Brevet FR2211337A1 — publié le 19740719

La présente invention a pour objet le procédé de fabrication des dispositifs dits " Vis d'Archimède " et les dispositifs fabriqués selon ce procédé et permettant de transporter ou d'élever des matériaux liquides ou solides en vrac. Selon les procédés de fabrication connus de tels dispositifs, des flancs circulaires sont découpés dans des tôles de matériaux et d1épais- seurs convenables, puis percés en vue du passage de l'axe, ensuite déformés hélicoidalement les deux lèvres de la fente radiale étant écartées d'une distance correspondant au pas désiré pour l'hélice recherchée. Chacune des portions élémentaires d'hélice ainsi obtenues sont assemblées l'une à la suite de l'autre sur un même arbre qui forme l'âme de la vis sur laquelle elles sont fixées, de préférence par soudure, lorsqu'il s1a- git de matériaux métalliques .Chaque lèvre de chacune de ces portions est elle-même soudée à la lèvre de la portion voisine, de façon à former un élément hélicoïdal continu de longueur quelconque .Un tel procédé présente l'inconvénient tout d'abord de nécessiter la succession des nombreuses opérations décrites ci-dessus, auxquelles s'ajoute celle du polissage des soudures reliant entre elles chaque portion élémentaire.Il nécessite en outre des gabarits différents selon le pas désiré . Mais surtout il présente l'inconvénient que le diamètre des flancs découpés est différent non seulement en fonction du diamètre de la vis à obtenir mais meme en fonction de son pas, pour un même diamètre définitif Une telle fabrication est donc longue et onéreuse, outre enfin le poids'qu'une telle vis représente, avec tous les inconvénients que celà représente aussi lors de l'utilisation, non seulement au -niveau des paliers qui la supportent mais aussi du fait de la flèche que peut prendre un tel dispositif fonctionnant horizontalement Il y a aussi lieu de remarquer que la variation du diamètre du flanc en fonction du pas, pour un diamètre déterminé de vis, rend très difficile, sinon impossible la fabrication d'une vis à pas progressif rendue parfois nécessaire pour satisfaire à certains problèmes d'acheminement à vitesse variable Selon un autre procédé les vis transporteuses sont fabriquées par éléments injectés enfilés bout à bout sur axe et se clabotant l'un l'autre, chacun de ces éléments étant constitué par un# portion de vis d'une longueur égale au pas de ladite vis. ~ #Un tel procédé présente l'in- convénient qu'il nécessite pour sa mise en oeuvre un moule d'injection très onéreux puisqu'il s'agit d'un moule+;dtinjection hélicoïdal sur une longueur égale au pas de hélice .Et ce procédé est d'autant plus onéreux qu'il faut autant de moules que ce que l'on désire fabriquer de vis de pas différents pour un même diamètre ou de diamètres différents pour un meme pas, ce qui ne permet d'utiliser un tel procédé que pour des cas très particuliers de très petites vis utilisées dans des industries de haute rentabilité pour justifier leur prix de revie#nt En outre l'emploi de vis métalliques exigeait dans certains cas l'utilisation d'acier inoxydable plus difficile à travailler et très onéreux Le procédé de fabrication, suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en effet l'élément de base est une feuille plane découpée selon un gabarit constant pour un diamètre définitif déterminé de vis, quelque soit le pas recherché, ( dans les limites d'emploi de telles vis ) .Cet élément de base ne subit aucune déformation ni aucun cambrage . Il est simplement associé à autant d'autres éléments identiques enfilés sur un même arbre et décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle convenable dépendant du pas recherché. Ces éléments, étant ainsi placés, formant une hélice, sont immobilisés par tout moyen convenable tant l'un par rapport à l'autre que par rapport à leur axe commun Il est ainsi rendu possible de fabriquer de façon simple et rapide des hélices en matériau léger, bien que résistant, tel que les matières plastiques, armées ou non, qui ne se prêteraient pas à la fabrication traditionnelle tant par leur élasticité qui ne permettrait pas une déformation permanente- correcte des plans élémentaires que par la difficulté de soudure des flancs bout à bout .Il est donc rendu possible de fabriquer des vis transporteuses inoxydables et rigides bien que légères et peu onéreuses. Pour celà le procédé consiste à découper les éléments de base plans dans des feuilles de matière légère et rigide, telles que des feuilles sde polyester armé par exemple, ( ou de les obtenir par moulage ou extrusion) , lesdits éléments ayant la forme d'une pale en forme de secteur circulaire et comportant une perforation qui permet de les- installer en nombre quelconque sur un meme axe, , leur largeur propre étant com- mune à un grand nombre de pas possible, et leur décalage réciproque étant la seule valeur variant en fonction du pas recherché .Leur immobilisation entre elles et sur l'arbre est alors obtenuepar collage au moyen d'enduction, d'injection ou de tout autre procédé convenable faisant intervenir ou non la pression ou la dépression, et qu'il soit fait appel à des procédés de polymérisation ou à tout autre- procédé d'assembl-age . Il peut même être prévu l'emploi d'éléments de base de matériaux différents de celui prévu ci-dessus, et même de matériaux différents entre eux formant ainsi, si nécessaire une vis hétérogène, qui peut présenter certai nes caractéristiques mécaniques utiles. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple seulement, un mode de réalisation d'un dispositif fabriqué selon le" procédé objet de l'invention La figure 1 est une vue schématique cavalière de la pale élémentaire objet de l'invention La figure 2 est une vue schématique cavalière du mode d'assemblage des pales élémentaires envue de l'obtention d'une hélice. La figure 3 est une vue schématique en plan d'une vis'd'Archimède traditionnelle. La figure 4 est une vue schématique en plan d'une vis d'Archimède obtenue selon le, procédé objet de l'invention La figure 5 est une vue schématique géométrique de profil montrant leur assemblage sur 'l'axe et matérialisant les relations existant entre les différentes caractéristiques. La figure 6 est une vue schématique en coupe d'une portion de vis d'Archimède construite selon le procédé objet de l'invention Tel qu'il est représenté le dispositif fabriqué au moyen du procédé, objet de la présente invention, comporte la fabrication du nombre né cessaire de pales 1 ( fiv.1 ) qui est l'unique élément de base de l'hélice 2 ( fig .4 ) . Cette pièce élémentaire unique 1 est constituée par une pale 1 percée en 3 pour recevoir l'axe de l'hélice . La longueur de ladite pale, établie depuis le centre de la perforation 3 est égale au rayon de l'hélice projetée . Cette longueur est invariable quelque soit le pas de ladite hélice .La largeur ( 1 ) à l'extrémité de la pale 1 est fonction du pas qui doit être donné à 1 'hélice bien que pour une même largeur ( 1 ) il puisse être construit des hélices de pas très différents selon le recouvrement qui sera fait entre chaque pale, ce recouvrement ( R ) pouvant être compris entre les deux valeurs o et 1 de telle manière que o R I . La construction de l'helice sera en effet effectuée, selon le procédé objet de l'invention, selon la figure 2, en enfilant sur un axe 4 les pales 1 de telle manière qu'un décalage angulaire ( d ) existe entre chacune d'elles, ce décalage correspondant au pas recherché selon la nD relation: d - x e formule dans laquelle d = décalage D = diamètre de l'hélice P = pas e = épaisseur de la pale élémentaire ceci étant toujours possible dans la limite de 1 > d > o ce qui montre bien la multiplicité des pas que l'on peut obtenir pour un même diamètre d'hélice à l'aide de pales élémentaires identiques d'une largeur déterminée ( 1 ) , la valeur du pas étant déduite de la relation précédente- :: p = n D x e ' ( le pas étant matérialisé sur la figure 3 qui montre une' hélice traditionnelle obtenue à l'aide d'un flasque découpé et étiré, alors que la figure 4 montre une hélice de même pas obtenue à l'aide du procédé objet de l'invention ) Celà montre aussi la possibilité de faire varier le pas d'une même hélice par la simple variation du décalage ( d ) , ce qui peut être utile dans certains cas de transport à vitesse variable en fonction de l'éloignement du point considéré par rapport à l'origine de la vis en cas, par exemple d' égouttage du produit véhiculé .En effet dans ce cas une partie du produit s'écoule au cours de l'avancement, réduisant le volume transporté ; on peut donc réduire progressivement le pas dans le sens de l'avancement de manière à maintenir le taux de remplissage de la vis, ce qui permet de ralentir la vitesse linéaire du produit sans diminuer son débit efficace . Mais cette réduction de vitesse linéaire du produit permet un meilleur égouttage .Et par ailleurs celà entraîne un raccourcissement de l'égouttoir ce qui est très avantageux L'organisation de l'ensemble des pales 1 sur l'arbre 4 , comme indiqué çi-dessus, engendre une hélice parfaite 2 ( fig.2 ) qui présente des redans au niveau de chaque pale Il est alors procédé à l'enduction , par tout moyen convenable des surfaces extérieures de l'hélice 2 ainsi formée afin de combler ces redans et former des surfaces continues cette enduction se faisant soit avec le même matériau que - celui constituant les pales, soit avec tout autre matériau compatible .Par ailleurs l'axe 4 étant muni d'aspérités telles que cannelures, -alvéoles ou ergots, ou étant polygonal, il est procédé à l'injection d'un matériau polymérisé thermoplastique ou polymérisant thermodurcissable dans les interstices ou cannelures- formant des vides entre l'axe 4 et la paroi des perforations 3 des pales pour rendre la vis 2 solidaire de l'axe 4 Pour faciliter la pénétration de la résine polymérisante entre chacune des pales formant la vis, il est prévu d'intercaler, lors du montage, une pale rigide déjà polymérisée servant d'armature et une pale découpée dans du tissu de verre non imprégné de résine .Ce procédé permet de ménager des espaces interstitiels entre chaque pale rigide dans lesquels la résine liquide, dont l'ensemble de la vis est enduite après montage, peut facilement pénétrer par capillarité, avant polymérisation, ce qui assure une liaison parfaite des pales rigides entre elles. L'ordre d'alternance de telles pales, les unes rigides, les autres non imprégnées peut être quelconque pourvu que la rigidité de l'ensemble en cours de montage soit suffisante . C'est ainsi qu'il peut y avoir plusieurs pales non imprégnées entre chaque pale rigide à condition que la projection , parallèle à l'axe de la vis, de chaque pale rigide couvre suffisamment la pale rigide la plus proche pour assurer cette rigidité, dans la limite aussi d'un tassement admissible des pales non imprégnées. De même pour faciliter la liaison de la vis et de son arbre central polygonal, la perforation 3 est elle-même polygonale et décalée d'une pale à l'autre de l'angle correspondant au décalage angulaire de chaque pale . Après injection de résine et polymérisation la liaison de la vis sur son arbre n'est pas seulement obtenue par l'intermédiaire de la résine pure garnissant la perforation 3 mais par l'intermédiaire d'une résine armée donc plus résistante L'épaisseur E de l'hélice ainsi formée est fonction de l'épais- seur ( e ) -de chacune des pales la composant et de leur largeur ( 1 ) ( fig 5 ) , de même que le décalage ( d ) est fonction du diamètre ( D ) de la vis et de son angle ( x ) ou du pas ( P ) .On constate donc que par le jeu de ces différentes variables il est aisé de calculer la largeur ( 1 ) et l'épaisseur ( e ) à donner à la pale élémentaire et le décalage ( d ) selon lequel il faut l'organiser sur l'axe 4 pour obtenir une hélice de diamètre ( D ) , de pas ( P ) et d'épaisseur ( E ) déterminés On constate aussi, selon la figure 6, la montrant en coupe longitudinale, qu'une telle vis d'Archimède présente une résistance accrue, par rapport à une vis métallique de même poi ds, non seulement par l'emploi de matériaux armés, stratifiés, de faible densité, mais surtout par le fait que, grace au procédé objet de l'invention, chaque spire d'une telle vis présente une section pyramidale qui assure une haute réluctance à l'effort axial Il s'ensuit un allègement possible de l'ensemble de l'appareil avec tous les avantages qui en découlent, et en particulier un abaissement très important du prix de revient, non seulement par le choix du matériau qui la constitue mais aussi et surtout par l'économie considérable de maind'oeuvre dûe aux moyens employés et ci-dessus décrits, économie pouvant atteindre le coefficient 0,6 A de tels avantages s'ajoute le fait que grâce à ce procédé on peut construire des vis d'Archimède en matériau inoxydable non métallique Il est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limitée à l'exemple, ou aux exemples de réalisation qui en ont été décrits , tou te variante, considérée comme équivalence, ne pouvant en modifier la pour tée La présente invention peut être utilisée pour la construction de vis d'Archimède inoxydables, légères, à pas constant ou progressif et particulièrement des vis transporteuses pour produits alimentaires. REVENDICATIONS 10) - Procédé de fabrication de dispositifs du type " Vis d'Archimède " légers, résistants, de fabrication rapide et peu onéreuse, Caractérisé par le fait que la surface continue hélicoidale engendrée autour d'un axe solidaire d'elle est obtenue au moyen d'un seul et même élément de base se répétant autour dudit axe autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la longueur de vis désirée et chacun de ces éléments de base étant décalé par rapport à l'élément immédiatement adjacent de l'angle nécessaire pour obtenir la progression hélicoïdale désirée de chacun des points desdits éléments. 20) - Dispositif pour la réalisation du procédé conforme à la revendication 1, Caractérisé par le fait que l'élément de base se répétant autour d'un même axe est une pale plane, perforée à une de ses extrémités en vue du passage de l'axe sur lequel un nombre de pales semblables sont montées juxtaposées l'une à l'autre, mais présentant chacune par rapport à l'autre un décalage déterminé 30) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que la longueur de la pale élémentaire par rapport au centre de sa perforation est égale au rayon de la vis devant être ainsi construite 40) - Dispositif selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que la largeur de la pale, à son extrémité, est égale au décalage introduit entre deux pales çucces ives majoré du recouvrement maintenu entre elles en fonction de l'épaisseur que l'on désire donner à la spire de la vis 50) - Dispositif selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que les pales sont constituées d'un maté- riau inoxydable léger et résistant et se succèdent de façon homogène ou alternée, ledit matériau étant de toute matière dite " plastique " , armée ou non de fibre de verre, quelle qu'en soit la nature et quelque soit le procédé d'obtention, ou tout métal léger et inoxydable 60) - Dispositif selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que les pales sont alternativement constituées par un matériau rigide et par une nappe de fibre de verre non im régnée, la fréquence caractéristique de l'organisation de cette alternance dépendant du décalage existant entre chaque pale, de telle manière que la projection, parallèle à l'axe, de chaque pale rigide couvre suffisamment la pale rigide la plus proche, quelque soit le nombre de pales non imprégnées existant entre elles, pour que la rigidité de l'ensemble en cours de montage soit assurée 70) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, Caractérisé par le fait que l'axe recevant, enfilées sur lui-même, l'ensemble des pales juxtaposées et décalées les unes par rapport aux autres d'une valeur convenable, comporte un moyen d'ancrage desdites pales sur lui-même, ledit moyen étant des aspérités créant une irrégularité de la périphérie dudit axe, ou des angles, dans le sens périmétrique, si même ledit axe présente une régularité dans le sens longitudinal 80) - Dispositif selon la revendication 7, Caractérisé par le fait que la perforation de chaque pale épouse la forme polygonale de l'axe et est pratiquée sur chaque pale avec un décalage angulaire égal au décalage angulaire prévu entre chacune desdites pales 90) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, Caractérisé par le fait que par enduction ou injection un matériau compatible avec le matériau constituant les pales élémentaires est introduit dans l'espace existant entre les irrégularités de l'axe et le conduit formé par les perforations 'successives des pales empilées sur ledit axe et est installé sur chacune des deux surfaces de la vis ainsi formée jusqu'à former sur- chaque face un revêtement uniforme et continu liant 1" ensemble des éléments ainsi organisés hélicoidalement autour dudit axe.