Brevet FR2179629A1 — publié le 19731123

La presente invention est relative au remplissage de moules à l'aide d'une matière en vrac, pulvérulente ou similaire, susceptible 'un écoulement libre. On connait déjà divers dispositifs de remplissage destines à déverser une telle matière dans des moules dont les orifices de chargement sont ouverts et fermés par voie mécanique. Comme éléments principaux, ces dispositifs connus comprennent un vérin d'actionnement, une tête ou un tuyau de remplissage susceptible d'être posé sur le moule et muni d'au moins une tubulure latérale pour l'amenée de la matière, ainsi qu'une buse d'injection d'air de transport emmanchée dans ladite tubulure. Dans ces dispositifs de remplissage connus, la tige de piston du vérin est prolongée et traverse la tête ou le tuyau de remplissage et son extrémité forme un obturateur destiné à boucher l'orifice de remplissage prévu dans la paroi du moule. Ces dispositifs connus conviennent bien au remplissage de petits moules d'une capacité de quelques litres, tels que ceux qui sont utilisés pour la fabrication d'éléments d'emballage moules, et qui comportent dans leurs parois des orifices de remplissage d'un diamètre par exemple de l'ordre de 12 à 25 mm. Par contre, le remplissage, en un court laps de temps, de gros moules, destinés à la fabrication de blocs et d'une capacité de plusieurs mètres cubes, ne peut être effectué avec ces dispositifs que si l'on en utilise un grand nombre disposés en pa rallèle, ce qui conduit à une consommation importante d'air. La mise en oeuvre d'un jeu de petits dispositifs de remplissage pre- sente d'ailleurs des difficultés, car, lors du moulage de grosses pièces, on doit déverser en même temps dans le moule des déchets ou chutes qui, en raison de leurs dimensions, par exemple de 20 x 20 mm, ne peuvent pas passer par les orifices de ces dispositifs de remplissage. Une difficulté supplémentaire provient de ce que l'air contenu ou introduit dans la cavite du moule ne peut pas s'en échapper à contre-courant par rapport à l'air de transport émanant ues divers dispositifs de remplissage, de sorte qu'il est nécessaire ce prévoir dans les parois du moule des orifices particuliers ce sortie d'air qui doivent être séparément ouverts et fermes. Pour remédier àla premIère de ces difficultés, on a déjà propose d' adater aux gros moules es dispositifs ce rempiis- sage ayant fait leurs preuvesavec des orifices de remplissage ce 30 mm, par exemple, en adaptant les dimensions du piston à celles des gros moules, c'est-à-dire en portant son diamètre à 80-100 mm. On a constaté que, s'il ne se produit alors plus d'obstruction des orifices par de gros morceaux de matière, le second problème que pose l'évacuation de l'air contenu dans le moule ou de l'air de transport amené avec la matière ne peut pas être résolu autrement que dans les petits moules, c'est-à-dire en prévoyant des orifices d'évacuation d'air distincts. Si de tels orifices d'évacuation d'air ne sont pas prévus, le processus de remplissage est ralenti par suite de la gêne apportée par le contre-courant d'air à l'écoulement de la matière et dure, dans le cas par exemple d'un moule de 3 mètres cubes, de 5 à 6 minutes au lieu d'un temps normal de 1 à 2 minutes ; pour cette raison, il n'a pas été possible jusqu'à présent de renoncer aux orifices d'évacuation d'air supplémentaires. Or, ces orifices d'évacuation d'air séparés pratiqués dans les parois du moule présentent l'inconvénient de devoir être munis de dispositifs particuliers de fermeture et d'ouverture ; à sa sortie, par ailleurs,le courant d'air entraîne des particules fines de matière à travers ces orifices d'évacuation et leurs tamis de fermeture, ou obstrue ces derniers. Le but de la présente invention a donc été de rechercher par quels moyens pourraient être évitées les difficultés créées par l'évacuation de l'air. Suivant l'invention, on a trouvé qu'il est possible d'évacuer à travers le dispositif de remplissage l'air existant dans la cavité du moule et/ou amené pendant l'opération de remplissage, si d 'une part, on confère au dispositif de remplissage une conformation judicieuse nouvelle,savoir;;une forme qui dans la zone voisine de la paroi du moule s'évase en forme d'entonnoir ou de trémie,à partir du diamètre de l'orifice de remplissage et en direction de l'arrivée de la matière, de telle sorte que, compte-tenu du diamètre de ltobturatel e fermeture de l'orifice de remplissa- ge,prévu Gans a paroi du moule, il subsiste dans cet entonnoir un passage d'amenée de la matière plus grand que l'orifice de rem plissage et si, d'autre part, on règle, conformément au procédé de mise en oeuvre du dispositifie Ildx de matière, en fonction de ses propriétos a ecoulement, de telle façon que la quantité de ma matière amenée par la ou les @ub@lures d'arrivée soit inférieure à celle qui est déversée dans le moule par l'orifice de remplissage, par exemple par un remplissage en chute libre. L'application de ce procédé de remplissage d'un moule permet à l'air, qui s'échappe de la cavité du moule par l'orifice de remplissage à contre-courant par rapport à la matière, d'être évacué à la périphérie de la zone évasée en forme d'entonnoir ou de trémie. Dans la zone située entre l'orifice de remplissage et la tubulure d'amenée de la matière, le dispositif de chargement doit être muni en même temps de moyens grace auxquels le courant de matière peut être dirigé sous une forme déterminée et l'air s'échappant de l'orifice de remplissage évacué de manière à ne pas gêner le courant de matière ni à le dévier de façon indésirable ou, par exemple, le concentrer unilatéralement, ce qui pourrait donner naissance à des phénomènes nuisibles de ségrégation dans le courant de matière et à la formation de cônes d'éboulement dans la cavité du moule. Pour cette même raison, et suivant une autre caractéristique de l'invention, de préférence le nouveau dispositif de remplissage-ne comporte pas, comme les dispositifs connus, une ou plusieurs arrivées de matière latérale, mais une arrivée axiale unique, étant donné que la ou les arrivées latérales conduisent, avec des orifices de remplissage de grandes dimensions, à une direction unilatérale d'écoulement de la matière et accroissent le risque de formation de cônes d'éboulement et de phénomènes de sé grégation dans la cavité du moule, par exemple lors du remplissage avec des matières contenant- des particules de grosseurs différentes. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif de remplissage a) est constitué dans la zone adjacente à la paroi du moule par un élément tubulaire cylindrique, dont le diamètre interne correspond au diamètre de l'obturateur de fermeture, mais dont la longueur, indépendante de celle de cet obturateur, est choisie en fonction des conditions résultant de l'agencement de la paroi du moule et b) possède iriédiatement en amont de cet ment tbu- laire de guidage de l'obturateur, une partie formant un entonnoir ou trémie cylindrique, dont l'extrémité aval converge vers ledit élément et dont le diamètre est plus grand que celui de cet él-#ment Il s'est avéré judicieux de choisir le diamètre de la partie en entonnoir assez grand et la position relevée d'ouverture de l'obturateur assez haute dans cet entonnoir pour que la section de l'intervalle annulaire compris entre l'obturateur et la paroi de l'entonnoir soit plus grande, de préférence sensiblement plus grande, que la section de l'orifice de remplissage Par suite de l'augmentation de la section annulaire de passage autour de l'obturateur en position d'ouverture ou de son bord inférieur, il est alors possible d'évacuer l'air contenu dans le moule fermé, a contre-courant par rapport a la matière, par l'entonnoir de remplissage et par des orifices de sortie d'air ménagés dans celui-ci et de raccourcir ainsi notablement la durée de remplissage. Pour l'6vacuation de l'air, il s'est avéré particuliè- rement favorable de prévoir un entonnoir a double-paroi, ouverte en direction de l'orifice de remplissage et fermée face a l'arrivée de la matière, double paroi au moyen de laquelle l'air s'échappant du moule peut être évacué à travers des orifices prévus dans la paroi externe de l'entonnoir. D'autres caractéristiques de l'invention concernent la disposition axiale dans l'entonnoir de chargement, vis-a-vis de l'orifice de remplissage, c'est-à-dire pratiquement dans le courant de matière, du vérin d'actionnement ou du mécanisme a tige filetée nécessaire pour l'exécution des mouvements d'ouverture et de fermeture de l'obturateur, ainsi que la conformation d'une transition entre la partie supérieure de l'obturateur et le piston du vérin ou sa tige filetée.La partie supérieure de l'obturateur présente avantageusement une forme tronconique ou similaire telle que, dans la mesure du possible, le courant de matière à son arrivée ne s'étale pas horizontalement mais est dirigé, au contraire,à peu près verticalement a travers l'intervalle annulaire de l'entonncir vers l'orifice de remplissage, de sorte qu'à sa sortie l'air. pe s'échapper à la périphérie de l'orifice de remplissage vers laquel- le DeLguid le long de la surface interne de la paroi du mou'. Une autre condition préalable pour le bon fonctionne- ment du dispositif de remplissage selon l'invention est que @@ turateur doit avoir une cour.- utile plus grande que lu cylindrique de la pièce tubulaire qui assure son guidage Des exemples da rrlisation de l'invention ç Q r - ci-après avec référence ali dessin annexé, donné uniquement @@@@ d'exemple et dans cet la Fig. 1 représente en coupe longitudinale vertica#le un dispositif de remplissage avec piston de fermeture, entonnoir évasé et orifices d'évacuation de l'air dans la paroi de cet entonnoir la Fig. 2 représente en coupe verticale un entonnoir de remplissage, comportant une double paroi pour l'évacuation périphérique de l'air. Suivant l'exemple d'exécution représenté à la Fig. 1, le couvercle 1 du moule à remplir comporte un orifice de remplissage 2. Sur ce couvercle, au droit de cet orifice, on dispose et fixe, en vue du remplissage, un ensemble qui comporte à sa base une pièce tubulaire et cylindrique 3. Cette pièce est surmontée d'un corps creux 4, dont la partie inférieure s'évase en 5 à partir de la pièce 3 puis se prolonge par une partie cylindrique 6, de sorte que ce corps forme un entonnoir ou trémie cylindro-tronconique. Il est lui-même surmonté d'un tronc de cône 7 divergent vers le bas et au sommet duquel est raccordée une tubulure 8 d'arrivée de la matière dont le moule doit être rempli. Un diaphragme annulaire réglable 9 permet de régler le débit de matière. La pièce tubulaire inférieure 3 est destinée au guidage, à frottement doux,d'un piston 10 qui forme obturateur de l'orifice 2 et dont le diamètre est, par exemple, de l'ordre de 300 mm et correspond à celui de cet orifice 2,dans lequel cet obturateur s'engage à coulissement en position basse d'obturation.Cet obturateur est mobile verticalement entre cette position basse représentée en traits pleins et une position haute d'ouverture, 10a, représentée en traits mixtes .La course a de cet obturateur est nettement supérieure à la longueur du guide 3 et la position 10a est telle que l'obturateeur ménage entre la surface cylindrique externe, ou d'une manière plus précise son bord inférieur, et la surface interne de la paroi de l'entonnoir 4, un intervalle annulaire i dont la section est supérieure à celle du guide 3 et de l'orifice de remplissage 2. Cet obturateur 10 a une forme cylindro-tronconique et est fixé par sa portion supérieure tronconique à la tige de piston 11 d'un vérin d'actionnement. La tige 11 a donc un diamètre inférieur à celui de l'orifice 2 de remplissage. Le cylindre 12 du vérin est fixé, à l'aide d'une traverse ou mieux d'un croisillon 13, dans le tronc de cône 7, coaxiaiement au dispositif, c'est-à-dire suivant l'axe vertical X-X qui est commun aux divers éléments dé crits. Le croisillon 13 comporte une pièce centrale-14 de guidage de la tige de piston~11. Enfin, dans la paroi cylindrique de l'entonnoir 4, sont prévues des fentes 15 d'évacuation de l'air. Comme on le comprend, lorsque l'obturateur 10 est en position haute 10a, la matière arrivant suivant la flèche f1 descend par gravité dans l'intervalle annulaire i ménagé entre l'obturateur et la paroi de l'entonnoir 4, et descend à travers le guide 3 et l'orifice 2 dans le moule avec un débit réglé par le diaphragme 9, cependant que l'air contenu dans le moule suit un trajet inverse en suivant la paroi du guide 3 et de l'entonnoir 4 et s'échappe par les fentes 15. Suivant la variante de la Fig. 2 t 2, entonnoir comporte une deuxième paroi interne 16, délimitant avec#la paroi externe une double paroi 17 qui débouche par un intervalle annulaire 18 ouvert en direction de l'orifice de remplissage 2. La référence 10a indique la position de l'obturateur pendant le chargement, tandis que les flèches f2 indiquent le trajet périphérique d'échappement de l'air et les flèches f) celui de la matière qui n'interfère donc absolument pas avec l'air à évacuer. REVENDICATIONS 1. Dispositif de remplissage destiné à déverser une ma tière en vrac, susceptible de s'écouler librement, dans un moule, ainsi qu'd ouvrir et fermer mécaniquement l'orifice de remplissage ménagé dans la paroi de ce moule à l'aide d'un obturateur de fermeture déplacé au moyen d'un dispositif d'actionnement et i évacuer 11 air du moule, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une pièce cylindrique (3) posée sur la paroi (1) du moule ou emmanchée dans l'orifice (2) de remplissage et destinée au guidage de l'obturateur (10) de fermeture qui s'y déplace à frottement doux, ainsi qu'un corps creux (4) en forme d'entonnoir ou de trémie, qui fait suite la pièce de guidage (3) et qui s'évase en direction de#l'arrivée de la matière de telle sorte qu'il existe, entre la paroi dudit corps creux (4) et l'obturateur (10)r en position d'ouverture, un intervalle annulaire (i) dont la section de passage est plus grande que celle de l'orifice (2) de remplissage. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des ouvertures (15) d'évacuation de l'air du moule sont ménagées dans, le corps creux (4) formant entonnoir. 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, carac tersé en ce que, dans la zoné située au-dessus de la pièce (3) de guidage de l'obturateur (10), le corps creux (4) comporte, au moins en partie, une double paroi, (17) qui débouche dans lé corps par un intervalle annulaire (18) en direction de l'orifice (2) de remplissage et dont la paroi externe comporte lesdites ouvertures (15) d'évacuation de l'air. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la course du dispositif d'actionnement (11, 12) de l'obturateur (10) est supérieure à la longueur de la pièce (3) de guidage de cet obturateur. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'obturateur (10) est lié à un organe de levage (11) dont le diamètre est plus petit que le sien. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la transitior entre la partie cylindrique de l'obturateur (10) et l'organe de levage (11) est tronconique. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à l'intérieur ou à l'extérieur de la partie évasée du corps creux (4) est monté un vérin 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en e que le vérin (12) est porté par une traverse ou un croisilon (13) qui repose sur le corps creux (4), et dans laquelle est assuzettle une pièce (14) de guidage de la tige (ll) de piston du vérin. 9. Procédé pour introduire une matière en vrac dans un moule ferme et évacuer l'air contenu ou amené dans ce moule, par la mise en oeuvre du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on règle le courant de la matière, en fonction de ses propriétés d'écoulement, de telle sorte que la quantité de matière s'écoulant à chaque instant à travers l'orifice de remplissage ménagé dans la paroi du moule soit au moins égale à la quantité de matière amenée au corps creux formant entonnoir par l'orifice supérieur de chargement, sans formation d'une accumulation de matière dans cet entonnoir ou l'orifice de remplissage.