Brevet FR2173963A1 — publié le 19731012

La présente invention concerne une machine preelpanseuse autoalimen, t#e, destinée plus spécialement au polystyrène expansible. On tonnait déjà l'emploi du polystyrène expansé dans les emballages. Cette matière possède des avantages qui sont dfls surtout à son extrême légèreté; elle possède en effet une densité de quelques grarnines par litre, due à la structure particulière, formée par de petites cellules remplies d'air. Pour obtenir cette structure on part de granules de formes diverses, qui sont constitués par du polystyrène expansible dans lequel un gaz est emprisonné. L'expansion des granules est produite par la chaleur, qui a le double roule de ramollir le-polystyrène et de dilater le gaz, qui gonfle ainsi la matière et permet aux granules d'augmenter considérablement leur propre volume dans un rapport de plusieurs dizaines, plus précisément jusqu'à environ 50 fols, en agissant sur les granules en deux temps. Le produit ainsi obtenu est anpelé '#réexpansible" parce qu1ensuite, après une certaine période de vieillissement, il peut subir une autre em- pansions, dans des étampes par exemple, afin de produire les boites bien connues qui ont les formes les plus variées. Pour obtenir le polystyrène préexpansible, on emploie actuellement des machines possédant des compartiments pourvus d'organes de mélange et dans lesquels on envoie de la vapeur d'eau qui a pour but de transmettre la chaleur aux granules de polystyrène introduits dans ces compartiments. Dans l'état actuel de la technique, on emploie des chaudières pour produire la vapeur, qui est ensuite envoyée dans les compartiments corrtb nant les granules par l'intermédiaire de conduits de type habituel. Ce système présente des inconvénients qui sont dfls en premier lieu au fait qu'il faut installer une chaudière et des tuyautages de liaison entre cette chaudière et la chambre contenant le polystyrène; il faut en outre prévoir divers accessoires, par exemple un régulateur de pression, des évacuations d'eau condensée, et des évacuations d'air; on est ainsi obligé d'équiper une installation d'une certaine complexité.En outre, les chaudières du commerce d~bitent évidemment de la vapeur sous pression ce qui pose tous les problèmes de sécurité concernant cette vapeur, et ce qui oblige aussi à adopter un compartiment intermédiaire ou "poumon" pour emmagasiner la vapeur car, par suite des nécessités de la préexpansion les chaudières du commerce ont un débit surabondant et par suite on est obligé de les faire vonctionner par intermittence et d'accumuler la vapeur dans le réservoir intermédiaire avant de l'envoyer à la consommation. Un autre inconvénient, qui provient de la séparation entre la produc tien de vapeur et la chambre d'expansion des granules, est dû évidemment à l'obligation d'entretenir l'installation Un autre inconvénient tient à ce qu'il n'existe pas actuellement de machine capable d'avoir une petite production, ctest-å-dire de satisfaire les personnes qui auraient intérêt à produire du polystyrene expansé en petites quantités, pour leur usage personnel. L'objectif principal de la présente invention consiste à remédier à tous les inconvénients précités, en réalisant un type de machine préex- panseuse, qui ne nécessite pas l'installation d'un ensemble compliqué de tuyautages pour transporter le fluide chaud. Un autre objectif de cette invention consiste à éviter les dangers causés par la présence d'un fluide à haute pression, en épargnant en m8me temps tous les organes, par exemple soupapes de sûreté et analogues qui sont exigés dans de tels cas par la loi et par la sécurité. Un autre objectif de l'invention consiste à permettre des économies importantes d'exploitation, en évitant l'emploi d'organes tels que le poumon, et semblables. Un autre objectif consiste à permettre de réaliser oonomiquementa une petite production de ma-térlel expansé. Un autre objectif encore consiste à permettre de mieux contrôler la densité dans la préexpansion des granules de polystyrène. Ces objectifs ainsi que d'autres qui ressortiront mieux par la suite sont atteints par une machine préexpanseuse destinée spécialement au polystyrène expansible et.caraetérisée en ce qu'elle-comprend en un seul corps une chambre de préexpansion reliée à un ensemble réchauffeur d'eau, avec interposition entre cette chambre de préexpansion et cet ensemble réchauffeur, d'une cloison perforée permettant à la vapeur de passer directement de l'ensemble réchauffeur dans ladite chambre. Dtautres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exempie de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif et en se référant à l'unique figure jointe qui représente une section de la machine de l'invention suivant un plan vertical. On voit sur cette fig. que la machine préexpanseuse selon l'invention comprend un ensemble réchauffeur d'eau 1. Cet ensemble 1 est lié à un corps cylindrique 2 par des bords formant brides 3 et 4, prévus respectivement sur le bord supérieur de ensemble 1 et sur le bord inférieur du corps 2. Les bords 3 et 4 serrent entre eux une cloison perforée 5 qui constitue à la fois le couvercle du réchauffeur 1 et le fond d'une chambre de prdem- pansion 6, qui est formée à l'intérieur du corps 2. On prévoit à l'intérieur du réchauffeur 1: une résistance 7 servant à réchauffer l'eau, un régulateur automatique de niveau 8, une soupape électrique 9 asservie au régulateur 8, un thermostat ou pressostat 10, une soupape de sûreté Il et un conduit de vidange 12 pour permettre le nettoyage du réchauffeur 1. Â l'intérieur de la chambre 6, se trouvent des traverses tubulaires 13 servant à faciliter le brassage des grains de polystyrène, provoqué par des pales creuses 14 entraînées par un arbre ro statif 15 qui est relié un groupe motoréducteur 16 installé à l'extérieur sur le couvercle supérieur du corps 2.La vapeur passe du réchauffeur 1 dans la chambre 6 par deux parcours différents: à travers des trous 17 prévus dans la cloison 5, et suivant un conduit 18 qui est coaxial et in trieur à l'arbre 15. Le conduit 18 communique en effet avec l'intérieur des pales 14 qui comportent des séries de trous 19 permettant la sortie de la vapeur.La machine est complétée par: une trémie 20 pour charger les granules de polystrrole dans la chambre 6 et dont la fermeture est assurée par deux cylindres fluido-dynamiques 21 et 22g une timide 23 pour charger les produits de première expansion dans la chambre 6 et dont la fermeture est assurée par deux cylindres fluido-dynamiques 24 et 253 et un conduit d'évacuation 26 des granules pansés dont la fermeture est a*- surée par un cylindre fluido-dynamiqu. 21. Au-dessus des trémies 20 et 23, sont installés des silos 28 et 29 qui contiennent respectivement les gra nules et les produits de première expansion. Un groupe aspirateur 30 est inséré dans le conduit 26 pour faciliter la sortie des produits expansés hors de la chambre 6. Une couche oalori- fuge 31 est placée sur les surfaces extérieures du réchauffeur 1 et du corps X La machins selon l'invention fonctionne de la façon suivante: Dsns le réchauffeur 1, la résistance 7 échauffe l'eau jusqu'à une température qui, par le passage des vapeurs dans la chambre 6, permet d'établir dans la partie supérieure extrême de cette chambre une tempéra-~ ture assurant efficacement le ramollissement et l'expansion des granules. Cette température est dtenviron 930 à 95 C. Dans cette phase du fonctionnement, par une manoeuvre du cylindre fluido-dynamique 21, les granules passent du silo 28 dans la trémie 20, en une quantité réglée de façon à utiliser exactement le volume de la chambre 6 quand les granules seront expansés. Quand la température nécessaire est atteinte dans la partie supérien- re entre de la chambre 6, des dispositifs déjà connus et par suite non décrits dans la suite actionnent antomatiquement le cylindre 22, ce qui envoie les granules dans la chambre 6. Dans cette chambre, l'expansion des granules est provoquée par les phénomènes déjà décrits. La rotation des pales 14 brasse continuellement le polystyrole, ce qui facilite la transmission uniforme de la chaleur amenée par la vapeur à tous les granules. Un instrument approprié de mesure de volume, de type déjà connu et par suite non décrit dans la suite, aotionne le cylindre fluido-dynamique 27 et permet ainsi au produit de sortir de la chambre 6 par aspiration par l'aspirateur 30. L'eau qui imprègne le polystyrène s'en sépare après une certaine période de ventilation dans le silo, après quoi le polysstyrole peut subir une deuxième expansion.Dans ce cas, pour charger la matière à expanser, on utilise le silo 29. La trémie 23 reçoit une quantité de produit réglée de façon à utiliser exactement le volume de la chambre 6. Les opérations suivantes reproduisent les opérations déjà décrites pour la première expansion. Comme on peut le déduire de# la description précédente, l'invention ainsi conçue atteint tous les objectifs indiqués au de#ut, et en particu lier évite l'emploi de vapeur à haute presdon En effet, l'établissement d'une température de 93 à 950 C dans la partie supérieure de la chambre 6 entraîne une température maximale d'environ 1010 C dans le réchauffeur. La transmission de chaleur entre le réchauffeur 1-et la chambre 6 a un rendement extrêmement élevé du fait que cette transmission de chaleur se fait directement, par conduction ou convections entre le point de production de la chaleur et le point de consommation. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'hom- me de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'ezom- pie non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, il faut noter que l'on obtient des corps en matière espan- sée qui ont une forme identique à la forme initiale des granules. tes matières employées ainsi que les dimensions adoptées pourront être quelconques suivant les nécessités de chaque cas particulier. REVENDICATION 1) Machine préexpanseuse destinée spécialement au polystyrène expan- sible, et caractérisée en ce quelle comprend en un seul corps une chambre de préexpansion relié. à un ensemble réchauffeur d'eau, avec interposition entre cette chambre de préexpansion et cet. ensemble réchauffeur, d'une cloison perforée permettant à la vapeur de passer directement de l'ensemble réchauffeur dans ladite chambre.