Brevet FR2500359A1 — publié le 19820827

2550O35 9 La présente invention a pour objet un appareil mélangeur malaxeur concernant particulièrement les bétons, les mortiers et autres matériaux inertes destinés aux chantiers de construction. Il existe une tendance bien connue à faire parvenir aux chantiers de construction des poids lourds appropriés au transport de bétons préconstitués dans des centra- les à béton auxquelles il appartient la tâche de procéder à leur préparation, leur dosage et leur mélange. On connait également l'utilisation sur les chantiers de machines conçues pour la préparation de quantités petites ou moyennes de produit appelées "Bétonnières de chantier" ou "Bétonnières à cuve". Celles-ci sont généralement divisées en deux groupes essentiels: Bétonnières à cuve avec inversion de rotation, à chargement automatique ou non. - Bétonnières à cuve à direction de ro- tation unique. La particularité essentielle de la béton- nière à inversion de rotation réside dans le fait que la cuve contenant les produits à mélanger ne doit pas 4tre basculée pour le déchargement du béton mélangé. En tournant dans une direction unique autour de son axe horizontal, elle provoque, à l'aide d'une série de pales appliquées sur la surface inter- ne de la cuve, le mélange du produit. Par une rotation con- traire, elle effectue son déchargement. La machine mentionnée peut, en outre, àtre équipée de dispositifs prévus pour le dosage de l'eau et le chargement mécanique du produit à mélanger. Le deuxième type de bétonnière mentionné, le plus utilisé également, se distingue avant tout par sa con- ception plus simple et donc par son coût inférieur. Ce dernier type de bétonnière, - des ex- plications plus approfondies seront fournies dans la descrip- tion ci-après- comprend essentiellement une plate-forme qui sert de support à un bras lequel à son tour sert de support à la cuve. Ce bras peut effectuer des rotations, par rapport à la plate-forme, autour d'un axe géométrique horizon- tal et la cuve peut tourner autour de son propre axe géométri- que, perpendiculaire par rapport à l'axe autour duquel le bras effectue des rotations. Un moteur également soutenu par la plate-forme, actionne la cuve(par l'intermédiaire de moyens appropriés de transmission) de manière à la faire tourner autour de son axe. Un volant, actionné manuellement, est prévu pour faire effectuer les rotations du bras. Le mélange des matières se trouvant à l'intérieur de la cuve est pratiqué à l'aide d'une série de pales appliquées à la cuve même qui procédent au malaxage des matières au cours de la rotation de la cuve. Ce type de bétonnière- comme il sera expliqué plus loin- présente un certain nombre d'inconvénients. Un inconvénient considérable réside no- tamment dans le fait que la cuve doit tourner à une vitesse angulaire assez réduite. En effet, si la vitesse à laquelle tourne la cuve devait 4tre plus élevée et dépasser une certai- ne limite, les matières plus denses se verraient projetées contre la paroi interne de la cuve du fait de la force cen- trifuge et séparêes des autres matières. Une autre remarque concerne le mélange de béton très sec couramment utilisé pour la préparation de couchis de pavages. Ce type de béton est généralement mélangé manuellement car la bétonnière de chantier ne réussit pas à amalgamer les différentes matières compte tenu du nombre ré- duit de tours de rotation de la cuve et du faible pourcentage d'eau nécessaire à la production de ce béton. L'appareil mélangeur malaxeur, objet de la présente invention élimine les inconvénients qui viennent d'ftre présentés, et permet d'obtenir d'autres avantages im- portants, montrés dans la description qui suit. Il est caractérisé essentiellement par le fait qu'il comprend: - un conteneur capable de recueillir les différents matériaux à mélanger, - un groupe situé à l'intérieur du conte- neur, qui comprend un ou plusieurs éléments façonnés et capa- bles d'agir sur les matériaux et - des dispositifs capables de déterminer un mouvement de rotation relatif entre le groupe et le conte- neur. La conformation du groupe est conçue de manière à déterminer- au cours du mouvement relatif entre le groupe et le conteneur- le mouvement des matières selon des composantes verticales et selon des composantes horizontales. Pour mieux illustrer les caractéristiques et les avantages de l'appareil selon l'invention, il est dé- crit ci-après une bétonnière d'un type connu et aussi, un exemple de réalisation de l'appareil mélangeur malaxeur con- forme à l'invention en se référant pour cela aux dessins Joints dans lesquels: - la figure 1 montre une bétonnière d'un type connu, vue en élévation. - la figure 2 montre un appareil confor- me à l'invention, vu en élévation et en partie en section. - la figure 3 montre,-vue en élévation, une partie essentielle de l'appareil, conformément à l'inven- tion et reprise de la figure 2, comprenant un conteneur- vu en section selon un plan passant par l'axe géométrique- et un groupe rotatif situé à l'intérieur du conteneur. - la figure 4 montre le détail de la figure 3 vu en plan. - la figure 5 montre un détail qui repré- sente une variante. La bétonnière d'un type connu, illustrée en figure 1 comprend une plateforme 1, qui sert de support à différentes parties de l'installation qui seront décrites ci-après. Un bras.2, est appliqué sur la plate- forme de manière à pouvoir effectuer- par rapport à la plate- forme- des rotations autour d'un axe géométrique horizontal indiqué par la lettre A Un conteneur 3 ou "cuve" est soutenu par le bras 2 de manière à pouvoir tourner, par rapport au bras, autour de son propre axe géométrique, indiqué par la lettre B. Un volant 4, actionné manuellement par le préposé est prévu pour faire tourner le bras 2. Ce volant peut être solidaire du bras, 259C 35 9 mais il peut également lui transmettre le mouvement à travers des engrenages ou autres dispositifs. Pour faire tourner (autour de l'axe B) la cuve 3, il est prévu un moteur 5, qui, par l'intermédiai- re d'une courroie 6, actionne une poulie 7. Cette dernière est solidaire, par l'intermédiaire d'un arbre, d'un pignon qui s'engrène avec une couronne dentée 8, solidaire de la cuve 3. Le moteur 5 est solidaire de la plate-for- me 1. La référence 9 concerne la cabine de protection cour- roies- moteur. D'une manière générale, le remplissage se fait manuellement par l'orifice 10. Tant pour le chargement des matériaux que pour leur mélange, il faut faire tourner préalablement la cu- ve 3 sur son axe B avec une inclinaison de 450 environ. Le mélange des matériaux est fait au moyen d'une série de pales solidaires de la cuve 3 qui mala- xent les matériaux au cours de la rotation sur l'axe B de la cuve 3. Le déchargement du produit fini est fait manuellement en renversant la cuve 3 à l'aide du volant 4 La bétonnière décrite ci-dessus, d'un type connu (illustrée en figure 1) présente les inconvénients présentés précédemment et le fait notamment que la cuve 3 doit tourner à une vitesse plut8t réduite (afin d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés qui se produiraient à cause de la force centrifuge) et le fait que la bétonnière (comme mentionné plus haut également) ne se prête pratiquement pas au mélange de bétons très secs. La description ci-dessous concerne un exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention, confor- mément aux figures 2, 3, 4 et 5. Conformément à l'invention, l'appareil- illustré à titre d'exemple par les figures 2, 3 et 4 - pré- voit une plate-forme ou châssis 11, qui supporte les diffé- rentes parties qui seront décrites ci-après. L'appareil comprend un conteneur 12 à benne (de forme particulièrement appropriée) fixé sur la plate- forme 11 ( en d'autres termes, il est solidaire de la plate- forme 1i) Le conteneur 12 est équipé dans sa partie inférieure, d'un orifice de remplissage 13, fermé par un bouchoir étanche. A l'intérieur du conteneur 12, et co- axialement par rapport à lui, il est prévu un groupe rotatif, indiqué dans son ensemble par le chiffre 14 (dans l'exemple, montré aux figures 2, 3 et 4), un corps central 15 de forme conique ou tronconique et un élément en forme d'hélice conique 16, solidaire du corps 15. Le groupe 14 (composé du corps 15 et de l'élément 16 solidaires l'un de l'autre) est solidaire d'un arbre 17, supporté par la plate-forme 11 de manière à pouvoir tourner autour de son propre axe géométrique Z (qui est l'axe géométrique du corps conique 15). En d'autres termes, le groupe 14 décrit ci-dessus, peut tourner par rapport au conte- neur 12 et la rotation s'effectue autour de l'axe géométrique vertical (qui est également l'axe géométrique du conteneur 12). Pour faire tourner le groupe 14, il est prévu un moteur 22, fixé à la plate-forme 11, qui transmet le mouvement de rotation au groupe 14 au moyen d'une poulie 18 (solidaire de l'arbre moteur), de courroies 19 et une poulie 20, solidaire de l'arbre 17>autrement dit, du groupe 14 L'appareil selon l'invention est égale- ment équipé de roues 21, pour les déplacements de l'appareil sur le terrain. Le remplissage du conteneur 12 se fait à travers le goulot de remplissage du conteneur ( qui est ouvert dans sa partie supérieure) de sorte que les matériaux à mélanger sont introduits dans le conteneur 12 par le haut comme indiqué par la flèche.F. Pour procéder au mélange, le groupe 14 est mis en rotation (groupe malaxeur) à l'aide des dispositifs décrits plus haut comprenant le moteur 22, les poulies 18 et et les courroies 19. Le fonctionnement du mélangeur mala- xeur des figures 2, 3 et 4 est pratiquement le suivant. En supposant que le groupe 14 est en rota- 4o tion (alors que le conteneur 12 reste à l'arrêt puisque soli- 6 2500359 daire de la plate-forme il), l'élément en forme d'hélice conique 16 met en mouvement la masse de matériaux placés dans le conteneur 12. Le mouvement des matériaux est schématique- ment montré par les figures 3 et 4 sur lesquelles il est indi- qué par des flèches. En effet, l'élément 16, étant de forme conique ou tronconique et étant correctement incliné par rap- port à l'axe vertical Z, détermine le transport, autrement dit le mouvement des matériaux à mélangera du bas vers le haut (comme indiqué par les flèches de la figure 3). Les matériaux redescendent conformément aux lois de la pesanteur et parvien- nent ainsi dans la partie inférieure du conteneur 12 pour re- prendre de nouveau ce cycle et ainsi de suite. De cette manière, les matériaux arrivant à s'amalgamer entre eux. La centrifugation des matériaux est évitée du fait 4" l'inclinaison de l'hélice 16 par rapport à l'axe de rotation Z De plus, le mélange est accentué du fait que (conformément aux indications des flèches de la figure 4) les matériaux sont soumis, en plus d'une poussée vers le haut, à un mouvement rotatoire lent (rotation autour de l'axe géo- métrique Z). Le fait que les masses en mouvement soient soumises aux deux mouvements qui viennent d't4re dé- crits (plus particulièrement, transport vers le haut et mouve- ment rotatoire) favorise l'homogénéité du produit obtenu et donc un meilleur rapport rendement/temps. Il est ainsi obtenu de bons résultats auxquels contribue le fait que la vitesse de rotation du groupe 14 peut 4tre élevée et de toute manière meilleure que ceux d'une bétonnière traditionnelle. Une fois le travail terminé, le préposé procède au déchargement. Autrement dit, le produit final est enlevé du conteneur 12 par l'intervention d'un préposé qui opère l'ouverture du bouchoir, ce qui détermine la sortie du produit à travers l'orifice de déchargement 13) Le déchargement du produit est facilité par la forme de l'élément en hélice 16 qui, lors de la phase de déchargement, fonctionne pratiquement comme une pale qui guide vers le goulot de déchargement 13 le produit mélangé. Si l'on veut effectuer le déchargement du produit plus rapidement, il sera possible d'inverser le mouvement de rotation du groupe malaxeur 14. Parmi les variantes possibles, un cas est particulièrement intéressant. 1l s'agit de celui montré en figure 5 et, plus précisément, d'un groupe, indiqué dans son ensemble par 14A, pour déterminer les mouvements des matériaux à mélanger à l'intérieur du conteneur 12. Ce groupe 14A com- prend lui aussi un élément en hélice conique 16A, solidaire d'un corps 15A. Ce dernier est différent de celui décrit plus haut 15. Sa forme est cylindrique. Les éléments en hélice conique peuvent être continus comme les éléments 15 et 15A décrits ci-avant et ils peuvent être également discontinus. Ainsi, par exem- ple, il est possible de prévoir, à la place d'un élément con- tinu, une série de pales correctement façonnées de manière à déterminer elles aussi les mouvements désirés des matériaux. L'orifice de déchargement 13 peut être équipé d'un bouchoir supplémentaire d'arrêt de l'écoulement afin de rendre plus facile l'opération de déchargement en l'ef- fectuant di4risée à plusieurs reprises. Il est possible également de prévoir d'autres dispositifs supplémentaires tels que, par exemple, un motoréducteur pour la transmission du mouvement, des char- geurs manuels ou mécanisés pour le remplissage du conteneur 12. Il est possible d'ajouter des organes (des robinets no- tamment) pour l'introduction et le dosage de l'eau et des réservoirs pour contenir l'eau. L'élément tournant prévu pour agir sur les matériaux en vue de leur mélange, peut être façonné en forme de spirale ou de vis d'Archimède, dont.l'hélice peut être conti- nue ou interrompue. L'appareil objet de l'invention, décrit ci-dessus permet d'obtenir des résultats particulièrement avan- tageux tout en éliminant les inconvénients décrits plus haut des bétonnières traditionnelles. En outre, du fait que le conteneur 12 est solidaire de la plate-forme 11, il est possible d'éliminer le bras qui soutient, dans les bétonnières traditionnelles, la cuve de sorte que les manoeuvres nécessaires à sa rotation 4o (chargement et déchargement) sont éliminées, ce qui facilite le travail du prépose. REVENDICATIONS 1- Appareil mélangeur malaxeur, particu- lièrement indiqué pour les bétons, les mortiers et autres matériaux, caractérisé en ce qu'il comprend un conteneur 12 capable de recueillir les différents matériaux à mélanger, un groupe 14 situé à l'intérieur du conteneur, groupe qui com- prend un ou plusieurs éléments 15, 16 ayant une forme donnée et capables d'agir sur les matériaux, et des dispositifs ca- pables de déterminer un mouvement de rotation relatif entre le groupe et le conteneur, la conformation du groupe 14 étant telle qu'elle détermine, au cours du mouvement relatif de rotation entre le groupe 14 et le conteneur 12, des mouvements des matériaux selon des composantes verticales et des compo- santes horizontales. 2- Appareil mélangeur malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe 14 comprend un corps central 15 et un élément en forme d'hélice conique 16 correctement façonnée de manière à imprimer aux matériaux à la fois un mouvement vers le haut- raison pour laquelle les matériaux redescendent pour remonter de nouveau et ainsi de suite- et un mouvement rotatoire lent autour de l'axe géométrique de l'hélice conique. 3- Appareil mélangeur malaxeur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe 14 comprend un corps central 15 et un élément discontinu constitué essen- tiellement par une série de pales et d'aubes qui se suivent le long d'une hélice conique 16 ayant une forme correctement façonnée et prévue à cet effet, de manière à imprimer aux ma- tériaux à la fois un mouvement vers le haut- raison pour laquel- le ceux-ci descendent pour remonter encore et ainsi de suite- et un mouvement rotatoire lent autour de l'axe géométrique de cette hélice conique. 4- Appareil mélangeur malaxeur, selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le conteneur 12 est solidaire de la plate-forme 11 de l'ap- pareil alors que le groupe à l'intérieur du cnnteneur est sou- tenu de manière à pouvoir tourner, par rapport à la plate- forme et donc par rapport au conteneur 12, autour de son propre axe géométrique. - Appareil mélangeur malaxeur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conteneur 12 est équipé, dans sa partie inférieure, d'un orifice latéral de déchargement permettant de vider le conteneur. 6- Appareil mélangeur malaxeur, selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément à hélice conique, continu ou discontinu est capable d'effectuer le déchar- gement du produit obtenu par le malaxage à travers l'orifice de déchargement latéral. 7- Appareil mélangeur malaxeur, selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un mo- teur soutenu par la plate-forme de l'appareil et des disposi- tifs de connexion appropriés entre le moteur et le groupe, pour la transmission du mouvement du moteur au groupe. 8- Appareil mélangeur malaxeur, selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le corps central 15 présente une forme conique. 9- Appareil mélangeur malaxeur, selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le corps central 15A présente une forme cylindrique. 10- Appareil mélangeur malaxeur, selon l'une queltonque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément capable d'agir sur les matériaux est réalisé en forme de spirale ou de vis d'Archimède.