessus 15.
On supposera que du métal chaud a été coulé dans la cavité existant dans chaque châssis de moule et a fait prise ou s'est solidifié au moment où les chariots ont atteint la posi-
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11 sont déplacés lentement le long du parcours 10 durant l'opération que l'on va décrire, et que la partie courbe a été conçue
en tant que poste à vide que l'on a désigné d'une façon générale par le numéro de référence 16. Au poste à vide, on a prévu une chambre à vide 17. qui est un réservoir à 5 côtés, comportant des parois latérales 18, des parois terminales et une paroi supérieure, mais dont le fond est ouvert comme illustré. La chambre à vide est supportée par une poutre 20 fixée à la partie supérieure d'une grue à portique pivotante 21. La chambre à vide est reliée à la poutre 20 par des tiges de piston 22 pouvant être animés d'un mouvement de va-et -vient dans des cylindres 23, un tel système
à piston et cylindre étant prévu à chaque coin de la chambre à vide rectangulaire.
Dn supposera que, grâce aux dispositifs à piston et à cylindre 22, 23, la chambre à vide 17 sera abaissée sur un chariot 11 lorsque celui-ci atteint la position illustrée en traits pleins sur la Figure 1. En ce point, les bords 24 du fond ouvert de la chambre à vide s'adaptent de façon étanche sur un joint 25
s' étendant vers le haut, tout autour de la périphérie du plateau du chariot, en réalisant de la sorte un joint étanche entre l'intérieur de la chambre à vide 17 et l'extérieur.
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de condensation 30 supportée au-dessus du sol par des pieds 31. La chambre de condensation est rendue étanche par rapport à l'air extérieur et elle contient des moyens de condensation sous forme d'une série de tubes de condensation 32, agencés verticalement et à travers lesquels passe de l'eau refroidie pénétrant par le conduit d'admission 33, l'eau chauffée par la condensation sortant par le conduit de sortie 34. En fonctionnement normal, la température d'entrée de l'eau devrait être de l'ordre de 15,5[deg.]C et l'eau sortante se trouvera, dans ce cas, à une température
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La chambre de condensation 30 comporte un fond d'allure conique 35 menant à un conduit de sortie d'effluent 36.
Une pompe 37 est prévue pour pomper l'effluent, c'est-à-dire la vapeur condensée, et également pour entretenir, dans la chambre de condensation, le vide dont il sera question ci-après .
Pour maintenir h chambre de condensation à une pression très basse, on prévoit une pompe à vide 40. Comme signalé précédemment, la pression dans la chambre de condensation devrait être inférieure à 2,68 N/cm2 (pression absolue), en étant de préférence de l'ordre de 0,689 N/cm2 (pression absolue). En outre, il est préférable que le volume de la chambre de condensation soit plus grand que le volume de la chambre à vide 17.
Un conduit 41 relie la chambre à vide et la chambre de condensation. Au sommet de la chambre à vide, on a prévu une
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dre 43. Au voisinage de cette vanne à vide, se trouve une vanne à air 44, commandée par un autre dispositif à piston et cylindre
45. La vanne à vide 42 est du type à papillon, en comportant
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tre 48. Le registre de la vanne 42 est commandé par une tringle
47 reliée à un piston se trouvant dans le cylindre 43, tandis
que le registre 48 de la vanne à air est commandé par une tringle
49 reliée à un piston se trouvant dans le cylindre 45. Une sortie d'air est désignée par 50.
En fonctionnement ,la pompe à vide 40 entretient la pression dans la chambre de condensation 30 aux environs de 0,689 N/cm2 (pression absolus). Lorsqu'un chariot 11 se rapproche de la position illustrée par la Figure 1, la grue
21 est amenée à pivoter pour amener la chambre à vide au-dessus du chariot, et ensuite les dispositifs à piston et cylindre 23 sont commandés pour abaisser la chambre à vide sur le chariot jusqu'à la position illustrée par la Figure 2. A ce stade, le dispositif à cylindre et piston 45 est commandé pour fermer la vanne à air
44, en isolant ainsi l'intérieur de la chambre à vide par rapport aux conditions ambiantes. Ensuite, la vanne à vide 42 est commandée par le dispositif à piston et cylindre 43 pour exposer soudainement l'intérieur de la chambre à vide à la pression fortement réduite existant dans la chambre de condensation et le conduit 41. Cette soudaine réduction de pression amène l'humidité se trouvant dans le sable à vaporiser immédiatement.
Comme cette action est très soudaine, elle a pour effet de séparer les particules de sable les unes des autres, ainsi que de produire un refroidissement important en raison du processus d'évaporation. La vapeur passant par le conduit 41 vers la chambre de condensation est condensée sur les tubes 32 et elle est enlevée par la pompe 37. Tout liant quelconque ou toute matière en poussière quelconque, pouvant être entraîné dans les vapeurs, sort de la chambre de condensation avec la vapeur condensée passant par le conduit de sortie 36. Comme l'eau sortant de ce conduit peut être réutilisée pour humidifier du sable en vue d'une opération ultérieure de moulage, les liants quelconques ou d'autres particules fines emportées par la vapeur dans la chambre de condensation sont en fait recyclés en même temps que l'eau. Très peu
de particules fines seront emportées dans la chambre de conden- sation car, alors qu'il y a une activité semi-explosive à l'in-térieur du sable se trouvant dans le châssis de moule, le volume réel de fluide (vapeur et air) qui passe par le conduit 41 vers la chambre 30 est relativement faible et, de ce fait, il a très peu de puissance pour emporter des particules entraînées.
Après environ 10 secondes, la vanne à vide 42 .est fermée et la vanne à air 44 est ouverte, en admettant ainsi de l'air dans la chambre à vide 17 de sorte que les dispositifs à piston et cylindre 23 peuvent être soulevés à l'écart du chariot. Ceci se fera lorsque la position illustrée en traits interrompus sur la Figure 1 a été atteinte. La grue à portique est alors mise en rotation pour ramener la chambre à vide vers sa position initiale, c'est-à-dire prête à être abaissée sur le chariot immédiatement suivant.
Une forme de réalisation quelque peu modifiée suivant l'invention est illusttée par les Figures 4 et 5. Suivant cette forme de réalisation, les châssis de moule sont déplacés
le long d'un transporteur 60 vers un poste à vide 61. La chambre à vide comporte 4 piliers 62 dans lesquels une hotte à vide 63 est montée à coulissement en direction verticale grace à des dispositifs à piston et cylindre 64 prévus à chaque coin. La base de la hotte est rectangulaire en section horizontale. Au sommetcb la hotte, on a prévu un conduit 65 qui est identique, en ce qui concerne le fonctionnement, au conduit 41, c'est-à-dire qu'il relie la chambre à vide à la chambrecb condensation, et de même des vannes, telles que les vannes 42 et 44, sont prévues, bien que non illustrées.
Un joint flexible 66 est prévu tout le long des bords de la base 67 de la hotte 63, et lorsque cette hotte est abaissée vers le bord supérieur 68 d'un châssis supérieur 69,
un joint efficace est réalisé. Le châssis supérieur 69 repose évidemment sur un châssis inférieur 70 qui, à son tour, est supporté par un plateau 71 se trouvant dans la chambre à vide. Le bord inférieur 72 du châssis inférieur, qui est plat et de niveau, réalise un joint efficace avec ce plateau 71.
Du côté opposé du transporteur 60, par rapport au poste à vide 61, se trouve un dispositif poussoir 73 qui comporte un plateau 74 porté par des tiges 75 actionnées par des dispositifs appropriés à piston et cylindre, et qui peuvent être commandées pour pousser un châssis de moule consistant en un châssis supérieur et en un châssis inférieur, à l'écart du transporteur , sur le plateau 71 de la chambre à vide. Lorsque le châssis de moule se trouve dans la chambre à vide, les dispositifs à piston et cylindre 64 abaissent la hotte jusqu'à ce que le joint 66 réalise un plein contact avec le bord supérieur 68 du châssis supérieur 69.
A ce moment, la vanne à air (non représentée) est fermée et la vanne à vide (non représentée) est ouverte,de manière à relia: ainsi l'intérieur de la hotte, qui constitue la chambre à vide, avec la pression réduite existant dans le conduit 65 et la chambre de condensation avec laquelle ce conduit communique. De nouveau, la pression sera de l'ordre de 0,689 N/cm2 (pression absolue), et la production instantanée résultante de vapeurs se réalisera tout comme dans la forme de réalisation précédemment décrite. Après environ 10 secondes, la vanne à vide est fermée et la vanne à air est ouverte, puis la hotte est élevée à l'écart du châssis de moule.
A ce moment, un autre châssis de moule déplacé sur le transporteur sera en opposition au plateau 74 du poussoir et l'actionnement de ce dernier poussera le châssis de moule qui vient d'aviver sur le plateau 71 en poussant ainsi en même temps le châssis qui se trouve déjà sur ce plateau 71, vers le transporteur de sortie 76 en vue de l'enlèvement de ce châssis vers une zone où la pièce coulée est enlevée du moule et le sable est séparé de cette pièce coulée.
Comme on l'a décrit précédemment, très peu d'adhésifs,d'argiles, de liants, etc, mélangés au sable,sont perdus, et ceux qui sont entraînés dans les vapeurs qui se déplacent sont régénérés dans la chambre de condensation en vue d'une réutilisation. De plus, la chaleur obtenue de la condensation de vapeurs dans la chambre de condensation et sortant par le conduit- de sortie 34 peut être utilisée pour d'autres besoins, tels que le chauffage, etc. C'est ainsi que l'eau chauffée, sortant par le conduit de sortie 34, peut être alimentée à des radiateurs ou d'autres échangeurs de chaleur, en conservant ainsi de l'énergie qui sinon serait perdue.
En se référant à la seconde forme de réalisation suivant l'invention, illustrée par la Figure 6, on y a représenté schématiquement un poste de coulée 80, où le métal en fusion est coulé dans la cavité formée dans le sable de moulage afin de réaliser une pièce coulée. Après que cette pièce coulée s'est suffisamment refroidie de manière à être auto-portante, le sable et la pièce coulée sont envoyés sur un tamis de machine à décocher
81, qui, grâce à des vibrations,etc. sépare le sable de la pièce coulée. Cette pièce coulée, ainsi libérée du sable, est déplacée dans une direction déterminée, tandis que le sable lui-même est
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82 peut être commandée pour diriger le sable provenant de la machine à décocher vers l'un ou l'autre de deux réservoirs 83 et 84.
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86 de manière à aider à l'uniformisation ce la répartition du sable à l'intérieur d'un tel réservoir. A l'extrémité d'entrée de chaque réservoir, se trouve une vanne, telles que les vannes 87 et 88,
la première étant illustrée en position fermée de sorte que le réservoir 83 est coupé de toute communication avec l'atmosphère, tandis que la seconde vanne 88, qui est ouverte, établit ainsi
une communication entre l'intérieur du réservoir 84 et l'atmosphère, en permettant en même temps l'entrée du sable qui est envoyé à ce réservoir 84 par la vanne à deux voies 82. Deux vannes à clapet 89 sont prévues à la base de chaque récipient
de manière que , après la fin du traitement, ces vannes puissent être ouvertes, en permettant ainsi au sable refroidi et séché de sortir du réservoir pour arriver sur un transporteur approprié 90.
Une chambre de condensation 91 est associée aux
deux réservoirs 83 et 84, cette chambre étant essentiellement semblable à la chambre de condensation 30 précédemment décrite. C'est ainsi que la chambre de condensation comporte un logement
92 contenant des tubes verticaux de refroidissement 93. Un conduit d'entrée 94 pour l'agent de refroidissement (habituellement
de l'eau froide) communique avec les tubes 93, ainsi d'ailleurs qu'un conduit de sortie 95 pour l'agent de refroidissement réchauffé. Une pompe à vide 96 est reliée à l'intérieur de la chambre
de condensation pour y maintenir la pression à moins de 2,068 N/cm2 (pression absolue),de préférence à environ 0,689 N/cm2
(pression absolue), comme dans le cas de la forme de réalisation précédemment décrite. De même, une pompe inférieure 97 est prévue à la base de la chambre de condensation pour enlever la vapeur d'eau condensée et la matière en particules qui y est entraînée, hors de la chambre de condensation.
Au sommet de la chambre 91, est prévue une vanne
à trois voies 98, capable, lorsqu'elle se trouve dans une première position, de relier l'intérieur de la chambre 83 à l'intérieur de la chambre de condensation 91 par un conduit 99. La
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bre de condensation à l'intérieur du réservoir 84 grâce à un conduit 100. Dans sa troisième position, la vanne bloque à la fois les conduits 99 et 100.
Le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit avec référence à la Figure 6 est essentiellement identique à celui de la forme de réalisation précédente, sauf que le sable est traité alors qu'il est seul, au lieu de l'être tandis qu'il se trouve dans un châssis en association avec la pièce coulée. De la sorte, le sable provenant de la machine à décocher est envoyé par la vanne à deux voies dans le réservoir 84 jusqu'à ce que ce dernier soit plein. Le réservoir 83 a été préalablement rempli et, à la fin de son remplissage, la vanne 87 a été fermée, en coupant ainsi la communication entre l'intérieur de ce réservoir 83 et l'atmosphère, la vanne 98 étant alors déplacée pour ouvrir le conduit 99 en exposant l'intérieur du réservoir 83 au vide existant dans la chambre de condensation. La
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sable à se transformer instantanément en vapeur d'eau et à provoquer ainsi un refroidissement presque instantané du sable. La vapeur d'eau ainsi formée passe par le conduit 99 vers la chambre de condensation, où cette vapeur se condense sur les tubes 93. Pendant ce temps, le réservoir 84 est en cours de remplissage et, lorsqu'il se rapproche de sa pleine capacité, la vanne à trois voies est déplacée vers une position fermant les deux réservoirs, puis la vanne 89 prévue à la base du réservoir 83 est ouverte, ainsi que la vanne 87, pour exposer l'intérieur du réservoir 83
à la pression atmosphérique et permettre en même temps au sable de tomber hors du réservoir. A ce moment, la vanne 88 peut être fermée et la vanne 98 peut être commandée pour exposer l'intérieur du réservoir 84 à la faible pression existant dans la chambre de
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"Method and apparatus for regenerating foundry sands"
The present invention relates to a method and
to an apparatus for the regeneration of foundry sands.
In most foundry casting operations, a pattern is introduced into a boot-shaped structure, called a mold frame, and wet sand under pressure is conformed around the pattern. The model is then removed from the sand and hot metal is poured into the cavity, where this metal sets.
or solidifies. The sand used is basically fine sand with a number of additives, such as clays, binders and charcoal, which are mixed with water to form a mechanical mixture which can be formed under pressure. and keep its shape. In most foundry operations, the amount of moisture in the sand, before the hot metal is poured, will vary from 3 to 7 or 8%, depending on the type of metal being poured.
In usual foundry operations, after the metal has solidified in the sand mold cavity, the castings are usually sent to a machine called a stripping machine, usually of a vibration type, where the sand is released. of the casting. During the operation
When casting the metal, heat is obviously transferred from the metal to the sand. Some of this heat is dissipated by evaporating some of the moisture existing in the sand, but a significant amount of this heat is retained by the sand. In modern foundries, sand is reused, mold after mold, and the total sand used will continue to rise in temperature to a point where it becomes unusable. Therefore, it is common practice to provide a method of cooling the sand before reusing it in subsequent molds. To form a good mold, the temperature of the sand should also be below 51 [deg.] C.
The average temperature of the sand, when the casting is removed from the mold, can range from 93 to 316 [deg.] C or higher, depending on the cooling time and the sand / metal ratio existing in the sand.
the mold.
Several methods are used to cool the sand, for example by leaving it in a pile overnight or for a period of time, and thus allowing the heat to be lost naturally. This method requires a considerable space, a large quantity of sand, as well as a rather imposing apparatus for handling the material. In other cases, the sand is passed through a fluidized bed cooling system, in which ambient air is passed through the bed, while it is being transferred to cause evaporation. moisture and cool the sand. These fluidized bed cooling systems are expensive and variations in ambient temperature and humidity strongly influence the cooling rate.
In addition, fluidized bed cooling systems require the use of large dust collectors, in order to prevent air pollution, etc.
In addition, means must be provided, forming part either of the stripping machine or of the fluidized bed cooling system, for breaking up or dissociating the agglomerates or
large pieces of sand, which stick together due to entrained binders. This further complicates the system.
According to the present invention, the need for the use of the traditional unchecking machine exists according to one embodiment of the invention, but the fluidized bed cooling system can be completely eliminated. Further, the need for a bag chamber (dust collector) which is used in conjunction with the fluidized bed system is eliminated and most, if not all, of expensive binders and other sand additives. are regenerated for future use by recycling, and further energy saving is achieved because a certain amount of heat in the castings is retained for reuse.
In accordance with one embodiment of the method and apparatus described herein, the mold frame containing the sand and hot metal is introduced into a vacuum chamber where the pressure is suddenly reduced to below 2.068 N / cm2.
(absolute pressure), and preferably up to below about
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Zion causes the moisture in the sand to transform almost explosively into vapor. Significant heat loss occurs due to the evaporation of moisture, and the semi-explosive nature of the action serves to separate the sand particles from each other, so as to remove masses or large pieces, or at least to reduce them very strongly. When it is then removed from the mold frame, the sand falls out from the casting and, if there are any recesses or cavities in the casting, which might tend to hold the sand, a simple form of sieve. The stripping machine can be used to separate all of the sand from the casting.
When the sand is cooled, it can be reused almost immediately and since there is no flow or significant flow of fluid generated when the pressure is in the order of 0.689 N / cm2 (absolute pressure), there is has little dust formation from clays and binders incorporated in the sand. Therefore, not only are dust collectors unnecessary and expensive additives to foundry sand are not wasted, but also these additives remain in the mix. Any small amount of binder material which can be entrained in the stream of vaporized moisture from the vacuum chamber is fed into a condensing chamber where the vapor is condensed, taking with it the entrained binders, the two then being separated. for reuse.
According to another embodiment of the invention, the casting and the sand are sent to a sieve of a de-ticking machine, which separates the sand from the castings, then the sand itself is treated by introducing it into a tank. and suddenly subjecting it to a vacuum no greater than 2.068 N / cm2
(absolute pressure), this vacuum can be only 0.689 N / cm2
(absolute pressure). The effect is to cool and dry the sand, similar to the cooling and drying obtained according to the first embodiment.
The invention will be described more fully hereinafter with reference to the appended non-limiting drawings.
Fig. 1 is a plan view showing one embodiment of an apparatus according to the invention. Figure 2 is a side elevational view, partially broken away, of the apparatus of Figure 1. Figure 3 is an enlarged detail view of part of the apparatus of Figure 2. Figure 4 is a view in side elevation of a modified embodiment of the invention. Figure 5 is a vertical sectional view taken along line 5-5 of Figure 4. Figure 6 is a partially schematic and partially sectional view of another embodiment according to the invention.
The drawings show a curved path 10 along which trolleys 11 mounted on wheels can move.
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mold frame 13. The mold frame conventionally comprises the bottom frame 14 and the top frame 15.
Assume that hot metal has been poured into the cavity existing in each mold frame and has set or solidified by the time the carriages have reached position.
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11 are moved slowly along the path 10 during the operation which will be described, and that the curved part has been designed
as a vacuum station which has been generally designated by the reference number 16. At the vacuum station, a vacuum chamber 17. is provided which is a 5-sided tank, comprising side walls 18, end walls and an upper wall, but the bottom of which is open as illustrated. The vacuum chamber is supported by a beam 20 attached to the top of a slewing gantry crane 21. The vacuum chamber is connected to the beam 20 by piston rods 22 which can be moved back and forth. and-comes in cylinders 23, such a system
piston and cylinder being provided at each corner of the rectangular vacuum chamber.
Dn will assume that, thanks to the piston and cylinder devices 22, 23, the vacuum chamber 17 will be lowered onto a carriage 11 when the latter reaches the position shown in solid lines in Figure 1. At this point, the edges 24 of the open bottom of the vacuum chamber fit tightly onto a seal 25
extending upwards, all around the periphery of the carriage plate, thereby forming a tight seal between the interior of the vacuum chamber 17 and the exterior.
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condensate 30 supported above the ground by feet 31. The condensing chamber is sealed from the outside air and contains condensing means in the form of a series of condensing tubes 32, arranged vertically and through which passes cooled water entering through the inlet duct 33, the water heated by the condensation exiting through the outlet duct 34. In normal operation, the inlet water temperature should be 1. order of 15.5 [deg.] C and the outgoing water will be, in this case, at a temperature
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The condensation chamber 30 has a conical-shaped bottom 35 leading to an effluent outlet duct 36.
A pump 37 is provided to pump the effluent, that is to say the condensed vapor, and also to maintain, in the condensation chamber, the vacuum which will be discussed below.
To maintain the condensing chamber at a very low pressure, a vacuum pump 40 is provided. As previously stated, the pressure in the condensing chamber should be less than 2.68 N / cm2 (absolute pressure), preferably being of the order of 0.689 N / cm2 (absolute pressure). Further, it is preferable that the volume of the condensing chamber is larger than the volume of the vacuum chamber 17.
A duct 41 connects the vacuum chamber and the condensation chamber. At the top of the vacuum chamber, a
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dre 43. In the vicinity of this vacuum valve, there is an air valve 44, controlled by another piston and cylinder device
45. The vacuum valve 42 is of the butterfly type, having
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tre 48. The valve register 42 is controlled by a rod
47 connected to a piston located in the cylinder 43, while
that the register 48 of the air valve is controlled by a rod
49 connected to a piston located in the cylinder 45. An air outlet is designated by 50.
In operation, the vacuum pump 40 maintains the pressure in the condensing chamber 30 at around 0.689 N / cm2 (absolute pressure). When a trolley 11 approaches the position shown in Figure 1, the crane
21 is rotated to bring the vacuum chamber above the carriage, and then the piston and cylinder devices 23 are controlled to lower the vacuum chamber on the carriage to the position shown in Figure 2. At this stage, the cylinder and piston device 45 is controlled to close the air valve
44, thereby isolating the interior of the vacuum chamber from ambient conditions. Then, the vacuum valve 42 is controlled by the piston and cylinder device 43 to suddenly expose the interior of the vacuum chamber to the greatly reduced pressure existing in the condensing chamber and conduit 41. This sudden reduction in pressure brings about moisture in the sand to spray immediately.
As this action is very sudden, it has the effect of separating the sand particles from each other, as well as producing significant cooling due to the evaporation process. The vapor passing through line 41 to the condensation chamber is condensed on the tubes 32 and is removed by the pump 37. Any binder or any dusty material which may be entrained in the vapors exits the condensation chamber. with the condensed vapor passing through the outlet duct 36. As the water leaving this duct can be reused to moisten sand for a subsequent molding operation, any binders or other fine particles carried away by the vapor in the condensation chamber are in fact recycled along with the water. Very little
fine particles will be carried away in the condensing chamber because, while there is a semi-explosive activity inside the sand in the mold frame, the actual volume of fluid (steam and air ) which passes through the conduit 41 to the chamber 30 is relatively small and, therefore, it has very little power to carry away entrained particles.
After about 10 seconds, the vacuum valve 42 is closed and the air valve 44 is opened, thereby admitting air into the vacuum chamber 17 so that the piston and cylinder devices 23 can be lifted up. 'carriage deviation. This will be done when the position shown in broken lines in Figure 1 has been reached. The gantry crane is then rotated to return the vacuum chamber to its initial position, that is to say ready to be lowered onto the immediately following carriage.
A somewhat modified embodiment according to the invention is illustrated by Figures 4 and 5. According to this embodiment, the mold frames are moved.
along a conveyor 60 to a vacuum station 61. The vacuum chamber has 4 pillars 62 in which a vacuum hood 63 is slidably mounted in the vertical direction by means of piston and cylinder devices 64 provided at each corner. The base of the hood is rectangular in horizontal section. At the top of the hood, a duct 65 is provided which is identical, as regards the operation, to the duct 41, that is to say that it connects the vacuum chamber to the condensation chamber, and likewise Valves, such as valves 42 and 44, are provided, although not shown.
A flexible gasket 66 is provided all along the edges of the base 67 of the hood 63, and when this hood is lowered towards the upper edge 68 of an upper frame 69,
an effective seal is achieved. The upper frame 69 obviously rests on a lower frame 70 which, in turn, is supported by a plate 71 located in the vacuum chamber. The lower edge 72 of the lower frame, which is flat and level, provides an effective seal with this plate 71.
On the opposite side of the conveyor 60, relative to the vacuum station 61, is a pusher device 73 which has a plate 74 carried by rods 75 actuated by suitable piston and cylinder devices, and which can be controlled to push a frame. mold consisting of an upper frame and a lower frame, away from the conveyor, on the plate 71 of the vacuum chamber. When the mold frame is in the vacuum chamber, the piston and cylinder devices 64 lower the hood until the seal 66 makes full contact with the top edge 68 of the top frame 69.
At this time, the air valve (not shown) is closed and the vacuum valve (not shown) is opened, so as to connect the interior of the hood, which constitutes the vacuum chamber, with the reduced pressure existing in the conduit 65 and the condensation chamber with which this conduit communicates. Again, the pressure will be on the order of 0.689 N / cm2 (absolute pressure), and the resulting instantaneous production of vapors will take place just as in the previously described embodiment. After about 10 seconds, the vacuum valve is closed and the air valve is opened, then the hood is raised away from the mold frame.
At this moment, another mold frame moved on the conveyor will be in opposition to the plate 74 of the pusher and the actuation of the latter will push the mold frame which has just been activated on the plate 71, thus pushing the frame at the same time. which is already on this plate 71, to the output conveyor 76 for the removal of this frame to an area where the casting is removed from the mold and the sand is separated from this casting.
As previously described, very little of the adhesives, clays, binders, etc., mixed with the sand are lost, and those entrained in the moving vapors are regenerated in the condensing chamber for reuse. In addition, the heat obtained from the condensation of vapors in the condensing chamber and exiting through the outlet duct 34 can be used for other purposes, such as heating, etc. Thus, the heated water, exiting through the outlet duct 34, can be fed to radiators or other heat exchangers, thus conserving energy which would otherwise be wasted.
Referring to the second embodiment according to the invention, illustrated by Figure 6, there is schematically shown a casting station 80, where the molten metal is poured into the cavity formed in the molding sand in order to achieve a casting. After this casting has cooled sufficiently so as to be self-supporting, the sand and the casting are sent to a sieve of a de-ticking machine.
81, which, thanks to vibrations, etc. separates the sand from the casting. This casting, thus freed from the sand, is moved in a determined direction, while the sand itself is
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82 can be controlled to direct the sand from the stripper to either of two tanks 83 and 84.
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86 so as to help standardize the distribution of the sand within such a reservoir. At the inlet end of each tank, there is a valve, such as valves 87 and 88,
the first being shown in the closed position so that the reservoir 83 is cut off from all communication with the atmosphere, while the second valve 88, which is open, thus establishes
communication between the interior of the tank 84 and the atmosphere, while at the same time allowing the entry of the sand which is sent to this tank 84 by the two-way valve 82. Two flap valves 89 are provided at the base of each container
so that, after the end of the treatment, these valves can be opened, thus allowing the cooled and dried sand to leave the tank to arrive on a suitable conveyor 90.
A condensation chamber 91 is associated with
two reservoirs 83 and 84, this chamber being essentially similar to the condensation chamber 30 described above. This is how the condensation chamber has a housing
92 containing vertical cooling tubes 93. An inlet duct 94 for the cooling medium (usually
cold water) communicates with the tubes 93, as well as an outlet duct 95 for the heated cooling medium. A vacuum pump 96 is connected inside the chamber
of condensation to maintain the pressure therein at less than 2.068 N / cm2 (absolute pressure), preferably at about 0.689 N / cm2
(absolute pressure), as in the case of the embodiment described above. Likewise, a lower pump 97 is provided at the base of the condensing chamber to remove the condensed water vapor and particulate matter entrained therein from the condensing chamber.
At the top of chamber 91, there is a valve
three-way 98, capable, when in a first position, of connecting the interior of the chamber 83 to the interior of the condensation chamber 91 by a conduit 99. The
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bre of condensation inside the tank 84 through a pipe 100. In its third position, the valve blocks both the pipes 99 and 100.
The operation of the apparatus which has just been described with reference to Figure 6 is essentially identical to that of the previous embodiment, except that the sand is treated while it is alone, instead of being treated while. that it is in a frame in association with the casting. In this way, the sand coming from the stripping machine is sent through the two-way valve into the tank 84 until the latter is full. The reservoir 83 has been previously filled and, at the end of its filling, the valve 87 has been closed, thus cutting off the communication between the interior of this reservoir 83 and the atmosphere, the valve 98 then being moved to open the tank. conduit 99 by exposing the interior of tank 83 to the vacuum existing in the condensation chamber. The
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sand to transform instantly into water vapor and thus cause almost instantaneous cooling of the sand. The water vapor thus formed passes through line 99 to the condensation chamber, where this vapor condenses on the tubes 93. During this time, the tank 84 is being filled and, when it is approaching full. capacity, the three-way valve is moved to a position closing both tanks, then the valve 89 provided at the base of the tank 83 is opened, together with the valve 87, to expose the interior of the tank 83
at atmospheric pressure and at the same time allow the sand to fall out of the tank. At this time, the valve 88 can be closed and the valve 98 can be controlled to expose the interior of the reservoir 84 to the low pressure existing in the chamber.
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