Brevet FR2038173A1 — publié le 19710108

On connaît des installations de mélangeur pétrisseur dans lesquels au mouvement de rotation de l'organe de pétrissage est superposé unirouvement alternatif synchronisé de l'arbre de telle sorte que l'organe de pétrissage prend au cours de chaque rotation, 5 une fois la position la plus en avant et une fois la position la plus en arrière dans le corps de pétrissage, tandis que des chicanes de pétrissages fixes passent pendant la rotation à travers des ouvertures de l'organe de pétrissage et raclent la matière de pétrissage. Entre l'organe de pétrissage et les chicanes, il se crée XO un espace en forme de coin au travers duquel une partie de la matière de pétrissage est pressée. L'efficacité de mélange et de pétrissage peut être obtenue en conférant à l'organe de pétrissage une forme spécialement choisie, assurant le mélange par division du courant de matière et le pétrissage par glissement des organes de 15 pétrissage les uns devant les autres. La superposition des mouvements alternatif et rotatif fournit une courbe sinusoïdale assurant un.débit de matière proportionnel dans un certain domaine à la vitesse de rotation de l'arbre. Les mouvements rotatif et alternatif superposés de l'arbre sont obte— 20 nus grâce à un engrenage spécial ne permettant de faire varier que dans certaines limites le rapport débit/capacité de mélange et de pétrissage. Il a donc déjà été proposé d'utiliser un organe de pétrissage avec des filets de vis sans fin entièrement ou partiellement fermés pour obtenir un courant de matière longitudinal addi-25 tionnel.Une autre solution consiste en une inclinaison des ailettes par rapport à l'axe de la vis sur laquelle elles sont montées, solution qui permet d'obtenir une augmentation considérable du débit. Cette augmentation se manifeste déjà souvent avec un biseautage du bord des ailettes. Un étranglement du débit pour une vitesse de 30 rotation déterminée peut être obtenue par une augmentation de la largeur de l'arbre ou par l'incorporation d'éléments de retenue. Il faut encore faire remarquer tout particulièrement qu'avec tous les dispositifs de mélange et de pétrissage connus jusqurici, à filets de vis sans fin discontinus, en forme d'ailettes, le rap-35 port nombre de courses/vistesse de rotation est de 1:1. 70 11844 2 2038173 L'objet de la présente invention est de proposer une installation de mélange et de pétrissage avec laquelle le rapport capacité de débit/effet de mélange et de pétrissage peut dans un large domaine être adapté avec des moyens simples sans à coups aux exi-5 gences que posent par exemple de nombreux procédés chimiques0 L'installation à laquelle se rapporte l'invention est caractérisée par le fat qu'elle est constituée par un arbre animé d'un mouvement rotatif et d'un mouvement alternatif superposés, dispo-sédans un corps et qui porte des organes de mélange et de pétris-IO sage, agissant conjointement avec les chicanes de pétrissage du corps, tandis qu'il est prévu un moteur pour la rotation de l'arbre ainsi qu'un dispositif indépendant du moteur pour assurer le mouvement alternatif de cet arbre de sorte que le rapport vitesse de rotation/nombre de courses de l'arbre peut être modifié. 15 Le biseautage des bords avant n'a pratiquement plus d'influ ence avec ce mode de fonctionnement. Si l'arbre du pétrisseur tourne vite et que le mouvement alternatif soit .lent, on obtient un effet de piston favorable pour le déplacement du courant de matière, ce qui peut avoir une influence sur le temps de séjour moyen et 20 partant sur le débit. Par le changement du nombre de courses par unité de temps et par le réglage de la vitesse de course selon différentes valeurs de vitesse avant et arrière on peut régler progressivement le débit de matière souhaité. L'effet de mélange et de pétrissage est réglable 25 d'une manière à peu près indépendante de la course grâce à la variation de la vitesse. Deux exemples de réalisation de cette invention sont représentés aux dessins ci-joints sur lesquels t La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une installation de 30 mélange et de pétrissage à l'exception du dispositif d'entraînement» La figure 2 est une vue très déyeloppée de l'arbre du pétrisseur selon la figure 1 avec trois variantes a-c du mouvement alternatif. La figure 3 est une première possibilité de réalisation du 35 dispositif d'entraînement, en coupe verticale. 70 11844 3 2038173 La figuré 4 est une coupe verticale de l'installation représentée en figure 1. La figure 5 est une.autre possibilité de réalisation de l'ins— tallation avec entraînement0 5 La figure 6 est une coupe selon la ligne A-A delà figure 5. L'installation du mélange et de pétrissage selon la figure 1 est constituée par un corps cylindrique 1 pourvu d'un orifice d'alimentation en forme d'entonnoir 2 pour les matières solides et d'un orifice 3 pour les liquides, pâtes ou poudres fluidisées. A 10 11 autre extrémité du corps se trouve un ajutage de sortie 4. Le long de la paroi du corps se trouvent des chicanes de pétrissage 5 qui peuvent être insérées et fixées de 1'extérieur à travers des orifices adéquats. Il est aussi possible de munir les chicanes de pétrissage ou 15 certaines d'entre elles de trous qui peuvent servir à une alimentation additionnelle de matière. Dans le corps 1 se trouve un arbre de pétrisseur 6 qui peut être logé au mieux côté engrenages, à gauche, et être supporté dans le corps de pétrissage. Le palier de l'arbre situé c&té engrenages 20 est désigné par le chiffre 7. Dans la région de l'entonnoir d'alimentation des enroulements de vis sans fins, continus, 8 sont prévus sur lrarbre 6, grâce auxquels la matière peut être introduits dans la chambre de mélange 9. A la suite des enroulements de vis sans fin, des ailettes lO sont prévues sur l'arbre. Les chicanes 25 de pétrissage 5 déjà mentionnées sont réparties le cas échéant sur plusieurs rangées en quinconce et selon une ligne hélicoïdale. Dans la chambre de mélange 9 la matière est mélangée et pétrie d'une manière particulièrement intensive tandis qu'un rétrécissement annulaire 11 est disposé dans le corps 1 à l'extrémité de la chambre de mé— 30 lange. Le produit travaillé est poussé à travers ce rétrécissement annulaire 11 dans la chambre 13 du corps 1. Cette chambre 13 est munie d'une ouverture de dégazage longitudinale 14 qui permet l'échappement des produits de réaction volatils. Cette ouverture de dégazage est recouverte d'un regard en verre 20. L'obturation de la 35 chambre de dégazage 13 est réalisée par des éléments de fermeture 70 11844 4 ''2038173 15, ce qui permet d'effectuer l'étranglement du contre-courant crée par l'ajutage de sortie 40 L'arbre 6 du pétrisseur est creux et renferme une tuyauterie d'admission 16 et une tuyauterie de refoulement 17 pour la circu-5 lation d'un moyen de chauffage et une pompe doseuse 18 permet d'introduire un composant liquide par l'admission 3 grâce à une conduite 19 „ La figure 2 représente un développement de l'arbre 6 fournissant les positions des chicanes 5 par rapport à l'arbre pour di£-XO férentes combinaisons -des mouvements rotatif et alternatif. La ligne a correspond à un mouvement axial par.rotation. La ligne b correspond à deux mouvements axiaux par rotation et la ligne c à deux mouvements également mais avec un arrêt aux points extrêmes pendant un temps correspondant à 15° de rotation de l'ar-15 bre. L'effet de raclage périodique doit être réparti sur toute la largeur .des ailettes. ' La figure 3 représente en vue schématique un dispositif d'en— . traînement. L'extrémité de l'arbre 6 du pétrisseur qui dépasse du corps 1 est reliée à un arbre d'entraînement 21 se trouvant dans le 20 même axe que l'arbre 6 du pétrisseur. L'arbre 21 est guidé par des paliers à glissement et est relié à un moteur d'entraînement 22. Le moteur d'entraînement 22 est équipé d'une transmission par engrenages 23 qui attaque une roue dentée 24 fixée par clavetage sur 1* arbre 21a L1 extrémité de l'arbre 21 dépassant des engrenages est 25 prévue avec des piquages de raccordement 25 et 216 en vue de permettre la circulation, d'un moyen pour le chauffage de l'arbre. Le mouvement alternatif de l'arbre est créé par un dispositif d'entraînement indépendant muni d'un moteur 27„ Ce moteur est à réglage progressif et possède un arbre d'entraînement 28 portant un 30 disque à came 29. La trajectoire efficace du disque à came est choisie de telle sorte que lè déplacement, dans le sens du cheminement de la matière soit rapide et que le retour soit lent. La tête 30 d'un organe de commande vient au contact du disque, à came 39, cet organe étant logé dans un cylindre de vehnelt 31 et assumant la 35 forme d'un tiroir de distribution 32. A ce tiroir est reliée une 70 11844 5 2038173 pompe foulante 33 entraînée par un moteur 27. En outre, l'organe de commande est en liaison' avec un cylindre de travail 34, qui enveloppe coaxialement l'arbre d'entraînement 21 et dans lequel est logé à glissement doux un piston de travail 35. Le piston de tra-5 vail 35 contient, en faisant office d'arbre creux,'1'arbre d'entraînement 21 de sorte que celui-ci puisse tourner librement. L' arbre d'entraînement 21 porte des anneaux de glissement 36 entre lesquels se trouve placé le piston de travail 35 par l'intermédiaire des paliers à billes 37. 10 Selon la position du tiroir 32, l'huile hydraulique passe ou bien par la conduite 38 ou bien par la conduite 39 pour alimenter le cylindre de travail 34 et déplacer le piston de travail 35 vers la droite ou vers la gauche. Comme le piston de travail 35 ne tourne pas en même temps, des ressorts sont incorporés dans le 15 cylindre pour équilibrer les forces de poussée. Pour le réglage fin de la course de déplacement, un régulateur à limite est prévu, qui est muni d'une transmission par tige 41. Celle-ci est reliée par/dne extrémité à un guidage 42 du piston de travail 35 et est logée de façon articulée en 43. 20 La tige est reliée par son milieu au tiroir de distribution 32. Avec le régulateur, le débit d'huile est maintenu jusqu'à ce que les positions finales du piston de travail soient atteintes. Suivant la forme du disque à came 29, l'une ou les deux positions finales peuvent être maintenues pendant un temps correspondant par 25 exemple à une rotation de 15° avant que le sens de circulation de l'huile ne soit modifié par le tiroir de distribution 32. La commande hydraulique du mouvement alternatif de l'arbre 21 est sensiblement soulagée grâce au ressort 40 déjà mentionné du fait que celui-ci délivre dans le sens de la poussée une force 30 supplémentaire et accumule de la force pendant la course de retour. Les figures 5 et 6 représentent un autre exemple de réalisation. L* installation de mélangeur pétrisseur selon la figure 5 est constituée par un corps cylindrique 102 muni d'un orifice d'alimentation 103 et d'un orifice d'évacuation 104, reposant sur un 35 sode 101 et traversé par un arbre 105 à mouvements rotatif et al 70 11844 6 2038173 ternatif superposés. Cet arbre 105 est équipé d'ailettes de mélan-ge et de pétrissage. 106 en formes d'aubes, disposées, par paires, diamétralement opposées, de sorte que chaque paire d'ailettes 106 agit conjointement avec une chicane de raclage 107 qui dans le cas 5 d'un arbx'e 105 tournant, dans le sens des aiguilles d'une montre est fixée en haut, à gauche, du corps 102, Ce corps est en outre muni d'un raccordement au vide 108. Pour l'entraînement de l'arbre 105 un moteur d'entraînement avec engrenages est prévu, ces o.rganes étant logés dans un corps IO 109 se déplaçant d'un mouvement alternatif dans une direction a-xiale, ce corps se déplaçant au moyen des supports à articulation 110 sur le socle 101 dans la direction de la flèche P„ L'arbre de sortie 111 de 1* engrenage supporté en 112 est en liaison avec l'arbre 105. 15 Un dispositif 113 communique à l'arbre 105 un mouvement al- ternatif. Ce dispositif est constitué par un piston à commande 114, La tige de piston 116 est supportée par le palier intermédiaire 117 et reliée à un corps 109 de sorte que du fait du mouvement alter«> natif du piston 115, le corps 109 qui reposé sur le support à ar-2o ticulation 110 est lui aussi animé d'un mouvement alternatif, lui-même communiqué à l'arbre 105 dont la couronne dentée reste constant** ment attaquée par l'engrenage sans avoir à supporter de chocs dûs au mouvement irrégulier alternatif d'accompagnement. Le corps 102 comme l'arbre 105 peut être chauffé. 25 En service le corps 102 est chargé à environ 65 % avec le matériau de. travail, jusqu'à un niveau 118, laissant ainsi libre un espace 119 où règne le vide. Le temps de séjour et la capacité peuvent être modifiés très facilement en faisant varier la séquence des courses du piston. 30 Durant la course avant, les ailettes sont horizontales de telle sorte que chaque paire d'ailettes de pétrissage et de mélange travaille à plein tandis que durant la course arrière, les ailettes étant verticales, la capacité de transport n'est au de 50 à 55 % environ de celle réalisée par la course avant. On peut en modifiant 35 la séquence des courses, faire varier à volonté les capacités avant 70 m 844 7 2038173 et arrière entre les valeurs ci-dessus indiquées0 Dans la méthode que l'on vient de décrire, le mouvement alternatif de l'arbre du pétrisseur étant entièrement indépendant du mouvement rotatif, l'efficacité de mélange et de pétrissage 5 peut être sensiblement influencée par le changement de la vitesse de rotation de l'arbre du pétrisseur et celui du nombre de courses» L'effet de mélange et de pétrissage est pour une large part à peu près indépendant de la séquence des courses et n'est régi, que par le changement de vitesse de rotation. Pour les dispositifs d'en-10 traînement, on peut utiliser des moteurs variables simples et sûrs et des engrenages de rotation et à excentrique d'exécution normale. 70 11344 8 2038173 REVENDICATIONS 1) Installation de mélangeur pétrisseur caractérisée par le fait qu'elle comprend un arbre disposé dans un corps, animé d'un mouvement rotatif et d'un mouvement alternatif superposés et portant les organes de mélange et de pétrissage, lesquels travaillent avec des'chicanes de pétrissage pourvues dans le corps, un moteur étant prévu pour la rotation de l'arbre et un dispositif indépendant du moteur pour son mouvement alterniif de sorte que le rapport de la vitesse de rotation au nombre de course est modifiable à volonté. 2) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica-tion 1 caractérisée par le fait que les organes de mélange et de pétrissage sont constitués dans la zone d'alimentation du corps par des enroulements hélicoïdaux continus et que des ailettes de pétrissage sont prévues en position décalée le long de la génératrice hélicoïdale et par le fait qu'un anneau de retenue disposé dans le corps obture la chambre de mélange. 3) Installation de mélangeur pétrisseur selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait qu'une chambre de dégazage fait suite à la chambre de mélange, cette chambre s'étendant entre l'anneau de retenue et l'élément d'obturation. 4) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendication 1 caractérisée par le fait que des ailettes de mélange et de pétrissage sont prévues, ces ailettes assumant la forme d'aubes, étant disposées individuellement ou par paires, et diamétralement opposées et décalées, tandis qu'à chaque paire d'aillettes de mélange et de pétrissage correspond une chicane de raclage qui, pour un arbre tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, est fixée enhaut, à gauche du corps. 5) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le corps est muni d'une tubulure de raccordement au vide. 6) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'un dispositif hydraulique ou 70 11844 9 2038173 pneumatique fixe assure le mouvement alternatif de l'arbre, ce dispositif étant en liaison avec ce dernier par l'intermédiaire d'un moteur avec engrenage pour la rotation de l'arbre, déplaça-ble dans 3s sens de la course du piston. 5 7} Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica tion 6 caractérisée par le fait que le moteur d'entraînement avec engrenage est logé dans un corps déplaçable, reposant sur un support à articulation. 8) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica-IO tion 7 caractérisée par le fait que le dispositif est constitué par un piston actionnable hydrauliquement ou pneumatiquement, dont la tige est reliée au corps du moteur d1 entraîneirent. 9) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'arbre du pétrisseur est re— 15 lié à un arbre d'entraînement qui est entraîné par un moteur d* entraînement fixe et une transmission à roue dentée de telle façon qu'il puisse être animé d'un mouvement alternatif simultané. 10) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendication 9 caractérisée par le fait qu'un organe de commande pouvant 20 être actionné par un moteur assure le mouvement alternatif de 1' arbre, cet organe agissant alternativement dans les deux sens sur un piston de travail coaxial à l'arbre pour assurer un déplacement axial. 11) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica-25 tion lO caractérisée par le fait que le piston de travail est creux et entoure l'arbre d'entraînement de telle sorte que celui-ci puisse tourner librement du fait que ses forces frontales, aux deux extrémités, s'appuient par l'intermédiaire de roulements à bille sur des bagues de glissement fixées solidement à l'arbre. 30 12) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica tion 11 caractérisée par le fait que le piston detravail est soumis à l'action d'un organe en forme de ressort qui a pour mission de le repousser en position axiale finale. 13) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica-35 tion 10 caractérisée par le fait que le moteur actionnant l'organe 70 11844 10 2038173 de commande porte sur son arbre d'entraînement un disque à came contre lequel est appliquée la tige de l'organe de commande sous la pression d'un ressort,, 14) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendica-5 tion 13 caractérisée par le fait que l'organe de commande est exé-cuté en tiroir et se compose d'un cylindre de vehnelt qui est relié par des conduites au cylindre de travail,, .15) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendication 14 caractérisée par le fait qu'un régulateur limite assure 10 le réglage fin du mouvement alternatif, régulateur qui est compo— sé d'une transmission par tige reliée par une extrémité au piston de travail et dont 1'autre extrémité est logée d'une manière articulée tandis qu'elle est reliée par le milieu au cylindre de vehnelt. 15 16) Installation de mélangeur pétrisseur selon la revendi cation 1 caractérisée par le fait que le mouvement de rotation de l'arbre est dans un rapport-fractionnaire avec son mouvement alternatif,, 17) Installation,de mélangeur pétrisseur caractérisée par le 20 fait que pour_ un aller et retour le nombre de tours de l'arbre est supérieur à .10.