Brevet FR2531901A1 — publié le 19840224

Mélangeur à béton équipé d'un vibrateur. La présente invention concerne un mélangeur à béton, bé- tonnière sur camion notamment,-dont le tambour comporte un vibrateur actionné par un fluide. Dans un dispositif connu de ce genre (Demande de Brevet 32 01 162 08), l'eau de gâchage fait vibrer dans le tambour un ou plusieurs vibrateurs A cet effet, l'eau est elle- même puisée ou entraîne un pulsateur ou une turbine à cir- culation d'air Le vibrateur peut être constitué directe- ment par une section de la conduite d'arrivée, que la sor- tie d'eau puisée fait vibrer, ou par un corps vibrant sé- paré, qui est excité par l'arrivée intermittente de l'eau de gâchage Ces vibrateurs permettent d'obtenir le mélange souhaité pendant la durée d'admission de l'eau de délaya- ge. Un autre vibrateur connu (DE-OS 20 05 547) est également destiné à des mélangeurs, entre autres Il se compose essen- tiellement d'un espace fermé, rempli d'un fluide liquide. Cet espace comporte une conduite sous pression en forme de boucle, dans laquelle un brusque étranglement sur le par- cours du fluide entraîne des phénomènes de-gravitation, et donc des vibrations Ces dernières, qui se produisent dans une section élastique de la conduite, sont transmises au fluide et à la paroi du vibrateur Le coût d'un tel appareil est élevé Son rendement est faible, la vibration obte- nue par gravitation dans la conduite devant d'abord être transmise à la paroi du carter par 1 n'intermédiaire du flui- de, avant de pouvoir être introduite dans le mélange Si le rendement du vibrateur fonctionnant à l'eau de gâchage est meilleur, il n'est pas encore optimum. La présente invention vise à créer un mélangeur à béton du type précédemment décrit, dont le et/ou les vibrateurs îo présentent un rendement amélioré avec une structure simple. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le vibrateur est constitué par un réservoir au moins présen- tant un volume variable par élasticité, ce réservoir étant alternativement rempli de fluide, donc dilaté, puis vidé. L'énergie d'écoulement du fluide est utilisée pour modi- fier le volume du réservoir, cette variation transmettant directement l'énergie cinétique au produit de mélange. L'énergie consommée est donc parfaitement utilisée Un autre avantage réside dans un coût de fabrication relati- vement réduit et une maintenance simplifiée. La caractéristique décrite dans la revendication 2 permet d'amplifier la fréquence des impulsions sortant du vibra- teur, sans augmenter pour autant la sollicitation du ré- servoir La surface en contact avec le mélange est accrue. Par ailleurs, il est possible de prévoir dans le tambour deux réservoirs, qui transmettent ainsi leurs impulsions vibratoires dans différentes parties du tambour. La caractéristique décrite dans la revendication 3 sim- plifie encore la construction, notamment en ce qui concerne l'incorporation du vibrateur au mélangeur Le fluide uti- lisé peut être de l'air, un agent sous pression ou de l'eau. Lorsque le réservoir est vidé, son volume est réduit sous l'effet de la pression de l'air externe et du mélange am- biant Cette réduction de volume peut également être accé- lérée par la caractéristique décrite dans la revendication 4. Les revendications 5 à 7 concernent des variantes de ré- servoirs, dont la construction et le fonctionnement pré- sentent différents avantages Elles peuvent donc être choi- sies en fonction des dimensions et/ou emploi du mélangeur correspondant. La revendication 8 concerne une variante préférentielle du mélangeur conforme à l'invention, particulièrement simple et économique, le vibrateur fonctionnant avec le fluide présent L'agent de brassage peut être introduit directe- ment dans le mélange,pendant la vidange de chaque réser- voir La revendication 9 permet une alimentation plus effi- cace de l'eau requise pour le mélange Les revendications à 12 concernent une forme de construction préférentielle pour l'arrivée d'eau aux réservoirs et à l'intérieur du tambour. Des formes de construction du mélangeur conforme à l'in- vention sont illustrées sur les dessins annexés, qui re- présentent: Figure 1: un tambour de mélangeur à béton schématisé, avec un vibrateur et son entraînement, Figure 2: une autre forme de construction d'un tambour, avec le vibrateur et son entraînement, Figure 3: une troisième forme de construction, Figures 4 6: deux vues et états de marche d'un vibrateur, Figure 7: un plan d'alimentation schématisé, Figure 8: une coupe longitudinale d'un distributeur, Figure 9: une coupe suivant la ligne IX IX de la figure 8, le distributeur étant dans une première posi- tion de service, Figure 10: la même coupe suivant la ligne IX IX, le dis- tributeur étant dans une seconde position de service. Sur la figure 1, le mélangeur à béton est représenté sché- matiquement par son tambour 1 et un bac à eau 2 Pour plus de clarté, le supportage d'un tel tambour sur un véhicule, ainsi que les autres accessoires, ont été omis Le tam- bour présente des éléments de mélange 3 en spirale, fixés sur sa paroi interne Un vibrateur auxiliaire pour le mélange est -monté à proximité du fond du tambour lb Il se compose d'un réservoir 4 en matériau élastique Ce vi- brateur est fixé à un support 5, interne au tambour et partant du fond lb de ce dernier Le support 5 comporte une conduite 6, esquissée sur la figure, qui traverse le fond du tambour et s'achève à l'extérieur de ce dernier, dans un distributeur 7 Le distributeur est relié à une conduite de refoulement 8 d'une pompe 9, dont le côté aspi- ration est relié à une autre partie de cemême distributeur 7 par l'intermédiaire d'une seconde conduite 10 Le côté aspiration de la pompe 9 est par ailleurs relié au bac à eau 2 Le distributeur 7 présente un entraînement 1 l pour un organe de commande 12, qui relie alternativement la con- duite 6 avec le côté aspiration ou refoulement de ce me- me distributeur Pour que le vibrateur participe au mélan- ge dans le tambour 1, la pompe 9 et l'entraînement Il sont mis en service Le réservoir 4 est alors alternativement rempli d'eau, prenant la forme approximative d'une sphère, puis vidé, avec une-réduction parallèle de son volume Cette variation de volume par pulsations transmet en permanence une énergie vibratoire au mélange, dans la zone proche du 253190 1 fond du tambour, o se trouve précisément la majeure par- tie du produit L'énergie délivrée à l'eau par la pompe 9 est transmise au mélange avec un rendement élevé La fi- gure 2 représente un tambour similaire à celui de la fi- gure 1 et donc muni des mêmes références, ensemble vibra- teur y compris Seule la différence sera décrite ci-dessous Le support 5 reçoit deux réservoirs 4 ', reliés au distribu- teur 7 par une conduite commune 6 Ces réservoirs 4 ' pré- sentent une forme, dont les figures 4 à 6 donnent une vue agrandie: des membranes 15, fixées de part et d'autre d'un corps en forme de tambour, composé d'une paroi circulaire 13 présentant des brides annulaires bilatérales 14, prennent une forme convexe (figure 5) avec le remplissage du ré- servoir 4 ' et une forme concave avec sa vidange (figu- re 6) Ce dernier mouvement est aidé par un ressort de traction 16, prévu dans le réservoir 4 ' et coaxial à la paroi circulaire 13 Les tubulures de raccordement 17 per- mettent de relier le réservoir 4 ' à la conduite 6. Sur la figure 2, la paroi circulaire 13 des réservoirs 4 ' est orientée vers le fond du tambour lb Sur la figure 3, la fixation des réservoirs au support 5 est telle, que les membranes sont tournées vers le fond lb, d'une part, et vers l'ouverture du tambour,d'autre part Le mélangeur à béton représenté sur la figure 3 diffère par ailleurs par son distributeur 7 ' Ce dernier n'est que très sché- matisé sur la figure 3 Les figures 8 à 10 en illustrent les détails, certains dessins étant schématiques. Le schéma représenté sur la figure 7 est un plan d'alimen- tation correspondant à l'exemple de construction de la fi- gure 3 Une conduite relie le bac à eau 2 au côté aspi- ration de la pompe 9, avec un papillon intermédiaire 18. Le côté refoulement de la pompe 9 est relié au distribu- teur 7 ' par l'intermédiaire d'une conduite 8 Une con- duite 10, reliée au côté aspiration de la pompe 9, part de ce même distributeur 7 ' La partie interne du distri- buteur 7 ' comporte l'organe de commande représenté par un sélecteur rotatif 12 ' Ce sélecteur 12 ', commandé par l'en- traînement 11, relie alternativement, par l'intermédiaire des conduites 6 ', les conduites de refoulement 8 et d'as- piration 10 aux réservoirs 4 ' du vibrateur, à l'in- térieur du tambour 1, dont le sens de rotation est alter- natif L'un des réservoirs 4 ' est rempli pendant que l'au- tre est vidé Une conduite d'appoint 21 part du coté refou- lement de la pompe 9 pour rejoindre l'intérieur du tambour 1, avec un organe d' arrêt 22, un compteur à eau 23 et un second papillon 24 intermédiaires, cette conduite 21 s'a- chevant dans le tambour par une buse 25 au moins La con- duite d'appoint 21 permet d'alimenter le tambour en eau de gâchage. D'après ce schéma, le fonctionnement du mélangeur à béton est le suivant: l'eau est aspirée du bac à eau 2, dirigée dans le distributeur 7 ' par la conduite de refoulement 8 et dans la buse 25 par la conduite d'appoint 21, lorsque l'organe 22 est ouvert L'entraînement Il est mis en ser- vice et fait tourner le sélecteur rotatif 12 ' La vitesse de rotation de ce sélecteur 12 ' peut être réglée de ma- nière expérimentale sur la fréquence des vibrations sou- haitée La rotation du sélecteur 12 ' permet de relier al- ternativement les conduites 6 ' alimentant les réservoirs 4 ' avec les côtés aspiration et/ou refoulement de la pom- pe 9 La conception du sélecteur rotatif 12 ' est telle, que la fréquence de remplissage et de vidange des deux ré- servoirs 4 ' est la même, le premier étant toujours rempli pendant que l'eau est aspirée du second Si l'eau de gâ- chage est inutile, l'organe d'arrêt 22 est fermé La pompe 9 étant par ailleurs munie d'un accouplement, l'alimenta- tion en eau des réservoirs 4 ' peut être coupée Pour assu- rer l'alimentation en eau de gâchages lorsque le vibrateur est hors service, il est également possible de prévoir une dérivation du bac à eau 2 aux buses 25. La figure 8 représente une coupe longitudinale du distri- buteur 7 ', légèrement schématisée Le distributeur 7 ' se compose d'un carter fixe 26, dans lequel-le sélecteur ro- tatif 12 ' est monté sur un palier 27 Le carter 26 et le sélecteur 12 ' présentent une forme essentiellement tubu- laire avec un fond, le sélecteur 12 ' comportant un tou- rillon d'entraînement 12 'a qui traverse le-carter et le relie à l'entraînement 11 L'intérieur du sélecteur 12 ' présente un noyau 28 en forme de pivot, ce noyau étant re- lié au tambour 1 et participant à sa rotation L'inté- rieur de ce noyau 28 comporte les sections 6 a et 6 h des conduites 6 ', alimentant l'un des réservoirs 4 ' Le noyau comporte par ailleurs une partie de la conduite d'appoint 21. Le carter 26 présente sur un cÈté,conformément au nombre de réservoirs 4 ', deux orifices de raccordement 29 pour la conduite de refoulement 8,et deux orifices analogues 30 pour la conduite d'aspiration 10 sur l'autre côté Les conduites de refoulement 8 et d'aspiration 9 se ramifient avant le carter en deux bras raccordés aux orifices 29 et/ 30,-ces bras étant représentés par des pointillés sur la figure Les deux orifices de raccordement 29 et les deux orifices analogues 30, correspondant aux deux réservoirs 4 ', sont espacés dans le sens de la longueur du carter, les axes des premiers orifices 29 et 30 se situant dans un même premier plan, ceux des seconds orifices 29 et 30 se situant également dans un même second plan Les orifi- ces 29 et 30 occupent de préférence une position radiale- ment opposée, leurs axes étant alignés La disposition des ouvertures des sections de conduites 6 a et 6 b sur la sur- face du noyau 28 est telle, qu'une rotation imaginaire de ce noyau 28 aligne alternativement l'ouverture de la sec- tion 6 a sur la première paire d'orifices 29 et/ou 30 et l'ouverture de la section 6 b sur la seconde paire ana- logue 29 et 30 Le sélecteur rotatif 12 ' présente des évidements 31 et 32 sur toute son épaisseur et sur une partie de son pourtour. Sur le côté du sélecteur 12 ' orienté vers le noyau 28, ces évidements 31 et/ou 32 sont prolongés par des rainures 31 a et 32 a, qui s'étendent sur tout le pourtour interne restant de ce même sélecteur 12 ' Les évidements 31 et/ou 32, avec les rainures correspondantes 31 a et/ou 32 a, présentent dans le sens de la longueur du sélecteur 12 ' le même écartement que les orifices de raccordement adjacents 29 et/ou 30 dans le carter 26 et/ou les ouvertures des sections 6 a et 6 b dans le noyau 28. Comme le montrent plus nettement les figures 9 et 10, les évidements 31 et 32 et les rainures 31 a et/ou 32 a relient alternativement les sections 6 a et/ou 6 b aux orifices de raccordement 29 et/ou 30, correspondant aux conduites de refoulement 8 et/ou aspiration 10, la figure 9 reproduisant la position du sélecteur 12 ' illustré sur la figure 8, la figure 10 représentant la situation un peu plus tard, c'est-à-dire après une certaine rotation du sélecteur 12 '. Sur la figure 9, le sélecteur 12 ' a atteint une position, dans laquelle le début de l'évidement 31 a permis le raccor- dement à l'orifice 29 L'eau est envoyée par la conduite de refoulement 8 dans l'orifice 29, l'évidement 31, la section 6 a, d'o elle est dirigée par la conduite corres- pondante 6 ' vers le réservoir 4 ' Sur la figure 10, le sé- lecteur 12 ' a effectué un léger mouvement de rotation et fermé l'orifice de raccordement 29 L'orifice 30 est alors ouvert sur la conduite d'aspiration 10 L'eau est renvoyée du réservoir 4 ' par la conduite correspondante 6 ' et la section Ga dans la rainure 31 a, d'o elle est dirigée vers la pompe par l'évidement 31 et l'orifice 30 Tandis que la section Ga est reliée aux orifices de raccordement corres- pondants 29 et/ou 30, comme précédemment décrit, la section 6 b est reliée de la même manière, mais dans l'ordre inverse, aux orifices de raccordement 30 et/ou 29 Si les orifices 29 et 30 ont l'un par rapport à l'autre une position radia- lement opposée, les évidements 31 et 32 occupent une posi- tion inversée sur le pourtour du sélecteur 12 ' Les évi- dements 31 et/ou 32 couvrent de préférence 1400 de la cir- conférence du sélecteur Sur les 2200 restants, les rai- nures 31 a et/ou 32 a sont fermées sur le carter La di- mension et/ou l'emplacement des évidements peuvent être modifiés en fonction des exigences (recouvrements par exem- ple, pour éviter les coups de bélier). La section de la conduite d'appoint 21 comprise dans le noyau 28, en un endroit non balayé par le sélecteur 12 ', est également reliée en permanence avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une rainure périphérique 33, prévue sur le pourtour du carter 26, côté noyau. Les rainures 31 a, 32 a et 33 permettent au noyau 28 d'avoir une rotation alternative en fonction des mouvements du tambour, sans que le raccordement avec'l'extérieur n'en soit affecté Par ailleurs, tant que leurs ouvertures débou- chent dans les rainures correspondantes 31 a, 32 a et/ou 33, les sections 6 a, 6 b et 21 peuvent être indifféremment placées à l'intérieur du noyau 28. L'invention n'est pas limitée à ces exemples de construc- tion Le ou les réservoirs peuvent présenter une autre structure ou des formes différentes L'utilisation de l'eau provenant du bac du mélangeur est particulièrement simple et économique La vidange des réservoirs peut éga- lement être assurée par des vannes, à commande pneumati- que ou pilotes, dans le tambour Pour le vibrateur composé d'un ou de plusieurs réservoirs, il est également possible de prévoir un réservoir particulier de fluide Outre l'eau, un autre agent sous pression et/ou de l'air peu- vent naturellement assurer la dilatation des réservoirs. Revendications. 1 Mélangeur à béton, bétonnière sur camion notamment, dont le tambour comporte un vibrateur actionné par un flui- de, caractérisé en ce que le vibrateur est constitué par un réservoir ( 4 et/ou 4 ') au moins présentant un volume variable par élasticité, ce réservoir étant alternative- ment rempli de fluide, donc dilaté, puis vidé. 2 Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux réservoirs élastiques au moins ( 4 et/ou 4 ') sont alternativement remplis et vidés. 3 Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les réservoirs ( 4 et/ou 4 ') et leur fluide constituent un circuit fermé. 4 Mélangeur selon une quelconque au moins des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le réservoir comporte un élément de ressort ( 16) qui le rétracte lors de se vi- dange. Mélangeur selon une quelconque au moins des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le réservoir ( 4) se compose essentiellement d'un soufflet élastique. 6 Mélangeur selon une quelconque au moins des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le réservoir ( 4 ') se compose partiellement de parois fixes ( 13), entre les- quelles sont prévues des membranes extensibles élastiques ( 15) - 7 Mélangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réservoir ( 4 ') se compose d'un tambour présentant une paroi circulaire fixe ( 14) et de fonds constitués par des membranes ( 15). ll 8 Mélangeur selon une quelconque au moins des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'une pompe ( 9),assurant la vidange et le remplissage du réservoir,est raccordée au bac à eau ( 2), prévue pour le brassage et le lavage. 9 Mélangeur selon la revendication 8, caractérisé par la présence d'une conduite d'appoint ( 21), assurant une ali- mentation parallèle du tambour ( 1) en eau de brassage. 10 Mélangeur selon une quelconque au moins des revendi- cations 2 à 9, caractérisé en ce qu'un distributeur ( 7 '),- reliant alternativement les réservoirs ( 4 et/ou 4 ') à une conduite dé remplissage ( 8) et de vidange ( 10), pré- sente un carter fixe ( 26) relié à ces conduites ( 8, 10) et pré- sentant une section circulaire, à l'intérieur du moins, un noyau ( 28),interne au carter ( 26), comportant une sec- tion de conduite ( 6 et/ou 6 ') raccordée à l'un des réser- voirs ( 4 '), et un sélecteur rotatif ( 12 ') intermédiaire, relié à un entraînement, et présentant la forme d'un corps creux avec des évidements ( 31 et/ou 32). 11 Mélangeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le noyau ( 28) constitue une partie du montage du tam- bour. 12 Mélangeur selon une des revendications 10 et 11, ca- ractérisé en ce que le noyau ( 28) et le carter ( 26) com- -portent des sections de la conduite d'appoint ( 21) pour l'alimentation en eau de brassage.