Brevet FR2553392A1 — publié le 19850419

TECHNIQUE DE SOUFFLAGE DE MATERIAJU FIBREUX L'invention est relative à une technique de soufflage de mat&riaux fibreux d'isolation du type laines de verre, de roche, ou de matériaux analogues. De façon plus précise, l'invention vise le soufflage du type utilisé avec des matériaux d'isolation constitués de touffes ou nodules 20 de fibres de petites dimensions, et qui sont livrés sous forme comprimée à l'utilisateur Ces matériaux particulaires sont soit répandus sur une surface à isoler soit disposés dans des parois verticales creuses. Selon leur destination, les matériaux utilisés ne sont pas identiques. Ils diffèrent notamment par les dimensions des nodules et par leur mas25 se volumique, les produits "lourds" étant de préférence utilisés pour les parois, et les produits "légers" étant répandus horizontalement. Le soufflage du type considéré selon l'invention a pour but de distribuer les particules in situ en effectuant simultanrment un allègement de la masse volumique du matériau. Les matériaux fibreux utilisés sont en effet par nature, de masse voltumique relativement faible; leur stockage et leur transport sont donc avantageusement effectués à l'é tat caomprimé Il convient dans ces conditions pour retrouver les propriétés isolantes de rétablir la masse volumique d'origine des produits mis en oeuvre. Deux sortes de machines sont utilisées à l'heure actuelle pour effectuer ces opérations. Le premier type de machine relativement complexe comprend un ensemble mécanique assurant le démottage du matériau, éventuellement des moyens de cardage pour accroître la "légèreté" du produit, ces iyes a L nentant de f aoi, régulière un dispositif de soufflage 1 e dispositif de soufflage comprend, un systkme de sas alvéolaire associé à un générateur de gaz sous pression, pour assurer le transport du produit à déposer. Ce type de machine présente ordinairement une capacité élevée de traitement de produit, et une bonne aptitude à "l'allgement" du matériau. L'inconvénient de ce matériel est qu'il est relativement lourd et encombrant alors qu'il doit être transporté sur les lieux 10 d'utilisation pour un temps de service relativement bref Les chantiers les plus importants ne requièrent en effet que quelques heures de service Par ailleurs, il va de soi que ces machines élaborées sont relativement coûteuses. Le second type de machine disponible sur le marché est beau15 coup plus léger Il comprend ordinairement une simple soufflante alimentée par une large trémie dans laquelle le matériau préalablement démotté manuellement est introduit de façon plus ou moins divisé. L'alimentation manuelle de ce type de machine présente l'inconvénient de manquer de régularité Les surcharges momentannées qui en résultent 20 conduisent à des "bourrages" fréquents En outre les machines disponibles ne permettent pas une reprise suffisante des conditions initiales de masse volumique du matériau Autrement dit le matériau passant dans ces machines ne se trouve pas suffisamment allégé. L'invention a pour but de fournir des moyens à la fois sir25 ples et facilement mobiles qui puissent satisfaire à toutes les conditions requises pour une bonne utilisation de ces types de matériaux fibreux. Selon l'invention, on utilise une machine de soufflage de matériaux fibreux dans laquelle la vitesse de l'air transportant les fi30 bres est maintenue suffisante pour prévenir les phénomènes de bourrage. La vitesse élevée de l'air de transport doit être maintenue tout au long du dispositif et en particulier dans la zone d'alimentation A cet effet on limite volontairement la section d'entrée offerte pour l'introduction des particules fibreuses de façon qu'elle ne soit 35 pas supérieure à six fois la section d'entrée dans le dispositif de soufflage En d'autres termes la vitesse de l'air aspiré qui entraîne les particules fibreuses dans la machine est au moins le sixième de la vitesse à l'entrée du dispositif de soufflage. La vitesse de l'air entrant dans le dispositif de soufflage est a nr;-lse nt maintenue à une valeur supérieure à 15 m/s et de préférence supérieure à 20 m/s et peut s'élever à une valeur de l'ordre de 50 mi/s, et la vitesse d'entrée dans la trémie est toujours supérieure à 3 mn/s et le plus souvent supérieure à 4 m/s. Les touffes ou nodules de fibres éventuellement partiellement démottks sont aspirés suffisamment violenment pour ne pas lboucher l'orifice d'alimentation. De façon experimentale, on constate que la masse d'air emnployée pour véhiculer les fibres n'est pas inférieure à celle des fi10 bres transportées et de préférence supérieure à 1,3 fois la masse des fibres. En plus des améliorations apportées par l'invention pour ce qui concerne les phénomènes de bourrage, il est apparu que la masse volumique des particules fibreuses dépendait aussi de façon significative 15 des conditions de soufflage choisies De fagon générale les inventeurs ont constaté, toutes choses égales par ailleurs, que la masse volumique décroit d'abord très rapidement lorsque la vitesse de l'air augmente et atteint un minimum Au-delà de ce miniunm un accroissement supplémentaire de vitesse ne réduit pas la masse volumique et peut même conduire 20 à une légère augmentation. Il est donc possible selon l'invention, dans une certaine mesure, de régler la masse volumique en modifiant les conditions de soufflage. L'invention a également pour objet des dispositifs pour le 25 soufflage des fibres qui coaprennent essentiellement des moyens engendrant le courant gazeux et favorisant l'épanouissement des particules fibreuses, ces moyens étant constitues par un ventilateur centrifuge entraîné par un moteur. Les caractéristiques du ventilateur sont choisies de manière 30 à pouvoir assurer les conditions de fonctionnement qui ont été indiquées précédemment En outre le ventilateur, par sa constitution, doit favoriser un fonctionnement régulier et une bonne dispersion des fibres. La machine de soufflage comprend aussi des toyens facilitant l'alimentation du ventilate Lur en matériau fibreux et des moyens de dis35 tribution pour son application sur les emplacements à isoler. Les détails des dispositifs et de leur mode de fonctionnement sont donnés dans la suite de la description qui fait référence aux planches de dessins dans Iesquelles: la figure 1 rep;ésente une machine de soufflage selon l'in- ventiori, la figure 2 est une vue du ventilateur utilisé selon l'invention, la figure 3 est une vue en perspective de la machine selon l'invention représentée à la figure 1. La machine de soufflage des fibres selon l'invention présentée dans son ensemble à la figure I doit être aisément transportable. Elle offre donc un minimum d'encombrement Tous les éléments qui la constituent sont rassemblés sous les moyens d'alimentation 1 reposant 10 sur des pieds 16 (deux des quatre pieds ne sont pas représentés) Il s'agit du ventilateur 2, du moteur 3, du dispositif de roulement 4 supportant l'axe 5 du ventilateur. Sur cette figure, les moyens d'entraînement reliant l'arbre 6 du moteur 3 à l'axe 5 du ventilateur ne sont pas représentés Il s'agit 15 par exemple d'un entraînement par courroies, ou de moyens analogues. Le moteur peut être thermique ou électrique Un moteur thermique présente l'avantage de pouvoir fonctionner sur un chantier indépendanument de tout branchement extérieur Il offre en outre des puissances relativement importantes pour un faible encombrement. Les moyens d'alimentation désignés globalement en 1 coemprennent une table 7, une trémie 8 et une conduite 9 reliant la trémie 8 à l'orifice d'entrée 10 situé sur la face antérieure du ventilateur 2. La figure 2 montre la composition d'un ventilateur utilisé selon l'invention Dans le carter 11 sont disposées des ailettes 12. 25 Les ailettes sont fixées sur une plaque circulaire 13 dont la limite est représentée en trait discontinu La plaque 13 est parallèle à la face postérieure du carter 11. L'orifice d'entrée 10 du ventilateur et l'axe 5 du ventilateur sont coaxiaux. I 1 est préférable comme représenté à la figure 2 que l'extrémité des ailettes 12 du ventilateur s'appuie directement sur l'axe 5. On évite de cette façon la rétention de fibres à cette extrémité, rétention que l'on constate nme lorsque l'extrémité est profilée pour éviter l'accrochage des fibres. Les ailettes 12 et l'axe 5 délimitent dans l'ouverture 10 une série d'alvéoles 14 par lesquelles le matériau passe en entrant dans le ventilateur. La dimension des alvéoles est avantageusement déterminée par les dimensions des particules du matériau fibreux utilisé L'ouverture des alvéoles est de préférerac t iordre de l à 3 fois la dirisio des particules fibreuses dispersées. Le système d'alvéoles et l'effet de déchiquetage développé par le ventilateur, permettent un contrôle de la taille maximum des particules soufflées. En plus de la régularité du produit préparé, cette disposition contribue à l'élimination des phénomènes de bourrage En effet le point d'entrée constitue un point de passage de section minimum Les particules ayant franchi ce passage ne rencontrent plus d'étranglement 10 susceptible de les retenir Il faut aussi remarquer que le bourrage en ce point est évité par l'effet de cisaillement qui s'opère dans l'intervalle entre les ailettes 12 et la face avant du carter 11. Dans la forme représentée les ailettes sont planes Cette configuration en plus de sa simplicité évite une usure trop rapide des 15 ailettes Une autre forme, notamment spiralée, est néanoins possible et peut être avantageuse du point de vue strict des performances du ventilateur, notamment pour ce qui concerne le débit d'air. La figure 2 présente un ventilateur pourvu de six ailettes. Le nombre des ailettes n'est pas critique Il est possible d'utiliser 20 un ventilateur à huit ailettes ou plus Le point important est que l'ouverture des alvéoles définies par ces ailettes et l'orifice d'entrée 10, réponde aux conditions indiquées précédemment. Le ventilateur dans son ensemble est constitué de préférence en un matériau résistant à 1 'abrasion On utilise avantageusement un 25 ensemble en acier au manganèse, notamment pour les parties les plus exposées qui sont d'une part la sortie de la volute du ventilateur, c'est- à-dire le point o les gaz chargés de fibres viennent heurter le carter 11 avec le maxinum d'énergie, et d'autre part les ailettes 12 elles-mêmes. La figure 3 montre le chargement du dispositif selon l'invention. Sur la figure 3 la table de chargement 7 est représentée en position de travail ouverte Elle est constituée de deux parties: une partie fixe 15 disposée sur les pieds 16 solidaire du bâti 17. Un pied de la face antérieure est partiellement enlevé pour mieux voir l'agencement du ventilateur De Mmme le moteur n'est figuré de façon schématique que par son contour en traits fins. La partie fixe 15 de la table de chargement est prolongée par la partie mobile 18 Les deux parties 15 et 18 sont rattachées l'une à (, l'autre par des articulations 19 qui permctter t li basculenent de la partie mobile sur la partie fixe, la partie mobile s'ajustant à la manière d'un couvercle. En position "ouverte" la partie mobile 18 de la table est 5 avantageusement légèrement inclirnée pour faciliter l'écoulement du matériau fibreux. Le mode d'alimentation usuel est le suivant. Le matériau fibreux compacté est ordinairement fourni en sac. Le sac 20 est placé sur la partie 18 inclinée de la table Il est ou10 vert à l'extrémité dirigée vers la partie fixe de la table d'alimentation. L'opérateur fait progresser les particules fibreuses vers l'extrnémité de la partie fixe 15 o se situe l'ouverture 21 de la trémie 8 L'acheminement des particules vers la trémie peut être facilité 15 par la présence de parois latérales supplémentaires formant retenue disposées sur la partie fixe 15 de la table d'alimentation, ceci en raison de la section relativement petite de l'ouverture 21. Les caractéristiques de la table qui viennent d'être décrites peuvent être modifiées Elles constituent cependant un mode de réalisa20 tion avantageux pour le type d'utilisation considéré. Les particules fibreuses partiellement démottées dans leur progression vers la trémie 8, sont rapidement aspirées et passent dans la conduite 9 et le ventilateur 2. La vitesse du courant gazeux, les turbulences et aussi les 25 chocs sur les ailettes ou les parois du ventilateur contribuent à la reprise de volume des particules en n Mme temps qu'à leur bonne dispersion dans le courant gazeux. La sortie du ventilateur 2 débouche sur un raccord 22, et un tube 23 qui n'est que partiellement représenté sur les figures Le tube 30 23 est ordinairement de grande longueur car il doit permettre l'acheminement des particules fibreuses à proximité immédiate du lieu ou elles sont répandues. Il est préférable que le tube 23 s'oppose le "oins possible à la circulation de l'air chargé de particules Il est préférable ainsi 35 que sa section ne soit pas trop étroite pour limiter les pertes de charge Inversement, le tube 23 ne doit pas être de trop grand diantre Il est nécessaire de maintenir une vitesse suffisante pour éviter que les particules fibreuses n'aient tendance à "sédimenter" au cours du transport. De façon préférée la section du tube 23 équiva^ (:; o la section de sortie du ventilateur. On constate, dans une certaine mesure, que l'accroisszeent de la section en passant du ventilateur 2 au tube 23 favorise la diminu5 tion de la masse volumique des particules fibreuses finales De mnme une modification de la section à l'extrémité du tube 23, non représentée, permet le cas échéant une amélioration supplémentaire de la masse volumique Une modification de ce type consiste par exemple en la presence d'un enbout formant venturi. A titre d'exemple de mise en oeuvre de l'invention deux types de matériaux ont été utilisés avec un dispositif de soufflage des fibres du type représenté sur les figures. Dans ces essais l'ouverture 21 de la trémie est carrée, 200 x mmi La conduite 9 et l'ouverture 10 présentent une section circu15 laire de 100 mm de diamètre. Le ventilateur est à six ailettes La section "libre" pour le passage de l'air et des fibres ccpte tenu de la presence de l'axe du ventilateur est environ les 2/3 de celle de l'ouverture 10 Ceci correspond, pour chacune des alvioles d-limitkes par les ailettes, pour 20 une section ramenée à une forme circulaire, à un diametre de 30 mm environ. Les matériaux fibreux choisis sont constitués par des particules provenant du déchiquetage de rouleaux ou panneaux de feutres d'isolation. En règle générale le déchiquetage est effectué sur les rouleaux ou panneaux fibreux. Bien que pour les usages les plus courants il soit préférable d'employer um matériau fibreux constitué de fibres liées entre elles telles qu'elles se présentent dans les feutres isolants, la tedhnique 30 de soufflage selon l'invention est également applicable à des fibres non liées. Le premier matériau utilisé est obtenu à partir de feutres légers de masse volumique initiale d'environ 12 kg/n P Le feutre préalablement déchiqueté en particules de diamètre de l'ordre de 20 mm est 35 présenté en sac Le matériau est commercialise à l'état comprime et présente une masse volumique d'environ 150 kg/m 9. Au régime choisi le ventilateur débite environ 700 kg/h d'air et permet de traiter environ 400 à 1000 kg/h de produit fibreux. La vitesse de l'air à l'entrée de la trémie est d'environ 3 r, Ce qui, confte ten des d Lmensior, corr sronri a une vitesse au N veau des alvéoles de l'ordre de 23 mr/s. La masse volumique du produit récupéré après traitemnt est légèrement inférieure à celle des feutres d'origine Elle se situe en5 viron à 14 kg/m 3 Ce matériau convient bien pour l'isolation de caombles lorsqu'il est répandu sur des plans horizontaux. Le deuxième matériau essayé est constitué de partic:les de m forménes par déchiquetage de panneaux de fibres dont la masse volumique est de 40 kg/n 3 Le matériau est aussi commercialisé sous forme 10 couprimée à 150 kg/m 3 environ. Le traitement est analogue au précédent On fait varier la vitesse de rotation du ventilateur et par conséquent la vitesse de circulation de l'air. On récupère ainsi un produit à 50 kg/m 3 pour une vitesse dans 15 les alvéoles de l'ordre de 15 m/s. La masse volumique s'abaisse à 30 kg/n 3 pour une vitesse de l'ordre de 25 m/s On constate également qu'un accroissement supplémentaire de la vitesse de l'air à 35 m/s ne fait pratiquement plus diminuer la masse volumique. Dans tous les cas étudiés, il est important de remarquer qu'aucun bourrage du dispositif ne se produit même lorsque l'alimentation est effectuée avec un produit pratiquement non dénmotté Ceci facilite grandement l'utilisation même pour des opérateurs non expérimentés. Dans ce qui précède, les vitesses des gaz indisquées sont 25 celles qui sont mesurées sans fibres dans le dispositif La présence du matériau fibreux ralentit sensiblement la vitesse des gaz. A titre d'exemple la vitesse des gaz à la sortie du ventilateur, pour différents régimes de fonctionnement du ventilateur, s'est établie de la façon suivante: tour/min I 4500 5000 I 5500 sans matériau m/s I 38 I 41 | 42,5 I I avec matériau m/s I 28 I 36 40 Pour une même quantité de matériau débitée on constate que la 35 perte de vitesse est d'autant plus sensible que la vitesse initiale est moins élevée On comprend alors que les conditions de vitesse miniamum selon 1 ' invention puissent être critiques pour le bon fonctionnement du dispositif. 1 Technique de soufflage de matériaux fibreux constitués de fibres ou de particules dans laquelle dans le dispositif de soufflage constitué par un ventilateur centrifuge, la vitesse de l'air entrainant le matériau est supérieure à 15 m/s. 2 Technique selon la revendication 1 dans laquelle la vitesse de l'air est supérieure à 20 m/s. 3 Technique selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans laquelle le matériau fibreux est introduit dans le circuit de 10 soufflage par une entrée formant trémie, la vitesse de l'air aspiré à l'entrée de la trémie étant supérieure à 3 m/s. 4 Technique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport de la masse d'air soufflée à la masse de matériau fibreux traité est au moins égal à 1,3; 5 Dispositif pour le soufflage de matériaux fibreux comprenant des moyens de soufflage et des moyens alimentant en matériau fibreux les moyens de soufflage, ces derniers étant constitués par un ventilateur centrifuge ( 2), l'alimentation se faisant suivant l'axe du ventilateur ( 2), les ailettes ( 12) du ventilateur se prolongeant jusqu'à 20 l'axe ( 5) du ventilateur de manière à délimiter autant d'alvéoles ( 14) qu'il y a d'ailettes, les alvéoles ( 14) constituant les orifices de passage nécessaires pour le matériau fibreux. 6 Dispositif selon la revendication 5 dans lequel la dimension des alvéoles ( 14) est telle que la section de passage offerte est 25 de 1 A 3 fois la dimension des particules de matériau fibreux. 7 Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6 dans lequel le ventilateur centrifuge ( 2) est alimenté au moyen d'une trémie ( 8) dont l'ouverture ( 21) présente une section qui n'est pas supérieure à 6 fois la section de passage au niveau des alvéoles ( 14). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 comprenant en outre un tube ( 23) pour acheminer le matériau à l'emplacement de son utilisation, la section du tube ( 23) étant 1 à 2 fois la section de sortie du ventilateur. 9 Dispositif selon la revendication 8 dans lequel l'extrémité 35 du tube ( 23) porte un embout formant venturi. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractlrisé en ce que les moyens d'alimentation ( 1) comprennent une table d'alimentation ( 7) constituée d'une partie fixe ( 15) et une partie mobile articulée ( 18) ces deux parties se recouvrant en position fermée OE si ->l) o S r 2 VS Od ua an,-E p 3 un,j qtwa 6 u Ol Oad a Si-' le t -S 'la Z 6 UESSZ