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REVENDICATIONS
1. Procédé permettant d'enlever un excès de pâte d'une mousse organique imprégnée d'une pâte d'un matériau céramique en suspension dans un liquide, caractérisé en ce que:
on insère la mousse organique dans une première chambre d'un appareil comprenant deux chambres superposées, un tamis séparant la première chambre de la seconde chambre, ledit tamis étant perméable à la pâte et imperméable à la mousse organique, et un moyen de compression placé au-dessus dudit tamis;
on fait le vide dans la seconde chambre pour soutirer l'excès de pâte à travers le tamis et le faire pénétrer dans la seconde chambre;
on déplace ledit moyen de compression contre la mousse organique pour la comprimer contre le tamis et pour réduire le volume de la mousse organique à moins de 50% de son volume initial;
et
on introduit un fluide dans la seconde chambre pour ramener la mousse organique à pratiquement son volume initial.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise sous vide de la seconde chambre et la compression de la mousse organique sont effectuées pratiquement simultanément.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de compression consiste en une plaque parallèle au tamis qui est pressée vers l'intérieur pratiquement uniformément contre un côté extérieur de la mousse organique opposé audit tamis de façon à comprimer la mousse.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pression vers l'intérieur contre la plaque est supprimée en même temps que l'on introduit le fluide dans la seconde chambre.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on enlève la pâte de la seconde chambre.
6. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre (16) destinée à retenir une masse de mousse organique imprégnée d'une pâte de matériau céramique; une seconde chambre (17) au-dessous de la première chambre (16); un tamis (18) placé entre la première chambre (16) et la seconde chambre (17), ledit tamis étant perméable à la pâte et imperméable à la mousse organique; un moyen de compression (13), espacé du tamis vers l'extérieur de la mousse organique, destiné à presser la mousse organique vers l'intérieur contre le tamis (18) pour exprimer l'excès de pâte qui tombe dans la seconde chambre et pour réduire le volume de la masse de mousse organique à moins de 50% de sa valeur initiale;
et une pompe à vide (14) communiquant avec la seconde chambre pour soutirer sélectivement du fluide et le réintroduire sélectivement dans la seconde chambre.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour enlever la pâte de la seconde chambre.
8. Appareil selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le moyen de compression consiste en une plaque généralement parallèle au tamis.
9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque et le tamis sont tous deux plans.
10. Appareil selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la pompe à vide est conçue pour soutirer le fluide de la seconde chambre simultanément à la compression de la mousse organique contre le tamis.
La présente invention concerne un procédé et un appareil destinés à enlever l'excès de pâte céramique d'une mousse organique, ce qui, en général dans la technique antérieure, était effectué en faisant passer la mousse imprégnée de pâte à travers une ou plusieurs paires de rouleaux préréglés. Une telle mousse organique, qui est typiquement une mousse de polyuréthanne, sert de matrice pour le matériau céramique dans la fabrication de filtres pour métaux fondus, comme l'aluminium métallique.
Les procédés et appareils de la technique antérieure pour enlever
l'excès de pâte céramique d'une mousse organique sont décrits dans
les brevets EUA Nos 4075303 et 4024212. Ces deux brevets décrivent
un procédé dans lequel l'excès de pâte est expulsé par passage de la
mousse au moins deux fois dans des paires de rouleaux préréglés
pour effectuer une compression temporaire. Bien que ces brevets re
connaissent la nécessité de maintenir une répartition uniforme de la
pâte dans la mousse lorsque la compression est supprimée, on a
trouvé en pratique qu'il est difficile d'éviter un effet de noyau (excès
de pâte restant dans une partie centrale de la mousse) une fois que
l'on a fait passer la mousse imprégnée dans les rouleaux préréglés
seulement une fois ou deux fois.
En utilisant les procédés des brevets
de la technique antérieure, des passages multiples à travers les rou
leaux sont nécessaires pour obtenir des mousses permettant de fabri
quer des filtres appropriés.
Le but principal de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil permettant d'enlever l'excès de pâte céramique
d'une mousse organique imprégnée de pâte, où le matériau céramique est réparti uniformément dans toute la mousse organique.
Un autre but de la présente invention est d'éviter l'effet de noyau qui gêne les procédés et appareils de la technique antérieure destinés à enlever l'excès de pâte de la mousse organique.
C'est un avantage de la présente invention de pouvoir obtenir une répartition uniforme du matériau céramique dans une mousse organique en effectuant seulement une seule opération, sans passages multiples dans des rouleaux préréglés.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à l'homme de l'art d'après la description suivante, prise en considération avec les dessins.
Le procédé selon l'invention est défini dans la revendication 1.
L'invention fournit également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé; cet appareil est défini dans la revendication 6.
L'invention est décrite en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
la fig. I est une vue en perspective de l'appareil de l'invention destiné à exprimer un excès de pâte,
la fig. 2 est une vue en plan de dessus fragmentaire de l'appareil de la fig. 1, le couvercle étant enlevé,
la fig. 3 est une vue en coupe prise le long des lignes 3-3 de la fig. 2,
la fig. 4 est une vue en élévation de devant fragmentaire de l'appareil de la fig. 1 dont le couvercle est enlevé,
la fig. 5 est un diagramme schématique d'une première étape du procédé de l'invention destiné à exprimer l'excès de pâte en utilisant l'appareil des fig. I à 4,
la fig. 6 est un diagramme schématique d'une seconde étape du procédé de l'invention,
la fig.
7 est un diagramme schématique d'une troisième étape du procédé de l'invention,
la fig. 8 est un diagramme schématique d'une quatrième étape du procédé de l'invention.
Considérons les fig. 1 à 4; l'appareil 10 comprend une partie principale ou corps 11 porté sur une base 12, un couvercle ou moyen de compression 13 recouvrant une partie supérieure ouverte de l'appareil 10, et une pompe à vide 14, ou un dispositif similaire, destiné à soutirer sélectivement l'air de l'appareil 10. La partie principale 11 comprend une chambre supérieure ou première chambre 16, une chambre inférieure ou deuxième chambre 17 près de la première chambre 16, et un tamis 18 en toile métallique entre les deux chambres 16 et 17. Les parois latérales verticales de la première chambre 16 définissent une cavité ayant une longueur de 30 cm, une largeur de 17,5 cm et une profondeur de 7,5 cm. Les parois latérales de la seconde chambre 17 convergent vers le bas et vers l'intérieur pour rejoindre la base 12. La base a 25 cm de longueur et 12,5 cm de large.
Il est entendu que la forme préférée et les dimensions précises données ici peuvent varier considérablement pour loger des tampons de mousse organique plus ou moins grands, ayant des formes identiques ou similaires, sans s'éloigner de l'esprit de l'invention.
Le couvercle 13 est muni d'une poignée 20 pour comprimer ma
nuellement et remonter le couvercle 13. Les dimensions extérieures du couvercle 13 sont légèrement inférieures aux dimensions internes de la première chambre 16. Il n'est pas nécessaire d'usiner le couvercle 13 et la première chambre 16 avec des tolérances suffisamment faibles pour obtenir un joint étanche à l'air, car les parois de la première chambre toucheront les bords extérieurs de la mousse organique imprégnée de pâte en rendant la seconde chambre 17 étanche à l'atmosphère. Bien que la présente description de l'invention soit faite en se référant à un mode de réalisation préféré effectué manuellement, l'homme de l'art verra que le procédé et l'appareil décrits ici sont facilement adaptables à des opérations mécanisées et automatisées.
Une paroi finale de la seconde chambre 17 comporte un orifice d'évacuation 21 pour enlever l'air ou tout autre fluide gazeux de la chambre 17. Une hotte 22 s'étend vers l'intérieur à partir de la paroi terminale directement au-dessus et sur les deux côtés de l'orifice 21 pour empêcher la pâte de pénétrer dans l'orifice 21 pendant le fonctionnement de l'appareil 10. Un conduit tubulaire 23 relie l'orifice 21 à la pompe à vide 14.
Le procédé de l'invention sera mieux compris en ce référant aux fig. 5 à 8. Un tampon de mousse de polyuréthanne 30 ayant une épaisseur de 10 cm est imprégné d'une pâte aqueuse de matériau céramique, d'un liant et d'un agent thixotrope, comme décrit dans les brevets EUA Nos 4024212 et 4075303.
Le tampon imprégné 30 est inséré dans la première chambre 16 et porté par le tamis 18, et le couvercle est placé sur le tampon 30 comme représenté sur la fig. 5. Il est indiqué que le tampon 30 ait une dimension légèrement plus grande ou égale à la chambre supérieure 16 pour qu'un joint soit formé sur les bords périphériques du tampon 30 et les parois latérales de la chambre supérieure 16.
On met en route la pompe à vide 14 et l'on exerce simultanément une pression vers le bas sur le couvercle 10 contre le tampon 30. La pâte 31 est exprimée vers le bas à travers le tamis en toile métallique 18 qui est imperméable à la mousse 30. La pâte s'accumule au fond de la chambre inférieure 17, comme représenté sur les fig. 6 et 7.
Pour un tampon de mousse de polyuréthanne imprégné de pâte ayant les dimensions données et une épaisseur de 10 cm, une différence de pression totale d'environ 140 à 200 kPa est suffisante pour obtenir le degré de compression maximale représenté sur la fig. 7. Le tampon de mousse 30 est comprimé à moins de 50%, et de préférence à environ 10 à 20%, de son volume initial.
Après avoir amené le tampon 30 à un degré de compression maximale prédéterminé, on enlève la pression vers le bas contre le couvercle 13, et on laisse de l'air pénétrer à nouveau dans la seconde chambre 17, comme représenté sur la fig. 8. Le tampon de polyuréthanne 30 est suffisamment élastique pour reprendre au moins 70% et de préférence environ 90 à 100% de son volume initial. Le tampon 30 est enlevé de l'appareil, et l'excès de pâte 31 est versé soit par l'ouverture centrale, soit par une ouverture de côté (non représentée) dans la chambre inférieure 17. Le tampon traité contenant un résidu uniformément réparti de matériau céramique peut être séché pour enlever l'eau et chauffé pour volatiliser la matrice organique. L'article résultant est une mousse céramique poreuse comportant un grand nombre d'espaces vides correspondant aux vides de la mousse organique initiale.
Au contraire des procédés et appareils de la technique antérieure qui nécessitent plusieurs passages pour obtenir une qualité uniforme, une seule opération de l'appareil de l'invention produit un tampon imprégné de façon égale qui est essentiellement exempt d'excès ou d'insuffisance de pâte dans la partie centrale de la mousse. L'effet de noyau indésirable est totalement éliminé, ce qui fournit un tampon imprégné de céramique que l'on peut sécher et cuire sans autre traitement.
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CLAIMS
1. Method for removing excess paste from an organic foam impregnated with a paste of a ceramic material suspended in a liquid, characterized in that:
the organic foam is inserted into a first chamber of an apparatus comprising two superimposed chambers, a screen separating the first chamber from the second chamber, said screen being permeable to paste and impermeable to organic foam, and a compression means placed at the above said sieve;
a vacuum is made in the second chamber to extract the excess dough through the sieve and allow it to enter the second chamber;
moving said compression means against the organic foam to compress it against the sieve and to reduce the volume of the organic foam to less than 50% of its initial volume;
and
a fluid is introduced into the second chamber to bring the organic foam to practically its initial volume.
2. Method according to claim 1, characterized in that the vacuuming of the second chamber and the compression of the organic foam are carried out practically simultaneously.
3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the compression means consists of a plate parallel to the sieve which is pressed inwards almost uniformly against an outer side of the organic foam opposite said sieve so to compress the foam.
4. Method according to claim 3, characterized in that the pressure inward against the plate is removed at the same time as the fluid is introduced into the second chamber.
5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the paste is removed from the second chamber.
6. Apparatus for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a first chamber (16) intended to retain a mass of organic foam impregnated with a paste of ceramic material; a second chamber (17) below the first chamber (16); a screen (18) placed between the first chamber (16) and the second chamber (17), said screen being permeable to paste and impermeable to organic foam; a compression means (13), spaced from the screen towards the outside of the organic foam, intended to press the organic foam towards the inside against the screen (18) to express the excess dough which falls in the second chamber and to reduce the volume of the mass of organic foam to less than 50% of its initial value;
and a vacuum pump (14) communicating with the second chamber for selectively withdrawing fluid and selectively reintroducing it into the second chamber.
7. Apparatus according to claim 6, characterized in that it comprises means for removing the dough from the second chamber.
8. Apparatus according to one of claims 6 or 7, characterized in that the compression means consists of a plate generally parallel to the sieve.
9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the plate and the screen are both planes.
10. Apparatus according to one of claims 6 to 9, characterized in that the vacuum pump is designed to draw the fluid from the second chamber simultaneously with the compression of the organic foam against the sieve.
The present invention relates to a method and apparatus for removing excess ceramic paste from organic foam, which, in general in the prior art, was accomplished by passing the paste-impregnated foam through one or more pairs. of preset rollers. Such organic foam, which is typically a polyurethane foam, serves as a matrix for the ceramic material in the manufacture of filters for molten metals, such as metallic aluminum.
The prior art methods and apparatus for removing
the excess ceramic paste from an organic foam is described in
EUA patents Nos 4075303 and 4024212. These two patents describe
a process in which excess dough is expelled by passing the
foam at least twice in pairs of preset rollers
to perform temporary compression. Although these patents re
know the need to maintain a uniform distribution of
paste in the foam when the compression is removed, we have
found in practice that it is difficult to avoid a nucleus effect (excess
of dough remaining in a central part of the foam) once
the impregnated foam was passed through the preset rollers
only once or twice.
Using patent processes
of the prior art, multiple passes through the wheels
leaux are necessary to obtain foams allowing to manufacture
quer appropriate filters.
The main object of the present invention is to provide a method and an apparatus for removing excess ceramic paste
of an organic foam impregnated with paste, where the ceramic material is distributed uniformly throughout the organic foam.
Another object of the present invention is to avoid the core effect which hinders the processes and apparatuses of the prior art intended for removing excess pulp from the organic foam.
It is an advantage of the present invention to be able to obtain a uniform distribution of the ceramic material in an organic foam by performing only one operation, without multiple passages in preset rollers.
Other objects and advantages of the present invention will appear to those skilled in the art from the following description, taken into consideration with the drawings.
The method according to the invention is defined in claim 1.
The invention also provides an apparatus for carrying out the method; this device is defined in claim 6.
The invention is described with reference to the accompanying drawings in which:
fig. I is a perspective view of the apparatus of the invention intended to express an excess of dough,
fig. 2 is a fragmentary top plan view of the apparatus of FIG. 1, the cover being removed,
fig. 3 is a sectional view taken along lines 3-3 of FIG. 2,
fig. 4 is a fragmentary front elevation view of the apparatus of FIG. 1 with the cover removed,
fig. 5 is a schematic diagram of a first step of the method of the invention intended to express the excess dough using the apparatus of FIGS. I to 4,
fig. 6 is a schematic diagram of a second step of the method of the invention,
fig.
7 is a schematic diagram of a third step of the method of the invention,
fig. 8 is a schematic diagram of a fourth step of the method of the invention.
Consider figs. 1 to 4; the apparatus 10 comprises a main part or body 11 carried on a base 12, a cover or compression means 13 covering an open upper part of the apparatus 10, and a vacuum pump 14, or a similar device, intended to withdraw selectively the air in the appliance 10. The main part 11 comprises an upper chamber or first chamber 16, a lower chamber or second chamber 17 near the first chamber 16, and a screen 18 made of wire cloth between the two chambers 16 and 17. The vertical side walls of the first chamber 16 define a cavity having a length of 30 cm, a width of 17.5 cm and a depth of 7.5 cm. The side walls of the second chamber 17 converge downwards and inwards to join the base 12. The base is 25 cm long and 12.5 cm wide.
It is understood that the preferred shape and the precise dimensions given here can vary considerably in order to accommodate pads of more or less large organic foam, having identical or similar shapes, without departing from the spirit of the invention.
The cover 13 is provided with a handle 20 to compress my
nuately and reassemble the cover 13. The external dimensions of the cover 13 are slightly smaller than the internal dimensions of the first chamber 16. It is not necessary to machine the cover 13 and the first chamber 16 with sufficiently low tolerances to obtain a airtight seal, since the walls of the first chamber will touch the outer edges of the organic foam impregnated with paste, making the second chamber 17 airtight. Although the present description of the invention is made with reference to a preferred embodiment carried out manually, those skilled in the art will see that the method and the apparatus described here are easily adaptable to mechanized and automated operations.
A final wall of the second chamber 17 has an exhaust orifice 21 for removing air or any other gaseous fluid from the chamber 17. A hood 22 extends inward from the end wall directly above and on both sides of the orifice 21 to prevent the dough from entering the orifice 21 during the operation of the apparatus 10. A tubular conduit 23 connects the orifice 21 to the vacuum pump 14.
The process of the invention will be better understood by referring to FIGS. 5 to 8. A polyurethane foam pad 30 having a thickness of 10 cm is impregnated with an aqueous paste of ceramic material, a binder and a thixotropic agent, as described in EUA patents Nos. 4024212 and 4075303.
The impregnated tampon 30 is inserted into the first chamber 16 and carried by the screen 18, and the cover is placed on the tampon 30 as shown in FIG. 5. It is indicated that the pad 30 has a dimension slightly greater than or equal to the upper chamber 16 so that a seal is formed on the peripheral edges of the pad 30 and the side walls of the upper chamber 16.
The vacuum pump 14 is started and a downward pressure is simultaneously exerted on the cover 10 against the pad 30. The paste 31 is expressed downward through the wire mesh screen 18 which is impermeable to the foam 30. The paste accumulates at the bottom of the lower chamber 17, as shown in figs. 6 and 7.
For a pad of polyurethane foam impregnated with paste having the dimensions given and a thickness of 10 cm, a total pressure difference of approximately 140 to 200 kPa is sufficient to obtain the maximum degree of compression shown in FIG. 7. The foam pad 30 is compressed to less than 50%, and preferably to about 10 to 20%, of its initial volume.
After having brought the pad 30 to a predetermined maximum degree of compression, the pressure is removed downwards against the cover 13, and air is allowed to re-enter the second chamber 17, as shown in FIG. 8. The polyurethane pad 30 is elastic enough to recover at least 70% and preferably about 90 to 100% of its initial volume. The tampon 30 is removed from the apparatus, and the excess dough 31 is poured either through the central opening or through a side opening (not shown) in the lower chamber 17. The treated tampon containing a uniformly distributed residue ceramic material can be dried to remove water and heated to volatilize the organic matrix. The resulting article is a porous ceramic foam having a large number of voids corresponding to the voids of the initial organic foam.
Unlike prior art methods and apparatuses which require multiple passes to achieve uniform quality, a single operation of the apparatus of the invention produces an equally impregnated tampon which is essentially free of excess or insufficiency of dough in the central part of the foam. The unwanted core effect is completely eliminated, providing a ceramic impregnated pad that can be dried and fired without further processing.