Brevet FR2345368A1 — publié le 19771021

La presente invention concerne un transporteur à vis sans fin du type dit "fermE".Un tel transporteur comporte habituellement une chambre d'alimentation débouchant dans un carter, une vis sans fin porte par un arbre qui est monté rotatif dans ce carter et relié à des organes d'entraînement, et une ouverture de sortie ménagée dans le carter. Les transporteurs de ce type sont couramment utilisés pour le transfert, la compression et/ou le mélange de produits fluides ou solides de toute nature. Le rendement d'utilisation des transporteurs classiques à vis sans fin, c'est-à-dire le rapport de leur débit de sortie au volume engendré par unité de temps par la vis, est très faible, surtout lorsque la matière traitée a tendance à se coller aux spires de la vis et lorsque le transporteur fonctionne avec une contrepression aval. C'est pourquoi divers agencements ont été proposés pour améliorer le rendement de ces transporteurs : par exemple, on a associé à la vis un dispositif à plusieurs pales en forme de trèfle monté librement rotatif sur un axe perpendiculaire à celui de la vis, les pales s'engageant successivement entre les spires de cette vis ; on a aussi divisé la vis en deux vis successives de pas inverses et tournant en sens inverses. Cependant,on a constaté que de tels agencements, de même que l'utilisation de vis à pas dégressif ou de vis coniques, ne permettent pas de faire fonctionner le transporteur avec un rendement maximal L'invention a pour but de fournir un transporteur à vis sans fin qui fonctionne de façon pratiquement volumétique, c'est-àdire avec un rendement pratiquement égal à l'unité. A cet effet, l'invention a pour objet un transporteur du type précité, caractérisé en ce qu'un obturateur ayant la forme d'un solide hélicoïdal comportant au moins une spire d'axe coplanaire à celui de la vis et de pas opposé à celle-ci est monté en interpénétration avec cette vis entre la chambre d'alimentation et l'ouverture de sortie du carter, l'obturateur étant tangent à l'arbre de la vis, l'épaisseur axiale de chaque spire de cet obturateur étant à peu près égale à l'intervalle séparant deux spires successives de la vis et réciproquement, et des moyens étant prévus pour entraîner cet obturateur à la même vitesse que la vis mais en sens inverse. De préférence, l'obturateur est logé dans un secon > 7carter dont il épouse la forme et qui débouche axialement dans la chambre d'alimentation et radialement dans le carter de la vis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa rairont au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 est une vue schématique,en coupe longitudinale partielle, d'un transporteur à vis sans fin conforme à l'invention; la Fig. 2 représente schématiquement un détail de ce transporteur, dans une autre position de l'obturateur la Fig. 3 est une vue de ce transporteur prise en regardant suivant la flèche 3 de la Fig. 1 ; la Fig. 4 représente, de façon analogue à la Fig. 3, un autre mode de réalisation d'un transporteur conforme à l'invention;; les Fig. 5 et 6 sont des vues analogues à la Fig. 2 appli quées respectivement aux cas d'un transporteur à vis conique et d'un transporteur à vis à pas dégressif. Le transporteur représenté à la Fig. 1 comporte un carter 1, une vis sans fin ou vis dgArchimède 2 tournant dans ce carter, un obturateur hélicoldal 3 et un dispositif 4 d'entraînement en rotation. Le carter 1 a la forme générale d'un cylindre d'axe X-X à peu près horizontal. Une trémie d'alimentation 5 débouche da-ns le carter 1 à une extrémité celui-ci, et une ouverture de sortie 6 est prévue à l'autre extrémité de ce carter. Dans l'exemple représenté, la trémie 5 est destinée à l'alimentation par simple gravité de la vis 2 et l'ouverture-de sortie 6 est dirigée vers le bas, mais d'autres moyens d'alimentation et d'évacuation du carter 1 peuvent également être prévus en variante. La vis 2 est une vis d'Archimède cylindrique à pas constant, à un seul filet, dont le diamètre est pratiquement égal au diamètre intérieur du carter 1 et qui s'étend depuis la tremie 5 jusqu'S l'ouverture 6 de ce carter.La vis 2 est portée par un arbre 7 d'axe X-X qui tourillonne à l'une de ses extrémités dans une bride 8 fermant l'extrémité de sortie du carter 1, et qui est relié à son autre extrémité, par l'intermédiaire d'un accouplement 9, à un arbre 10 d'entraînement. Cet arbre 10 traverse une plaque 11 limitant axialement le carter 1 du côté de la trémie 5, puis un palier 12 fixé sur la race externe de cette paroi 11, eL est relié à l'arbre de sortie d'un moteur (non représenté). Un carter ouvrant 13, de forme cylindrique et de même diamètre que le carter 1, fait saillie sur ce dernier en un emplacement adjacent à la trémie 5, du côté de celle-ci tournée vers la sortie du carter 1. L'axe Y-Y du carter 13 est situé à l'aplomb de l'axe X-X et est parallèle à ce dernier, et la distance séparant ces deux axes est égale à la somme des rayons du carter 1 et de l'arbre 7. Le carter 13 débouche librement, dtune part, en direction axiale, dans la trémie 5, et d'autre part, en direction radiale, dans le carter 1.Le carter 13 est limité axialement, en direction de l'ouverture de sortie 6, par une paroi radiale plane 14 dans laquelle tourillonne une première extrémité d'un arbre 15 d'axe Y-Y et de même diamètre que l'arbre 7.L'autre extrémité de cet arbre 15 est accouplée à un arbre d'entraînement coaxial 16 dont l'autre extrémité est reliée, par l'intermédiaire d'un accouplement 17, à un second arbre d'entraînement 18. Ce dernier traverse la paroi 11, puis un second palier 19 fixé sur la face externe de la paroi Il à l'aplomb du palier 12. Sur l'extrémité libre 20, 21 de chacun des arbres 10 et 18 est calé un pignon 22, les deux Pignons 22 étartidnti insi,au cours de l'utilisation du transporteur, lorsque l'un des deux arbres 7 et 16 tourne, l'autre tourne dgalement, à la même vitesse et en sens inverse. L'obturateur 3 est fixé sur l'arbre rotatif 15. Cet obturateur est réalisé sous la forme d'un solide hélicoidal métallique qui comprend deux spires de vis parallèles 23 et 24 de pas inverse de celui de la vis 2 ; par exemple, pour une vis 2 de pas p à droite, les spires 23 et 24 ont un pas 2 à gauche. Une bande hélicoidale 25 est soudée par ses deux bords longitudinaux tout le long des spires 23 et 24 de façon à constituer une spire d'obturateur, et deux plaques rectangulaires radiales soudées 26, 27 ferment le solide ainsi défini à ses deux extrémités. Dans l'exemple représenté, le diamètre des spires 23 et 24 est exactement égal à celui de la vis, de sorte que la bande 25 est constamment tangente à l'arbre 7. De plus, chacune de ces spires 23 et 24s'étendsur exactement un tour, de sorte que les deux faces planes 26 et 27 se trouvent dans un même plan. L'épaisseur axiale e de la spire d'obturateur est égale à l'espacement axial des spires de la vis 2, et les faces planes 26 et 27 sont espacées axialement d'une distance d égale à l'épaisseur d'une spire de la vis 2 (Fig. 2). Ainsi,ltobturateur 3 roule dans le couloir hélicoldal défini par la vis 2 en obstruant en permanence la zone hachurée représentée à la Fig. 3. Le fonctionnement du transporteur ainsi décrit est le suivant: On introduit dans le carter 1, par l'intermédiaire de la trémie 5, une mature à transporter ou à comprimer. On supposera par exemple qu'il s'agit d'une matière relativement fluide mais épaisse, et que la sortie 6 du carter est soumise à une contrepression en aval, afin de se placer dans les conditions régnant par exemple dans une presse continue à fruits. Dans la premiere partie du carter 1, c'est--dire dans la partie la située en amont de l'obturateur 3, la matière ne se trouve pas sous pression ; elle est transportée par la vis 2 vers la gauche de la Fig. 1, avec une certaine tendance à tourner en même temps que cette vis. Dès que la matière arrive au niveau de l'obturateur 3, elle trouve en cet obturateur un obstacle à sa rotation qui l'oblige à se déplacer en translation parallèlement à l'axe X-X dans la zone médiane 1b du carter 1. Puis, dans la zone 1c située en aval de l'obturateur 3, la matière, qui se trouve soumise à la contrepression appliquée à l'ouverture de sortie 6, continue à se déplacer en translation , car elle est poussée par la matière se trouvant dans la zone médiane 1b du carter 1.On obtient ainsi un écoulement pratiquement volumétrique à la sortie 6 du carter, c'est-à-dire que le débit de sortie est pratiquement égal au volume engendré par unité de temps par la rotation de la vis à son extrémité de sortie. De plus, la matière ne peut pas retourner en arrière sous l'effet de la contrepression , puisque le couloir qu'elle devrait emprunter pour un tel retour est obstrué par l'obturateur 3. Ainsi,l'obturateur 3 a un triple rôle - d'une part, puisqu'il s'étend sur un tour d'hélice, il obstrue en permanence de façon totale le couloir défini par la vis 2, ce qui empêche toute rotation de la matière à partir de la zone b et tout retour de la matière vers la trémie 5 - d'autre part, par sa rotation simultanée avec la vis 2, il aide la matière à progresser vers la sortie 6 du carter 1 - enfin, les spires 23 et 24 de l'obturateur 3 frottent en permanence contre les spires de la vis 2, ce qui fournit un nettoyage permanent de ces spires et décolle la matière qui aurait pu y adhérer. Un tel transporteur est particulièrement adapté au transport ou à la compression de produits épais tels que des boues dtépuration, ou des fruits et légumes. En effet, même avec de telles matières difficiles à manipuler, le rendement volumétrique est pratiquement égal à l'unité, et l'on peut obtenir des pressions de sortie extrêmement élevées, ce qui est très intéressant dans le cas des extrudeuses. On remarque que la communication du carter 13 avec la trémie 5 et avec la zone aval 1c du carter 1 ne présente pas d'inconvénient, étant donné le balayage permanent du carter 13 par l'obturateur et la séparation permanente assurée par ce dernier entre les zones amont 1a et aval 1c du carter 1. La Fig. 4 représente l'application de l'invention à un transporteur comportant deux vis d'Archimède 2 a et 2b à axes paral lèles et s'interpénétrant, les pas de ces deux vis etant inverses ainsi que leurs sens de rotation en service. Un tel transporteur est notamment utilisé soit pour transporter des matières ayant tendance à coller aux spires des vis, soit comme malaxeur. Les deux vis sont synchronisées par deux pignons 22a en prise et tournent dans un carter commun 28 muni d'une trémie d'alimentation unique 29 et fermé par une bride d'extrémité 30.A chacune des deux vis est associé un carter 13a, 13b, respectivement, contenant un obturateur 3a, 3b Chacun de ces obturateurs est couplé en rotation avec la vis correspondante par un pignon 22b en prise avec un pignon identique solidaire de cette vis. La forme de chaque obturateur 3a, 3b, son agencement relatif par rapport à la vis associée et son fonctionnement, sont en tout point analogues à ceux décrits en regard de la Fig. 1. Outre l'avantage mentionné plus haut en regard de la Fig. 1, on obtient ici, lorsque le transporteur est utilisé comme malaxeur, une excellente qualité du malaxage à la sortie du carter 28. Bien entendu, un agencement analogue peut convenir au cas d'un transporteur comportant plus de deux vis parallèles travaillant en interpénétration ou non et tournant dans le même sens ou non, un obturateur hélicoïdal étant alors associé à chaque vis. La Fig. 5 représente schématiquement l'application de l'invention à un transporteur à vis conique 2C. L'axe Y-Y de l'arbre 15 est encore parallèle à l'axe X-X, et il est tangent à la vis 2c au voisinage du point amont de l'obturateur 3C. Qe dernier est identique en tout point à l'obturateur 3 de la Fig. 1. Ainsi, lorsque l'on se déplace du point amont au point aval de l'obturateur 3C, le jeu radial entre la vis et l'arbre 15 augmente progressivement à partir d'une valeur nulle, ce qui ne permet d'obtenir qu'un rendement voisin de l'unité. En variante, on peut envisager de prévoir un axe Y-Y convergent vers l'axe X-X et un obturateur à génératrices coniques, moyennant un certain jeu axial entre ce dernier et les spires de la vis 2C. La Fig. 6 représente l'application de l'invention au cas d'un transporteur à vis 2d à pas dégressif. Dans ce cas, l'agencement est en tout point identique à celui de la Fig. 1, à ceci près que les deux spires 24d et 25d de l'obturateur 3d ont un pas qui décroît de la même façon que celui de la vis 2d, afin que l'obturateur soit en permanence en contact avec deux faces en regard des spires de la vis.2d. En variante, l'obturateur peut être réalisé en une matière non métallique, dure ou élastique, par exemple en matière plastique moulée. I1 peut être plein ou évidé et s'étendre sur plus d'un tour d'hélice le long de l'axe Y-Y. Cet axe Y-Y peut être disposé angulairement autrement qu'à l'aplomb de l'axe X-X, comme dans l'exemple de la Fig. 4. On peut également prévoir plusieurs obturateurs analogues répartis sur le périmètre et/ou la longueur de la vis, ce qui permet,en cas de forte contrepression en aval, de compenser les fuites de matière inévitables entre l'obturateur, la vis et les carterS5 D'autre part, l'entraînement de l'obturateur peut être réalisé par d'autres moyens assurant la vitesse de rotation désirée. En particulier, l'arbre 16 peut ne pas traverser la trémie 5, ou bien l'on peut envisager un entraînement par friction ou par cannelures de l'obturateur par l'arbre 7 lui-même. En variante encore, les faces d'extrémité 26 et 27, au lieu d'être planes, pourraient avoir une autre forme, par exemple bombée. REVENDICATIONS 1. Transporteur à vis sans fin, du type comprenant une chambre d'alimentation débouchant dans un carter, une vis sans fin portée par un arbre qui est monté rotatif dans ce carter et relié à des organes d'entraînement, et une ouverture de sortie ménagée dans le carter, caractérisé en ce qu'un obturateur (3, 3a, ..., 3d) ayant la forme d'un solide hélicoïdal comportant au moins une spire d'axe (Y-Y) coplanaire à celui (X-X) de la vis (2, 2a, ..., 2d) et de pas opposé à celle-ci est monté en interpénétration avec cette vis entre la chambre d'alimentation (5) et l'ouverture de sortie (6) du carter (1), l'obturateur étant tangent à l'arbre (7) de la vis,l'épaiBseur axiale eue chaque spire de cet obturateur étant à peu près égale à l'intervalle séparant deux spires successives de la vis et réciproquement, et des moyens (22) étant prévus pour entraîner cet obturateur à la même vitesse que la vis mais en sens inverse. 2. Transporteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur (3, 3a, ..., 3d) se termine à chaque extrémité par une face radiale plane (26-27). 3. Transporteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'axe (Y-Y) de l'obturateur , (3, 3a,..., 3d) est parallèle à celui (X-X) de la vis (2, 2a, ..., 2d). 4. Transporteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'obturateur (3, 3a, ..., 3d) est solidaire d'un arbre (15) porté par le carter (1) et couplé à l'arbre (7) de la vis (2, 2a,..., 2d > 5. Transporteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arbre (15) de l'obturateur (3, 3a, ..., 3d) est tangent à la vis (2, 2a, ..., 2d) au voisinage du point amont de l'obturateur. 6. Transporteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,du type àvis à pas dégressif, caractérisé en ce que le pas de l'obtuLateur (3d) est dégressif de façon correspondante à celui de la vis (2d). 7. Transporteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'obturateur (3, 3a, ..., 3d) est logé dans un second carter (13) dont il épouse la forme et qui débouche axialement dans la chambre d'alimentation (5) et radialement dans le carter (1) de la vis (2, 2a,..., 2d).