Brevet FR2457164A1 — publié le 19801219

La présente invention se rapporte à def perfectionnements apportés aux extrudeuses de pattes céramiques du type "boudineuses" ou extrudeuses d'argile, qui constituent l'une des machines de base pour la fabrication des briques et des tuiles et en général pour le traitement en continu des pâtes céramiques. La nécessité de s'adapter aux exigences et nécessités modernes du monde industriel dans cette branche de la céramique oblige constamment à introduire de nouveaux perfectionnements dans les extrudeuses. On peut indiquer que l'une des conditions qui exige le plus 11 évolution des extrudeuses consiste dans le nombre croissant de fonctions et de prestations que l'on exige de ces machines. C'est ainsi que l'on est passé de la boudineuse constituée par un tube à l'intérieur duquel tourne une vis d'Archimède au groupe d'extrusion moderne actionné par un moteur unique et qui dispose d'un malaxeur incorporé et d'une chambre à vide reliée à une pompe à vide. Une caractéristique que présentent les groupes d'extrusion plus modernes consiste dans le fait que ces groupes disposent généralement de trois arbres placés à des niveaux différents qui sont: 1' arbre principal ou arbre des vis d'extrusion, et les deux arbres secondaires ou malaxeurs situés généralement à un niveau plus haut et au-dessus ou presque au-dessus de l'arbre principal. D'autres groupes à vide comprennent également quelquefois deux arbres, dont l'un est l'arbre principal ou d'extrusion, toujours placé en position basse, tandis que l'autre est l'arbre secondaire ou malaxeur, toujours situé dans la partie haute, au-dessus ou presque au-dessus de l'arbre précédent. Cependant, on admet habituellement que ce type de groupe à vide malaxe de façon défectueuse du fait qu'il dispose d'un seul arbre pour exercer la fonction de malaxage. Tout ceci implique une répartition déterminée de la puissance consommée entre l'arbre principal de l'hélice d'extrusion finale et l'arbre ou les deux arbres malaxeurs secondaires, qui, bien qu'on l'ait prévue théoriquement constante, présente en réalité ou en pratique des déséquili- bres ou des pointes de consommation différentes de celles prévues et qui résultent de variations de qualité ou de consistance de la pâte, de la quantité traitée ou simplement du fait que l'une des fonctions effectivement assurée par les groupes d'extrusion absorbe un effort plus grand ou plus petit que l'effort prévu. La différence de niveau entre l'arbre ou les arbres malaxeurs et l'arbre d'extrusion finale est généralement compensée au moyen d'une chambre à vide qui réunit habituellement les deux corps de la machine, c'est-à-dire le corps de malaxage et le corps d'extrusion. Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, les extrudeuses modernes ont subi une évolution favorable comparativement aux machines plus anciennes et plus simples, grâce à l'augmentation de leur capacité, au dispositif à vide, à leur puissance mécanique et à leur universalité, mais elles présentent cependant quelques inconvénients qui résultent essentiellement de la présence de plusieurs arbres placés à des hauteurs différentes.Ces inconvénients peuvent se concrétiser dans ceux indiqués ci-après : une hauteur excessive de la machine, la présence de zones neutres dans lesquelles la pâte peut s'accumuler, par exemple dans les changements de direction et de hauteur, cette pâte pouvant après séchage être entraînée dans la pâte humide neuve en occasionnant de cette façon des perturbations dans le moule, qu'elle peut obturer; on peut également mentionner comme inconvénient la complexité mécanique qui implique un nombre excessif de pièces devant subir les opérations d'entretien, ce qui entraîne un préjudice consécutif du point de vue de la conservation et de l'entretien de la machine. Afin d'éliminer les inconvénients exposés cidessus, on a imaginé des perfectionnements à apporter aux extrudeuses de pâtes céramiques qui constituent l'objet de l'invention, perfectionnements qui conservent les caractéris tiques déjà connues des groupes de moulage modernes et qui comprennent le malaxage, la précompression de la pâte1 la subdivision de la pâte , l'extraction de l'air, la compression finale et l'extrusion consécutive de la pâte dans un moule, tout ceci avec un seul moteur d'actionnement. Les perfectionnements en question consistent à doter la machine de deux arbres seulement, un arbre principal et un arbre secondaire, l'arbre principal portant les pales, la couronne et les vis qui sont respectivement appropriées pour assurer les fonctions de malaxage (les pales), de précompression (les vis), d'obturation de l'entrée de la chambre à vide (pièce tronconique), de subdivision de la masse (couronne), de malaxage dans la chambre à vide (pales) et d'extrusion finale, tandis que l'arbre secondaire, parallèle au précédent et proche de celui-ci, porte à son tour des pales et des vis, une pièce tronconique et une couronne incorporée, et a pour fonction d'exécuter les mêmes opérations en combinaison avec l'arbre principal le long de la machine, y compris la pénétration dans la chambre à vide mais à l'exception de l'extrusion finale à la sortie de cette chambre. Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, les deux arbres, l'arbre secondaire et l'arbre principal, sont situés dans un même plan horizontal ou seulement légèrement incliné, afin de réduire la hauteur de la machine au minimum indispensable. Suivant une autre caractéristique, l'extrémité de l'arbre secondaire située à l'intérieur de la chambre à vide peut porter, facultativement et en fonction des nécessités de chaque application concrète, des pales malaxeuses ou bien une vis de poussée à une ou plusieurs spires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appraitront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue en élévation et en coupe longitudinale suivant le plan I-I de la Fig. 2 d'une extrudeuse suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue en plan et en coupe longitudinale de la machine, prise dans un plan perpendiculaire à celui de la figure précédente; - les Fig. 3 et 4 sont des coupes analogues à celle de la Fig. 2 mais ne représentent que l'extrémité finale de la machine, et elles montrent respectivement deux solutions distinctes pour la réalisation du segment final de l'arbre secondaire; - la Fig. 5 est une coupe prise suivant le plan V-V de la Fig. 2; - la Fig. 6 est une coupe prise suivant le plan VI-VI de la Fig. 5. Les perfectionnements apportés aux extrudeuses de pâtes céramiques comprennent,comme indiqué sur les dessins, la disposition des deux arbres, l'arbre principal 1 et l'arbre secondaire 2, dans des positions parallèles et contenues dans un même plan horizontal ou dans des positions qui ne présentent qu'une faible différence de niveau, ces arbres tournant à la même vitesse mais l'un en sens inverse de l'autre sous l'action d'engrenages situés dans une boite à engrenages 3, laquelle reçoit la force motrice d'un arbre d'entrée 4 actionné par un moteur unique (non représenté) qui peut être électrique, hydraulique ou d'un autre type, avec les organes de transmission appropriés (poulies, courroies, chaînes, engrenages ou autres). IL est prévu des paliers destinés à absorber les efforts radiaux et axiaux que subissent les arbres 1 et 2. Ces arbres peuvent pénétrer dans la boîte à engrenages 3 et faire directement partie de cette boîte, ou bien ils peuvent être réunis à cette boîte par des inanchons d'accouplement 5, suivant le besoin. Dans un premier segment, les arbres 1 et 2 passent au droit d'une ouverture supérieure 6 du carter 7 de la machine par laquelle pénètre la matière molle, plus ou moins humide, provenant d'un silo ou d'un dépôt ou d'une machine de préparation non représentée, sous l'action de dispositifs transporteurs appropriés. Dans ce segment, les deux arbres 1 et 2 portent des pales radiales 8 et 9 respectivement in clinées hélicoldalement, les unes en sens inverse des autres, et qui sont destinées à malaxer la matière et à la faire avancer. Ensuite, les arbres 1 et 2 présentent respectivement des segments la et 2a munis de vis 10 et 11 possédant des pas inverses, destinées à la précompression de la pâte qui avance et situées dans une chambre 12. Cette chambre ou carter de vis double se termine par un fond en forme de sortie tronconique dans laquelle sont disposées des pièces formant renflement 14 et 15, également tronconiques, solidaires des segments des:arbres la et 2a et qui, de ce fait, tournent conjointement avec des segments. Ces renflements ou pièces tronconiques portent, sur leur partie de grand diamètre et dans les cas où cela est nécessaire, des couronnes comprenant elles-mêmes des dents ou saillies 16 et 17 qui tournent en avant de nervures fixes 18 du fond tronconique 13 ou entre ces nervures tFig.l, 5 et 6). Suivant les besoins de la pâte à extruder, les renflements 14 et 15 solidaires des arbres, de même que les nervures fixes 18 prévues à l'extrémité de l'ouverture ou du fond tronconique, peuvent porter les dents mentionnées plus haut ou être entièrement lisses, du fait que leur fonction principale est de comprimer la pâte en la faisant pénétrer dans la chambre à vide 21 située à la suite, d'éviter en même temps toute entrée d'air provenant de l'extérieur, et de diviser la pâte, ce qui n'est pas toujours nécessaire puisqu'on dispose ensuite d'un malaxage sous vide. Les renflements tronconiques 14 et 15 protègent en outre de la pénétration de la pâte en mouvement des paliers 19 qui sont supportés par des bras ou ponts radiaux 20. Ensuite, les arbres présentent des segments lb et 2b situés à l'intérieur de la chambre à vide 21,laquelle est reliée par un conduit 22 à une pompe à vide (non représentée). Le segment lb de l'arbre principal porte des pales 23 inclinées hélicoidalement et destinées à effectuer un nouveau malaxage et, de même , le segment 2b de l'arbre secondaire porte des pales 24 inclinées hélicoidalement mais dans le sens inverse et destinées à participer à cette opération de malaxage sous vide, avec la particularité consistant en ce que ledit segment 2b se termine à la fin de la chambre à vide par une vis à une seule spire 25 (Fig. 2) ou par une vis à deux spires 26 (Fig. 3), ou encore par des pales de malaxage et de poussée 27 (Fig. 4). De la chambre à vide 2:1 part un dernier segment ou carter de vis simple 28, muni d'une zone de transition 29 à paroi inclinée, qui a pour fonction de compenser par une forme douce et progressive le désalignement provoque par l'absence de l'arbre secondaire 2, lequel se termine à l'extrémité de la chambrè à vide 21. Dans le segment ou corps de vis 28 de la machine se trouve un dernier prolongement îc de l'arbre îc de l'arbre principal qui porte une vis extrudeuse 30, laquelle se termine face à un entonnoir 31 muni d'un châssis ou porte-moule 32 auquel on peut adapter le type de moule ou de filière approprié, suivant le profil de la pièce à obtenir. Ainsi qu'il est facile de le comprendre à la lecture de la description qui précède, et par l'observation des dessins, avec les perfectionnements suivant l'invention, la pâte qui tombe dans la machine par l'entrée supérieure 6 est malaxée en combinaison par les pales 8 et 9 qui tournent à la même vitesse mais les unes en sens inverse des autres, la masse étant en même temps poussée vers la zone de précompression 12, dans laquelle les vis 10 et 11 la poussent contre les espaces coniques 13 séparés par les renflements tronconiques 14 et 15 (en même temps que, si cela est nécessaire, la pâte comprimée subit une division effectuée par les nervures ou dents fixes 18 et par les couronnes 16 et 17), et, dans ce mouvement, la pâte pénètre dans la chambre à vide 21, où elle est de nouveau malaxée par les pales 23 et 24.Dans cette zone se termine l'arbre secondaire 2, qui porte à son extrémité finale (segment 2b) des vis à une spire 25 ou à deux spires 26, ou des pales 27, suivant les caractéristiques de la pâte à extruder. A la fin de la chambre à vide 21, le rétrécissement progressif 29 permet de passer progressivement de la grande largeur de cette chambre à la plus faible largeur du carter de vis 28, et, de là, la pâte est finalement extrudée en sortant par l'entonnoir 31 et par les moules ou la filière montés sur le châssis 32. I1 convient de signaler comme avantages les plus saillants de la machine extrudeuse dans laquelle sont incor porés les perfectionnements formant l'objet de l'invention, la réduction du risque d'avarie par surcharge, qui résulte du fait que comme la majorité des fonctions, c'est-à-dire le malaxage, la précompression, la subdivision de la pâte (éventuellement nécessaire) et-le malaxage sous vide. sont communes aux deux arbres et réparties entre les deux arbres, toute surcharge occasionnée par l'une de ces fonctions sera également répartie entre les deux arbres et sera en outre plus faible sur l'arbre principal, puisque, l'extrusion finale étant la fonction qui demande le plus de puissance et étant exécutée uniquement par l'arbre principal, ce dernier sera calculé pour la totalité de cet effort principal plus la moitié de la somme des autres efforts mineurs. Le fait de concentrer la fonction de malaxage sur seulement deux arbres 1 et 2 a pour effet que cette fonction peut être assurée avec une grande facilité, y com pris à l'intérieur de la chambre à vide. Pour fermer la'entrée de la chambre à vide 21, on réalise, comme dans d'autres groupes d'extrusion sous vide déjà connus, une précompression et, si cela est nécessaire, la division consecutive de la pâte en petites portions, au moyen des vis 10 et 11 et des couronnes 16 et 17 respectivement. De même, l'action des pales 23 et 24 à l'intérieur de la chambre à vide contribue à l'extraction de l'air au moment du changement de configuration de la pâte en cours de travail, cette pâte étant exposée à l'action continue du vide pendant cette deuxième phase de malaxage. Une autre conséquence de la concentration de toutes les fonctions précitées sur seulement deux arbres consiste dans le fait que la pâte connaît une avance presque unidirectionnelle, de sorte qu'il ne se crée pas de zone ni de recoins dans lesquels la masse pourrait staqner ou se cela cer du haut en bas en risquant de donner lieu à des difficultés dans le moule par suite du décrochage des morceaux secs. L'arbre secondaire 2 contribue non seulement à la fonction de malaxage mais également à la fonction de poussée de la pâte vers l'avant, de sorte que, suivant les circonstances, cet arbre présente à son extrémité située à l'intérieur et à la fin de la chambre à vide 21 divers types de vis ou pales 25, 26 et 27, ainsi qu'on l'a décrit plus haut. Le fait de disposer les deux seuls arbres 1 et 2 dans un même plan horizontal ou seulement légèrement incliné, au lieu de prévoir un arbre en position basse et un ou plusieurs autres en position haute comme on le trouve normalement dans les autres groupes à vide, joint au fait que, cependant, ces deux arbres assurent à eux seuls toutes les fonctions propres à un groupe d'extrusion moderne, permet de donner à la machine une hauteur réduite, ce qui facilite le contrôle de ses fonctions et son entretien. REVENDICATIONS 1 - Machine extrudeuse de pâte céramique, du type qui réalise les opérations de malaxage, précompression, subdivision de la pâte à l'entrée d'une chambre à vide, compression et extrusion finale dans un moule ou une filière classique, toutes ces opérations étant commandées par un seul moteur d'actionnement, caractérisée en ce qu'elle comprend seulement deux arbres, l'un principal et l'autre secondaire, l'arbre principal portant, dans l'ordre, les pales situées au droit de l'entrée de la pâte et destinées à effectuer le premier malaxage de cette pâte, des vis de précompression, dessmoyens servant à former un bouchon de pâte à l'entrée de la chambre à vide et à subdiviser cette pâte si nécessaire, des pales de malaxage situées à l'inte- rieur de ladite chambre à vide, et des vis destinées à l'extrusion finale, cependant que l'arbre secondaire est situé parallèlement à l'arbre principal et à proximité de celuici, cet arbre secondaire tournant à la même vitesse que l'arbre principal mais en sens inverse et portant à son tour des pales de malaxage, des vis de précompression, des moyens d'obturation et de subdivision si nécessaire ainsi que des pales de malaxage sous vide, tous les organes de l'arbre secondaire étant placés dans des positions exactement correspondantes à celles des organes de l'arbre principal et l'arbre secondaire étant plus court que l'arbre principal et se terminant à l'intérieur de la chambre à vide 2 - Machine. extrudeuse de pâte céramique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux arbres de la machine sont situés dans un plan horizontal ou légè- rement incliné. 3 - Machine extrudeuse de pâte céramique suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'à l'extrémité de l'arbre secondaire qui est située à l'intérieur de la chambre à vide, peuvent éventuellement être montées une vis simple ou à deux spires ou des pales malaxeuses et pousseuses, dont la fonction est de contribuer à amener la pâte à la vis d'extrusion finale portée par l'arbre principal. 4 - Machine extrudeuse de pâte céramique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la face interne de la chambre à vide située dans le prolongement de l'extrémité de l'arbre secondaire est inclinée dans le sens qui se rapproche de l'arbre principal, ce qui facilite le passage de la pâte jusqu'à la sortie de la chambre à vide et vers la zone d'extrusion finale.