CA1094775A - Embout de raccordement de la tuyauterie d'une pompe electromagnetique et ses applications - Google Patents

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION:
Embout de raccordement de l'entrée d'un moule de coulée basse pression avec sa tuyauterie d'alimentation a partir d'une pompe électromagnétique. La tuyauterie d'alimentation, maintenue serrée contre l'entrée du moule est constituée par un conduit d'alimentation réfractaire intérieur entouré d'isolation thermique le séparant thermiquement d'une enveloppe métallique coudée extérieure terminée à ses extrémités par des brides. L'élément d'entrée dans le moule vient en appui, avec interposition d'un joint, sur un manchon de courte longueur réalisé en un matériau réfractaire thermiquement isolant et résistant à l'action corros-sive des métaux fondus. Ce manchon est librement encastré dans la tuyauterie d'alimentation, en appui sur le conduit d'alimenta-tion réfractaire avec interposition d'un joint, le manchon étant maintenu en place par l'effet serrage de la tuyauterie d'alimen-tation contre le moule.

Description

~o~a~7s La présente invention concerne un embout de raccorde-ment de la tuyauterie d'une pompe électromagnétique pour metaux fondus à la base d'un moule de coulee basse pression ainsi que ses diverses applications.
Dans le cadre de la coulee basse pression, on connait déja une instaLlation comportant un creuset ou un bassin de main-tient contenant le métal fondu a couler, une pompe électromagné-tique fixee à ce creuset et immergee dans ledit metal fondu, un moule situe à un niveau plus élevé que le creuset et décalé
latéralement par rapport à celui-ci, enfin une canalisation reliant la pompe à la base du moule, comportant a la sortie de la pompe une partie rectiligne légèrement ascendante prolongée après un coude par une partie verticale ascendante aboutissant à la base du moule. La présente invention concerne plus particulière-ment l'extrémité de cette canalisation raccordant la tuyauterie et le moule ainsi que ses diverses applications. Pour des raisons qui apparaîtront plus bas, cette extrémité a eté consti-tuée par un embout qui se raccorde à sa base à la canalisation ascendante par une bride et à l'entree du moule par un manchon qui vient s'appliquer sur une piece metallique de forme tronconique constituant l'entree proprement dite du moule et désignée fréquem-~` ment en anglais sous le nom de goose-neck.
L'objet de l'invention est donc un embout de raccorde-ment de la tuyauterie d'une pompe électromagnetique à la base d'un moule de coulee basse pression constitué essentiellement par une enveloppe métallique coudée extérieure terminée à ses extrémites par des brides, un conduit d'alimentation, un moyen d'isolation thermique separant thermiquement le conduit d'alimentation de l'enveloppe métallique coudée, caracterise en ce que le conduit d'alimentation appliqué directement à l'entree du moule comprend deux elements de longueur inégale, un premier conduit céramique coude et au moins un deuxième element amovible constitué par un -1- ~

l~g ~775 manchon de courte longueur.
Le premier element du conduit est constitué par une pièce coudée réalisée en céranique thermiquement conductrice, le manchon amovible qui le prolonge est réalisé en un matériau réfractaire isolant au moins au point de vue thermique. Entre ces pièces on dispose un joint d'étanchéité.
La bride inférieure de l'enveloppe métallique coudée se raccorde à la partie ascendante de l'enveloppe protectrice de la tuyauterie provenant de la pompe électromagnétique. La bride supérieure intervient dans le verrouillage du manchon amovi~le du conduit avec l'entrée du moule. Le verrouillage assure l'étan-chéité entre la pièce tronconique formant l'entrée du moule et le manchon amovi~le en comprimant un joint placé entre ces deux ~- éléments.
En fonctionnement normal lorsque la pompe est en service, le niveau du métal fondu est maintenu a la hauteur du conduit céramique coudé de l'embout de raccordement. Lorsque l'on veut couler une pièce, on augrnente la tension appliquée a la pompe.
En raison des caractéristiques de ces pompes, le métal va monter d'abord assez vite, puis plus lentement dans le moule, la pression va continuer à croître jusqu'à une valeux correspondant au débit nul. Le métal ne circulant plus dans le conduit, l'entrée tronconique du moule, refroidie à la maniere connue par une circulation d'eau ou d'air va commencer a figer le metal. La pression appliquée à la pompe ayant eté ramenée a sa valeur initiale, le métal encore a l'état fondu, contenu dans le manchon amovible, retom~e vers la pornpe de sorte que le niveau du métal fondu s'etablit a sa position initiale dans l'élément coudé.
39 Le métal qui commençait a se figer dans l'entrée du moule se gele complètement et forme le queuzot. On retire la moitié supérieure du moule et la piece coulée est extraite. On ~09~775 voit que le manchon a~novible assure en follctionnement normal deux fonctions quasi simultannees et assez contradictoires. D'une part il permet de decoupler thermiq~lement l'elément coudé qui est chauffé, de la pièce tronconique d'entree du moule qui est refroidie et dans laquelle va se former le queuzot. D'autre part ce manchon étant isolant ne refroidit pas le métal fondu qu'il contient, de sorte que le métal ne va pas se figer et le queu~ot reste localisé au niveau de la pièce tronconique.
Cependant un tel équilibre contradictoire au moins en apparence, résulte d'un réglage.
Il peut cependant survenir un incident qui modifie momentanément ce règlage et qui entralne, par exemple le refroi-dissement le métal a couler. Dans ce cas le métal risque de se geler non seulement au sein de la piece d'entrée tronconique qui est refroidie, mais même au niveau du manchon amovible. Notons que cet incident est peu frequent car le manchon lui même est -~ chauffé. Neanmoins même dans ce cas, grâce à la présente invention, les conséquences de l'incident sont réduits au minimum, c'est-à-dire à un arrêt de courte durée de l'installation. Il suffit en effet de déserrer la bride d'accouplement de l'embout de raccordement et de découpler le moule. On accède alors directement au manchon amovible. On casse celui-ci et on libere ainsi la pièce coulée. Le manchon amovible est remplacé par un manchon de rechange et la coulée peut reprendre sans problème.
Cet incident qui entraîne un blocage de la base du moule et celle du conduit d'amenée du métal fondu dans la - technique ant~rieure, n'entraîne grâce à l'invention qu'un arret de fonctionnement de quelques minutes.
L'embout de raccordement ainsi constitué peut être utilisé pour raccorder la pièce d'entrée du moule avec la tuyauterie d'une pompe électromagnetique quelle que soit l'orientation de la tuyauterie et quelle que soit l'emplacement ~ 05~ 75 l'entrée du moul~.
Néanmoins un tel dispositif est particulierement avantageux dans toute installation de coulée Oa la canalisation de raccordement est ascendante, c'est-a-dire dans toute installa-tion dans laquelle l'alimentation se fait à la base du moule.
Cette alimentation peut alors s'opérer soit par le fond inférieur du moule au moyen d'une entree centrale, soit par le fond inferieur au moyen d'une entree multiple soit lateralement par la base du moule. Dans ce dernier cas, le ou les conduits d'admission sont verticaux puis inclinés par rapport ~ l'horizontale pour facili-ter le dé ulage.
La portée de la présente invention sera mieux comprise ; en e referant à la description de trois variantes d'une instal-lation conforme à l'invention en reference a la figure 1 représentant une section verticale de l'embout dans une alimenta-tion d'un moule par en dessous, la fi~ure 2, represente une section vert~cale de l'embout dans le cas d'une alimentation double d'un moule par en dessous, et la figure 3, correspondant a la coupe verticale d'une alimentation laterale inclinee par la base du moule.
La figare 1 decrit l'embout de raccordement 1 entre une tuyauterie (non representee) ~ui se trouverait en bas et à gauche de la figure et un moule de coulee basse pression 2.
L'embout de raccordement est delimite par une enveloppe métallique 3 ten acier par exemple) terminee a sa base par la bride de raccordement 4 à la tuyauterie et à sa partie supérieure - par une bride rigide et épaisse 5.
Le conduit d'alimentation 6 est constitue de 2 pieces, une piece coudée inferieure 7 réalisée en ceramique conductrice de la chaleur une céramique formée, d'un mélange de poudre et de grains d'un carbure d'un métal du groupe IV par exemple et un manchon amovible 8 realisé en un matériau réfractaire isolant, -` 109'~775 une céramique isolante par exemple constituée de fibres cérami-ques dispersées dans un ciment refractaire. Ces deux pièces sont réunies par un joint 9. Ce conduit est réalisé en materiaux résistant à l'action violer~ment corrosive des métaux fondus. On sait qu'il existe des céramiques conductrices et des céramiques isolantes (thermiquement) resistant à l'action corrosive de métaux fondus telq que l'aluminium. Dans ce cas lc joint ~ ainsi que les autres joints utilisés, seront constitués par exemple par exemple par un feutre d'alumine.
Le conduit d'alimentation 6 est soutenu et mis en place dans l'enveloppe métallique extérieure 3 grâce à un bloc de cérami~ue isolante 10.
Le conduit d'alimentation 6 est en outre entouré par une enveloppe métallique réalisée en acier inoxydable constituée de deux cylindres raccordés 11 et 12. Cette enveloppe metallique supporte un enroulement chauffant régla~e 13 réalisé de préférence en "Pyrotenax" ou en tout autre conducteur susceptible de supporter sans perte d'isolation des températures élev~es. L'in-tervalle entre les enveloppes 11 et 12 d'acier inoxydable et l'enveloppe externe 3 est comblé par un bourrage 14 ~e fibres d'alumine assurant une isolation thermique tres importante. Ce bourrage 14 de fibres est protégé aux deux extrémités par des brides 15 et 16 de l'enveloppe d'acier inoxyda~le 11, 12. La partie supérieure du manchon amovible 8 porte un joint d'étan-chéité 17. Le moule 2 est porté par une plaque métallique de base 18 indéformable et épaisse.
- Cette plaque supporte le demi-moule inferieur 21 qui se prolonge à sa base par la piece tronconique déentrée 22 refroi-die par une circulation d'air 23. On a représenté en grisé la pi8ce 24 coulée dans le moule et son queuzot 25. Le demi-moule supérieur 26 peut être remonte vers le haut de la figure par un moyen 27 ne faisant pas partie de l'invention. Notons simplement que la partie supérieure 26 du moule est en yénéral refroidie par une circulation d'eau 28.
La mise en place de l'em~out de raccor~ement se fait à la manière connue par l'intermédiaire d'une came excentree 30 poussée par un v~rin 31 qui soulève la l~ride épaisse 5 et applique avec une force prédéterminée le manchon amovible 8 sur la pièce tronconique 22 par l'intermediaire du joint 17 ~ui est ecrase.
Lors du fonctionnement normal, la circulation d'air 23 peut être constituée par un tuyau percé de trous, enroulé autour de la pièce tronconique 22, de sorte qu'il assure par des jets d'air un refroidissement énergique de la pièce tronconique 22.
Il en résulte que seule la partie supérieure du métal contenu dans la pièce tronconique vient à geler à l'arrêt de la circulation du métal fondu. La chute de pression réalisée grâce à la pompe électromagnetique entraine vers le bas le métal non gele donnant au queuzot 25 sa ~orme caracteristique et ramène le niveau du métal 14 dans la pièce coudée 7.
En cas d'un fonctionnement anormal où le queuzot se ; 20 prolonge accidentellement dans le conduit d'admission 6 du m~tal fondu, on desserre le contact entre l'embout amovible 8 et la pièce tronconique 22 d'entree du moule par une action inverse des vérins tels que 31. Un indicateur de fin de course 33 coupe l'alimentation de la pompe électromagnétique. Le metal fondu retombe dans le creuset. On peut alors desserrer la bride de raccordement 4, faire tourner l'embout de raccordement sur lui même de facon à dégager le manchon amovible 8 qui se trouve lié
à la pièce tronconique 22 du fait qu'il contient du métal gelé, solidaire de la pièce coulée. Le manchon amovible 8 est casse, la pièce coulee peut alors être extraite ou bien il y a lieu de ~` scier le prolongement du queuzot à la hauteur du joint 17 avant de pouvoir degager la pièce coulee. Un nouveau manchon amovible '' lOg4'775 8 est intro~uit dans son logement dclimite par l'enveloppe en acier inoxydable 12. On le recouvre d'un nouvcau joint 17.
l'embout 1 est remis en place. I,'installation est prête a fonctionner.
Lors du desserrage de la bride de raccordement 4 à la base de l'embout de raccordement un deuxieme indicateur de fin de course, (non représcnté) du même type que l'indicateur 33, monté en série avec l'indicateur 33 interrompt le circuit d'ali-` mentation.
La pompe ne peut donc fournir du métal fondu dans la canalisation que si la bride de raccordement est serrée et si l'embout est bien appliqué contre l'entree du moule.
La figure 2 correspond à un embout assurant par la base du moule une alimentation double de sorte que le dispositif est en tous points analogue à la figure 1 et l'on a utilisé la même numérotation qu'à la figure 1 en ajoutant 100 à chaque numéro.
De sorte que l'enveloppe métallique externe devient le numéro 103 au,lieu de 3, la bride de raccordement prend le numéro 104 etc La pièce de céramique conductrice 107 contient le , niveau 119 du métal fondu et prend dans le cas présent une forme allongée. Le manchon est remplacé alors par une pièce cylindrique 104 massive de section allongée, percée de deux canaux circulai-res 141 et 142, réalisée en un matériau réfractaire non conduc-teur de la chaleur. La partie superieure de ces deux canaux s'evase pour délimiter deux volumes cylindri~ues 143 et 144 contenant dexu manchons amovibles identiques 108 et 108' amovibles réalisés également en matériau réfractaire isolant et prenant appui sur la pièce massive 140 par l'inter~édiaire de deux joints en feutre d'alumine 117 et 117'. Ces embouts 108, 108' et 140 sont pressés contre les deux entrées du moule 122 et 122' par un moyen de serrage réglable en soi connu 130.

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Dans le cas present, il a paru avantageux de permettre un désaccouplement entre la piece de céramique conductrice 107 et la pièce en céramique isolante 10~. A cet effet l'enveloppe externe 103 se sépare en 2 parties 145 et 1~6 reliées par des moyens de serra~e tels que 147. Demême l'enveloppe interne réalisée en métal inoxydable comprend une premiere partie ascendante 111 en tous points analogue a la piece 11 de la figure 1 et une partie verticale 112 séparable de la piece 111. La piece 111 est dotée d'une bride 153.
La piace 112 est terminée a sa base par une bride 154 prenant appui sur la bride 153, et porte a sa partie supérieure une bride 155. .
Le d~saccouplement se fait le long du plan de joint 109.
On peut alors extirper plus facilement les deux éléments de man-chon amovibles 108 et 10~'.
La figure 3 correspond à un schéma simplifié d'embout alimentant simultanément un moule 202 par deux entrées inclinées 251 et 252 aboutissant a la formation d'un seul queuzot 225. :~
Comme précédemment le moule est disposé sur une table 218 et comprend une partie inférieure 221 et une portion amovible supérieure 226. Il arrive que les entrées obliques 251 et 252 sont assez minces pour que l'on puisse considérer les deux parties de la pièce coulée 224 comme deux pièces séparées, bien que l'on aboutisse à la formation d'un seul queuzot. Le risque commun de gel se reduit au risque de gel dans la portion isolante 208 de ;~ l'embout d'amenee du métal fondu. Il en résulte qu'un embout - amovible ~08 analogue aux types décrits précédemment est en rnesure de prot~ger dans les mêmes conditions soit la coul~e simultanée de 2 pièces indépendantes soit la coulée d'une seule piece par deux canaux inclinés alimentant par la base, le même moule. Le présent schéma correspondant à l'alimentation de deux pieces. Il a été réalisé un dispositif alimentant simultanement 3 pieces .

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identiques disposces sym~triquement autour du manchon 208 au cours de la coulée desquelles, il a eté obt~nu en permanence un queuzot unique tel que 225.
On voit donc le grand avantage tire de l'~mploi d'un embout a.~ovible conforme a l'invention puisqu'il permet soit l'alimentation d'un seul moule par plusieurs entrées soit l'alimentation de plusieurs moules, soit l'alimentation d'un moule unique par entree verticale.

Claims (13)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Embout de raccordement de l'entrée d'un moule de coulée basse pression avec sa tuyauterie d'alimentation à partir d'une pompe électromagnétique, la tuyauterie d'alimentation, maintenue contre l'entrée du moule par un moyen de serrage, étant constituée par un conduit d'alimentation réfractaire intérieur entouré d'un moyen d'isolation thermique le séparant thermique-ment d'une enveloppe métallique coudée extérieure terminée à ses extrémités par des brides, caractérisé en ce que l'élément d'entrée 22 dans le moule vient en appui, avec interposition d'un joint 17, sur un manchon 8 de courte longueur, réalisé en un matériau réfractaire thermiquement isolant et résistant à l'action corrossive des métaux fondus, ce manchon étant librement encastré
dans la tuyauterie d'alimentation, en appui sur le conduit d'alimentation réfractaire 7 avec interposition d'un joint 9, le manchon étant maintenu en place par l'effet du moyen de serrage 31 de la tuyauterie d'alimentation contre le moule.

2. Embout de raccordement selon revendication 1, caractérisé en ce que le conduit 7 est constitue en une céramique résistant à l'action corrosive des métaux fondus tels que l'alu-minium, résistant en même temps à des chocs thermiques répétés et présentant une grande conductivité thermique.

3. Embout de raccordement selon revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'isolation thermique séparant thermiquement le conduit 7 de l'enveloppe métallique extérieure 1 est constitué par un bourrage de fibres d'alumine 14 délimité
à l'intérieure par une enveloppe métallique 11-12 entourant le conduit 7.

4. Embout de raccordement selon revendication 3, caractérisé en ce que le conduit 7 est chauffé par une résistance chauffante 13.

5. Embout de raccordement selon revendication 4, caractérisé en ce que le conduit 7 et le manchon amovible 8 sont chauffés tous deux par une résistance 13 portée par l'enveloppe métallique 11-12 entourant le conduit 7.

6. Embout de raccordement selon revendication 1, caractérisé en ce que le joint 9 d'étanchéité entre le conduit 7 et le manchon amovible 8 est en feutre d'alumine.

7. Embout de raccordement selon revendication 1, caractérisé en ce que le joint 17 d'étanchéité entre le manchon amovible 8 et l'entrée 22 du moule est en feutre d'alumine.

8. Embout de raccordement selon revendication 1, caractérisé en ce que le condiut 7 est maintenu dans l'enveloppe extérieure 1 par un bloc de céramique isolante 10 soutenant la partie coudée du conduit.

9. Embout de raccordement selon revendication 1, destiné à un moule à deux entrées, caractérise en ce qu'il comporte deux manchons de courte longueur amovibles 108 et 108' logés dans deux évasements cylindriques 117 et 117' percés dans une pièce 140 réalisée en matériau réfractaire isolant thermique, elle-même encastrée dans la tuyauterie d'alimentation.

10. Embout de raccordement selon revendication 9, caractérisé en ce que la pièce céramique coudée 107 est supportée par des pièces de céramique isolante 110, 110'.

11. Embout de raccordement selon revendication 9, caractérisé en ce que sa partie verticale peut se décomposer en deux parties le long du plan de joint 109.

12. Embout de raccordement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le chauffage propre 13 de l'embout de raccor-dement est réglable.

13. Embout de raccordement selon la revendication 12, caractérisé en ce que le règlage du chauffage de l'embout assure le gel d'un queuzot unique 225 pour une alimentation 251 et 252 d'un moule 21 de coulée basse pression.