Brevet FR2502026A1 — publié le 19820924

La présente invention se rapporte à un mélangeur comprenant un réservoir tronconique de section décroissant vers le bas en direction de 1'évacuation de la matière, ainsi qu'une première vis sans fin de malaxage qui, logée dans ledit réservoir, peut être entraînée de manière à tourner autour de son axe propre et à effectuer aussi un mouvement Ge révolution à l'intérieur dudit réservoir, le filet de sa zone supérieure présentant un petit pas, cependant que le filet de sa zone inférieure, contiguë à une zone neutre, présente un grand pas. Un mélangeur de ce type a été décrit dans le brevet DE-2 247 518. L'invention a pour objet de perfectionner ce mélangeur connu, de sorte qu'il puisse être également utilisé de manière avantageuse dans le cas dune matière à mélanger dont les composants ont facilement tendance à se compacter. Le principe du mélangeur connu réside dans le fait que les composants de la matière à mélanger sont soumis, darns des régions séparées, tout d'abord à un malaxage grossier, puis à un mélangeage intensif. La matière introduite de manière discontinue dans ce mélangeur parvient dans la zone infé- rieure de ce dernier, non pas immédiatement, mais seulement après une phase de mélangeage préalable, grâce à laquelle on obtient le produit de mélange approprié, nécessaire pour un prélèvement continu de la matière mélangée. La séparation des deux zones de mélangeage est obtenue en ménageant une zone neutre entre les zones,à effet d'acheminement, de la vis sans fin de malaxage tournant dans le réservoir du mélan- geur. Dans l'espace entourant la région o s'exerce l'effet de cette zone neutre de la vis sans fin de malaxage, la matière à mélanger est comprimée du fait des conditions d'écoulement résultant des différences de pas des filets de ladite vis sans fin, cependant que, dans la région voisine, il se forme une zone de repos dans laquelle a lieu un trans- fert libre d'une partie de la matière mélangée à la zone inférieure du mélangeur, afin d'assurer un mélangeage intense et une évacuation. La compression de la matière mélangée, servant en particulier à la désagrégation des composants de cette matière ajoutés de manière discontinue, exerce une influence néfaste sur les divers composants individuels ayant tendance à former des agglomérats. Parmi ces composants, on peut citer en particulier certains pigments organiques destinés à la coloration de la matière mélangée. Dans les phases de travail déterminées, par exem- ple lors d'une fin d'un programme de mélangeage, le mélangeur n'est que partiellement empli. Il résulte d'un tel remplis- sage partiel que le plan de séparation des deux zones de mélangeage occupe une position inclinée par rapport à l'axe dudit mélangeur. La zone de compression accuse une forte pente dans la région de transition à la zone de repos, de sorte qu'une séparation suffisante des zones de mélangeage n'est plus garantie. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser le mélangeur du type précité, de telle sorte que, indépendamment du degré de remplissage de ce mélangeur, on obtienne une allure stable du plan de séparation déterminé par la zone neutre de la vis sans fin entre les zones supé- rieure et inférieure de mélangeage, de manière à assurer dans ces zones un mélange séparé, même dans le cas de compo- sants ayant tendance à former des agglomérats. Dans ce mélangeur de l'invention, la première vis sans fin de malaxage tourne, par un mouvement de révolu- tion, autour d'une seconde vis sans fin de malaxage qui, occupant une position centrale dans l'axe longitudinal dudit mélangeur dans la région supérieure de ce dernier, présente longitudinalement une configuration cylindrique, peut être entraînée, s'étend jusqu'à la zone neutre et présente un diamètre externe tel qu'elle est presque tangente à la première vis sans fin. La demande de brevet DE-A-2 007 309 a décrit un mélangeur à corps tronconique équipé de deux organes de brassage, et dans lequel la vis sans fin effectuant un mou- vement de révolution en longeant la paroi dudit corps, comporte un filet ininterrompu dont le pas est constant, le second organe de brassage effectuant,lui aussi, une rotation autour de l'axe du mélangeur. Ce mélangeur connu est ainsi d'une autre forme de réalisation dans laquelle l'écoulement de la matière mélangée est uniforme, son second organe rota- tif de brassage ne servant qu' à la dispersion de ladite matière mélangée, de sorte qu'on n'évite pas des durées de séjour inégales de composants du mélange ajoutés de manière discontinue. Le prélèvement continu d'une matière suffisamment mélangée, même lorsque le réservoir du mélangeur n'est que partiellement empli, n'est pas possible. En revanche, le mélangeur réalisé conformément à l'invention évite un affaissement prématuré des composants de la matière dans la zone inférieure de mélangeage, même lorsque le réservoir n'est que partiellement empli. Le fait que la seconde vis sans fin occupe une position centrale dans l'axe longitudinal dudit réservoir et s'étende jusqu'à la zone neutre permet une stabilisation de la zone de séparation délimitée par cette zone neutre, transversalement à l'axe longitudinal du mélangeur entre les régions supérieure et inférieure de mélangeage. De surcroît, il en résulte une atténuation de la compression de la matière mélangée, provo- quée immédiatement dans cette zone à proximité de la première vis sans fin rotative de malaxage, si bien que des additifs ayant tendance à former des agglomérats peuvent également être homogénéisés de manière optimale. La seconde vis sans fin, centrale, peut être reliée de manière simple à l'arbre menant du mécanisme prin- cipal entraînant la rotation de la première vis sans fin, ce qui permet de se dispenser d'un dispositif séparé d'en- traînement individuel. Dans une autre forme de réalisation du mélangeur selon l'invention, permettant d'obtenir un degré optimal de remplissage du réservoir de ce dernier, la capacité d'ache- minement de la seconde vis sans fin, centrale, pouvant être déterminée par des paramètres variables tels que le diamètre le pas et la vitesse angulaire, peut correspondre à la capa- cité d'acheminement de la première vis sans fin à petit pas. Dans une autre variante de réalisation du mélangeur selon l'invention, la seconde vis sans fin, centrale, peut comporter, dans le prolongement d'un intervalle neutre ne produisant aucun acheminement, une autre vis sans fin de malaxage dont la capacité d'acheminement correspond à celle de ladite seconde vis sans fin, centrale. On obtient ainsi un accroissement de l'effet de mélangeage dans la zone infé- rieure du mélangeur, donc une diminution de la durée du mé- langeage. Cela garantit en outre un transfert homogène de la matière mélangée provenant des deux régions de mélangeage. Dans une forme de réalisation préférée selon l'invention, permettant d'obtenir cet effet, la vis sans fin située dans le prolongement de la seconde vis sans fin, cen- trale, peut présenter un diamètre externe tel qu'elle est tangente longitudinalement à la première vis sans fin animée d'un mouvement de révolution. Il en résulte que la matière à mélanger peut être soumise à des effets plus énergiques, ce qui permet également d'obtenir une plus grande désagrégation d'additifs ajoutés de manière discontinue. L'invention va à présent être décrite plus en détail en retard des dessins annexés à titre d'exemples nul- lement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique dans le sens longitudinal d'un mélangeur à réservoir tronco- nique, dans lequel une vis sans fin centrale de malaxage s'étend jusqu'à la zone neutre d'acheminement; la figure 2 est une représentation schématique correspondant à la figure 1 et illustrant ledit mélangeur équipé d'une vis sans fin supplémentaire de malaxage dans sa zone de mélangeage fin; et la figure 3 représente une autre forme de réalisa- tion dudit mélangeur. Le mélangeur selon l'invention comporte un réser- voir tronconique 1 de mélangeage de section décroissant vers le bas et coiffé d'un couvercle 2, qui est percé d'un orifice 3 d'alimentation discontinue de composants individuels de la matière à mélanger. Ledit réservoir 1 loge une première vis sans fin de malaxage 4,qui est montée rotative grâce à un palier 5 disposé au fond de ce réservoir, ainsi qu'à un engrenage conique 6. Ce dernier est supporté par un bras tour- nant 7 dont l'arbre interne 8 est mené par un moteur d'entraî- nement 23, pour transmettre le couple de rotation à ladite vis sans fin 4, par l'intermédiaire d'un engrenage conique 9 et d'un engrenage de transmission lu à vis sans tin. En plus d'un mouvement rotatif autour de son axe propre, la vis sans rin 4 est entrainee pour effectuer une révolution longeant la paroi du réservoir, par un moteur il agissant par l'inter- médiaire d'un engrenage de transmission 24 à vis sans tin, du pignon rotatir de l'engrenage conique > et au bras tour- nant i. La région supérieure de la vis sans fin 4 comporte un tilet lz à petit pas et sa zone inferieure un rilet de plus grand pas 13. Entre ces oeux régions, se trouve une zone neutre 14 dans laquelle il ne s'exerce absolument aucun effet d'acheminement sur la matière mélangée. Du tait des différen- ces entre les effets d'acheminement exercés par les diverses parties oe la vis sans fin 4, la matière méiangée s'accumule dans la zone neutre 14 qui, comme illustré par des traits 2U mixtes, s'étend sur toute la section du réservoir pour cons- tituer une zone 15 oe repos. Dans l'axe du réservoir 1, se trouve une autre, ou seconde,vis sans fin de malaxage 16, qui se prolonge Jus- qu'au voisinage du centre de la zone oe repos 15 et dont le pas est égal au pas lz du rilet de la vis sans fin de malaxage 4 située en regard. L'entraînement en rotation de cette vis sans rin 16 est assuré, tout comme celui de la vis sans fin4, par îe moteur d'entrainement 23 et l'engrenage de transmission 10 à J0 vis sans fin, dont l'arbre de sortie peut être relié directe- ment à ladite vis sans fin 16. La vis sans fin lb empêche un glissement vers le bas oe la région supérieure de mélangeage préalable du mélangeur, delimitee vers le bas par la zone de repos i5, notamment >5 lorsque leoit mélangeur n'est empli que partiellement. De plus, à cause oe son effet d'acheminement exercé de bas en haut, cette vis sans fin empeche une accumulation et un compactage de la matiere mélangée dans la zone neutre 14. Une région lnferieure, de mélangeage fin, dont la délimitation superieure est déterminee par la zone de repos , renterme un volume de mélange sensiblement constant, indépendamment du degre de remplissage du mélangeur. L'éva- > cuation de la matière melangée provenant du réservoir 1 est assuree par un manchon de déversement 17 qui est relie au boîtier la d'une vis sans fin d'evacuation 19. Cette dernière est entraînée par un moteur 2u réglable en continu, ce qui permet une alimentation dosee d'une extrudeuse (non représentée) en composants de la matière dont le mélange est achevé, en vue de leur traitement ultérieur. Comme l'illustre la figure 2, pour accroître l'etfet de mélange dans la zone de méiangeage fin, la vis sans tin 16 est combinée avec une troisième vis sans tin, supplementaire> zl de malaxage. Pour maintenir la zone de repos 1>, il est également ménagé entre les vis sans fin 16 et 21 un inter- valle 2z dans lequel il ne se produit aucun effet d'achemine- ment. Le diamètre externe de la vis sans tin zl diminue 2u vers le bas contormément a la configuration du réservoir î, et cette vis sans fin 21 est tangente à la vis sans tin 4, en respectant le jeu nécessaire aux mouvements. Dans ces conditions, la matière à melanger est soumise à un brassage accru, ce qui permet d'obtenir un effet de mélange optimal, même lorsque la durée du mélangeage est reduite. La capacité d'acneminement de la vis sans tin zl, qui résulte des parametres variables que sont le pas du filet et la vitesse angulaire de ladite vis sans fin alors que le diamètre de cette dernière décroît constamment vers le bas, correspond à la capacite d'acheminement de la vis sans fin 1b, de sorte qu'il ne se produit, dans l'intervalle Z2, aucune agglomération de la matière mélangée alors que l'effet d'acneminement s'exerce egalement de bas en haut. il en résulte ainsi un transfert libre de la zone supérieure à la zone inférieure de mélangeage. En presence oe composants de la matière melangée qui présentent une très petite granulométrie et qui ont ten- dance à former des ponts de liaison, la vis sans fin 21 peut, conformement à la figure 3, être complétée par une vis sans fin cylinorique Z5 de bourrage ou bien se prolonger jusqu'à un orifice 2b de oéversement, pour servir en même temps de vis sans fin de Dourrage. uans ce cas, le manchon 17 oit être disposé concentriquement à l'axe longitudinal du réser- voir 1 du melangeur, et la vis sans fin 4 ne doit être montee que d'un côté, c'est-à-dire etre flottante de l'autre côté. Il va de soi que de nom reuses modifications peuvent être apportees au melangeur decrit et représenté, sans sortir lu du cadre de l'invention. RhVENDIuATIONb 1. flelangeur comprenant un reservoir tronconique de section décroissant vers le bas en direction de l'eva- cuation de la matière, ainsi qu'une vis sans fin de mala- xage qui, logée dans ledit réservoir, peut être entrainëe de manière à tourner autour de son axe propre et à effectuer aussi un mouvement de révolution à l'intérieur dudit réser- voir, le filet de sa zone supérieure presentant un petit pas, cepenoant que le rilet de sa zone inférieure contiguë i0 à une zone neutre presente un grand pas, melangeur caracté- risé par le fait que la première vis sans fin de malaxage (4)exécute un mouvement de révolution autour d'une seconde vis sans tin de malaxage (16) qui, occupant une position centrale dans l'axe longitudinal dudit melangeur dans la region supérieure oe ce dernier, présente longitudinalement une configuration cylindrique, peut être entraînée, s'etend jusqu'à ladite zone neutre (14) et presente un diametre externe tel qu'elle est presque tangente à ladite vis sans tin k4). 2u 2. mIélangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la capacite d'acheminement de la vis sans fin (i6), pouvant être déterminee par des paramètres varia- oles tels que le diamètre, le pas ou filet et la vitesse angulaire, correspond à la capacite d'acheminement de la vis sans fin (4) à petit pas de filet. 3. Mélangeur selon l'une des revendications 1 et Z, caractérise par le rait que la vis sans fin centrale t1l6J comporte, dans le prolongement d'un intervalle t22) ne pro- duisant aucun acheminement, une autre vis sans fin de mala- xage k21), dont la capacite d'acheminement correspond à celle de ladite vis sans fin centrale 16). 4. flMélangeur selon la revendication >, caractérisé par le rait que la vis sans fin (21) présente un diamètre externe tel qu'elle est tangente longitudinalement à la vis sans fin %4) animée d'un mouvement de révolution. 5. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que la vis sans fin centrale (16) est reliée directement à l'arbre de sortie relié lui-même à un moteur (23) , à vis sans fin, destiné à entraîner en rotation la vis de malaxage (4).