Brevet FR2594377A1 — publié le 19870821

La présente invention concerne l'industrie du bâtiment et la production de matériaux de construction et a notamment pour objet une bétonnière. L'invention peut être appliquée avec le maximum d'efficacité aux bétonnières à rotor pour la préparation de mélanges à béton et d'enduits de haute qualité, de consistance quelconque. L'invention peut aussi trouver des applications dans d'autres branches de l'industrie, notamment en métallurgie, en chimie industrielle, dans la verrerie, etc., pour le brassage de matériaux de consistance variée. Pour satisfaire aux besoins croissants en matériaux de construction, l'industrie du bâtiment et celle des matériaux de construction sont obligées d' accroître la fabrication de béton de bonne qualité, qui est un matériau de construction de base. La croissance rapide des volumes des travaux de hé tonnage et la sévérité accrue des conditions imposées à la qualité et à l'homogénéité des mélanges de béton, ainsi nue la tpndancp à mettre en oeuvre des mélanges de béton à bas rapport eau/ciment, l'utilisation sur une large échelle des bétons armés et des bétons spéciaux, nécessitent la recherche et la création de bétonnières de conception toujours plus perfectionnée, capables d' assurer une répartition totale et maximale des matières premières au cours d'un laps de temps minimal, l'utilisation complète des possibilités potentielles des liants et notamment du ciment. Les conceptions connues des bétonnières à rotor ont un mécanisme de brassage sous forme de bielles montées sur un arbre de commande vertical et portant à leurs extrémités des pales rigides montées sur l'arbre de commande de manière élastique. Dans ces dispositifs, les organes travaillants ne permettent pas d'obtenir un grand nombre de zones d'action sur les constituants du mélange, ce qui réduit l'intensité du processus de brassage. En outre, la fixation rigide de la pale exige l'inclusion dans le mécanisme malaxeur de dispositifs prévenant la rupture de la pale, ce qui complique sensiblement la conception des machines. On connaît déjà une bétonnière comprenant une cuve fixe torique dans la partie médiane inactive de laquelle est monté un arbre vertical entrainé par un moteur électrique par l'intermédiaire d'un réducteur. Cet arbre porte six bielles tubulaires radiales de différente longueur pourvues de pales de brassage à leurs extrémités (cf. brevet Suède NO 404152, Classe Int. B 28 C 5/16). Un inconvénient de cette bétonnière connue est la basse intensité du brassage, ce qui s'explique par le petit nombre de zones d'action sur les constituants du mélange et par la fixation rigide des pales entraînant l'usure rapide de celles-ci et créant un risque de coincement desdits pales. On connaît de même une bétonnière à action forcée qui se compose d'une cuve au-dessus de laquelle est installé un moteur accouplé à l'arbre des pales de brassage par des supports de grand diamètre. L'arbre porte une roue dentée qui, au moyen de roues dentées intermédiaires, entraîne un brasseur de moindre diamètre, tournant à une plus grande vitesse que l'arbre de commande. Un inconvénient de cette bétonnière tient au grand nombre d'éléments entrant dans sa structure et à l'exécution rigide du mécanisme de brassage, ce qui risque d'entraîner son coincement et sa rupture eÀ cas de pénétration dlun gros agrégat entre la cuve et les pales. On connaît aussi une autre bétonnière à action forcée, comportant un corps en forme d'auge abritant un arbre malaxeur monté sur paliers et doté d'un grand nombre de pales. Chaque pale se compose de deux secteurs incurvés dans le sens longitudinal (dans le sens du déplacement du mélange) et dans le sens radial à l'instar d'une charrue, ce qui contribue à un brassage et un déplacement actifs du mélange (demande de brevet RFA N 2531315, Classe Int. B oI F 7/04). Parmi les inconvénients de ce dispositif il faut mentionner l'intensité insuffisante des processus de malaxage étant donné le petit nombre de zones d'action effective de l'organe de travail sur les matériaux à malaxer et la longévité insuffisante des organes de travail à cause de l'usure par abrasion des pales et des plaques de garnissage de la surface intérieure de la bétonnière par coincement des constituants des matières à malaxer entre le corps et les pales. On connaît un malaxeur (bétonnière) turbulent comportant un réservoir avec une porte de déchargement. à sa partie inférieure, un rotor sous forme d'un arbre avec des disques et des pales de brassage, et des éléments dedéchargement sous forme de segments de chaînes avec des masselottes à leurs extrémités immobilisées entre les disques (certificat d'auteur URSS N' > 601171, Classe Int. B 28 C 5,6). Parmi les inconvénients de la bétonnière de cette conception il faut citer l'impossibilité de préparer des mélanges rigides à pénétration de cône inférieure à 5 cm, étant donné la nécessité d'appliquer aux organes de travail un couple moteur élevé. On connaît une bétonnière comportant un corps avec des tubulures de chargement et de déchargement, des organes travaillants sous forme d'hélices incurvées suivant un arc et réunies aux extrémités aux arbres de commande par des anneaux (certificat d'auteur URSS N 903131,Classe Tint. B 29 C 5/16) Un inconvénient de cette bétonnière réside dans l'intensité insuffisante du brassage,la rigidité insuffisante de son organe travaillant dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'organe travaillant lors de la préparation des mélanges de béton avec un bas rapport eau/ciment, ainsi que dans la formation de zones de stagnation au-dessus de l'organe travaillant. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients précités. On s'est donc proposé de créer une bétonnière dont l'organe de travail serait conçu de manière à assurer un accroissement du nombre de zones d'action de l'organe travaillant sur les constituants des matières à mélanger, tout en obtenant des mélanges de rigidité variée. Ce problème est résolu du fait que la bétonnière du type comportant un corps abritant un arbre de commande verticalavec un organe malaxeur sous forme d'une hélice fixée sur un support,est caractérisé, suivant l'invention, en ce que ladite hélice est fixée au support suivant toute sa longueur. La bétonnière comforme à l'invention permet, au cours du malaxage du mélange, de créer un grand nombre de zones d'action effective sur les matières à malaxer. L'hélice d'une telle bétonnière se distingue par sa grande rigidité dans un direction perpendiculaire à son axe et par une rigidité modérée dans le sens axial, ce qui exclut le coincement des constituants des matières malaxées dans l'interstice entre l'organe travaillant et la surface intérieure du corps. Du fait de la diminution de la pression de contact produite dans l'interstice entre l'organe travaillant et la surface intérieure du corps, l'usure de l'organe travaillant et de la surface intérieure du corps est réduite. L'énergie nécessaire pour effectuer le brassage est peu importante du fait de la basse traînée, ce qui s' explique par l'absence, au cours du fonctionnement de la bétonnière, de volumes importants de matières compactes, permettant à celles-ci de passer facilement entre les spires de l'hélice lors de la rotation de l'organe travaillant. La fixation de l'hélice sur son support au moins à chaque deuxième spire augmente la capacité d'amortissement de l'organe travaillant et permet d'autre part de réaliser facilement son assemblage ou ses remplacements. L'exécution de la bétonnière avec fixation de l'hélice sur. un support sous forme de plaque permet de simplifier la conception de l'organe travaillant afin qu'il soit possible de le monter facilement sur son support ou de le remplacer par un nouvel organe. L'exécution de l'hélice en sections disposées suivant la longueur de la plaque simplifie sa conception, son assemblage et les remplacements des sections usées. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les spires successives de l'hélice sont alternativement décalées en quinconce l'une par rapport à l'autre. Une telle conception de l'organe travaillant permet d'utiliser la bétonnière avec des agrégats de plus grandes dimensions, car l'écart entre les spires décalées est dans ce cas augmenté. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, la plaque a une forme en V, l'hélice étant exécutée sous forme de deux sections coniques dont les sommets sont orientés l'un vers l'autre. L'exécution de l'hélice sous forme de sections coniques renforce l'action des organes travaillants sur les constituants du mélange, ce qui intensifie le processus de brassage. La disposition de la plaque à l'intérieur de l'hélice permet à cette dernière d'effectuer des déplacements importants dans une direction verticale et dans une direction axiale, ce qui assure le fonctionnement avec de gros agrégats sans mise en oeuvre de dispositifs protégeant la bétonnière contre la mise hors d'usage. I1 est avantageux que la plaque ait une forme en S. Cette forme de la plaque permet de réduire les déformations des spires extrêmes de l'hélice et d'accroître l'intensité du processus de brassage. Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, le support est réalisé sous forme d'une bride à la périphérie de laquelle est montée une hélice fermée. L'exécution du support sous forme d'une bride confère une haute rigidité à l'organe travaillant, toutes les spires de l'hélice fonctionnant dans des conditions indentiques ; les spires de l'hélice agissent un grand nombre de fois sur le mélange au cours de la rotation de l'organe travaillant, ce qui assure un malaxage d'une grand intensité. Sous l'action des forces centrifuges, la matière est éjectée de la cavité de l'hélice. L'utilisation d'une bride de forme conique permet d'éliminer le risque de bourrage de la bride entre l'hélice et l'arbre de commande par les constituants du mélange, car ces derniers quittent en roulant la surface de la bride conique. La réalisation, dans le support, de rainures en L permet de simplifier l'assemblage de l'organe travaillant. D'autre part, la fixation de crochets sur le support simplifie l'assemblage de l'organe travaillant. I1 est avantageux que la bride soit montée excentriquement par rapport à l'axe de l'arbre de commande. Le montage excentrique de l'hélice fermée augmente la zone d'action de l'organe travaillant sur les matières à mélanger ; par ailleurs, l'intensité du processus de brassage du mélange de béton est augmentée. Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'hélice est pourvue, du côté du fond du corps de la bétonnière, de sabots en un matériau plus résistant à l'usure que celui de l'hélice. La présence de ces sabots sur l'hélice augmente sa longévité. La fixation de la bride à l'arbre de commande au moyen de tiges permet d'augmenter la rigidité de l'organe travaillant et de prévenir le dépôt des constituants du mélange sur la bride. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble de la bétonnière avec un organe travaillant sous forme d'une hélice immobilisée sur une plaque - les figures 2 à 8 représentent divers modes de fixation de l'hélice sur la plaque - la figure 9 représente une vue d'ensemble de la bétonnière avec son organe travaillant sous forme d'une hélice fermée fixée sur la bride ; - la figure 10 est une vue en coupe suivant X-X de la figure 9 ;; - la figure 11 est une vue en coupe en long de l'organe travaillant exécuté sous forme d'une hélice fixée à la bride - les figures 12, 13, 14, 15, 16 représentent différents modes de réalisation de la bride. La béLonnière (figure 1) comporte un corps I à l'intérieur duquel est installée une traverse mobile 2 reliée par un accouplement 3 au moteur-réducteur 4. Sur la traverse 2 sont montés une pale 5 (figure 10), des raclettes 6,7 (figure 1) et des organes travaillants 8, 9 disposés à différentes distances de l'axe de rotation de la traverse 2. Pour charger les matières premières dans la bétonnière et pour en décharger le mélange fini, l'appareil comporte une tubulure de chargement 10 et une tubulure de déchargement 10' avec un obturateur 11 à secteurs commandé au moyen d'un vérin 12 (figure 10), par exemple un vérin pneumatique. La surface intérieure du corps 1 est revêtue d'un garnissage résistant à l'usure (non représenté). Chacun des organes travaillants 8, 9 (figure 1) est exécuté sous forme d'un support dans des orifices 13 (figure 2) duquel est fixée, suivant toute sa longueur, une hélice 14. Le support est réalisé sous forme d'une plaque 15 réunie à l'arbre de commande 16 (figure 5) au moyen d'une anse 17 (figure 1) et de tiges 18, 19 (figures 2,3). Les spires successives de l'hélice 14 (figure 3) peuvent être alternativement décalées en quinconce l'une par rapport à l'autre. Suivant un autre mode de réalisation de l'organe de travail 8, 9, la plaque 15 a une forme en V et l'hélice 14 est exécutée en deux sections coniques 20, 21 (figure 4) dont les sommets respectifs sont orientés l'un vers l'autre. La plaque 15 peut être installée à l'intérieur de l'hélice 14 qui est formée de deux sections cylindriques 22, 23 (figures 5, 6) dont chacune est fixée sur la plaque 15 par une spire disposée plus près de l'arbre de commande 16 directement accouplé à la plaque 15. La plaque 15 peut avoir une forme en S (figures 7, 8). La bétonnière revendiquée fonctionne de la manière suivante. Après la mise en marche du moteur-réducteur 4, le corps fixe 1 de la bétonnière reçoit, à travers la tubulure de chargement 10, les constituants du mélange qui sont activement brassés par les organes de travail 8, 9 qui se déplacent suivant un mouvement planétaire. Le déchargement des produits finis se fait à travers la tubulure 10 par l'ouverture de l'obturateur à secteurs 11 par le vérin pneumatique 12. Suivant un mode de réalisation, le support est réalisé sous forme d'une bride 24 à la périphérie de laquelle est montée une hélice 14 en boucle fermée (figures 9, 10, 11). La bride 24 peut être exécutée sous forme d'un tronc de cône (figure 12) dont la petite base est directement réunie à l'arbre de commande 15) Le support peut comporter des rainures en L 25 (figure 13) réalisées suivant sa périphérie pour la fixation de l'hélice 14 sur ledit support. La fixation de l'hélice en boucle fermée 14 à la bride 24 peut être réalisée également au moyen de crochets 26 montés radialement (figure 14) Pour augmenter la capacité d'amortissement de l'organe travaillant 8, 9, l'hélice fermée 14 est fixée à la bride 24 (figure 14) à au moins chaque deuxième spire. Pour prolonger la durée d'exploitation de l'organe travaillant 8, 9, l'hélice fermée 14 est munie de sabots 27 (figure 11) installés sur l'hélice fermée 14 du côté du fond 28 (figure 1) du corps 1 et fabriqués en matériau plus résistant à l'usure que celui de l'hélice 14. La bride 24 peut être fixée sur l'arbre de commande 16 au moyen de l'anse 29 sur laquelle sont fixées les tiges 30 (figure 15) séparées l'une de l'autre par un intervalle déterminé. Le support peut être installé excentriquement sur l'arbre de commande 16 (figure 16), grâce à quoi la zone de traitement par les organes travaillants 8, 9 est agrandie, ce qui assure un accroissement de l'intensité de brassage des constituants du mélange. Le fonctionnement de la bétonnière représentée sur les figures 9 à 16 est analogue à celui de la bétonnière représentée sur les figures 1 à 8. I1 convient de noter que pendant le brassage des constituants du mélange par les organes travaillants 8 et 9 à support sous forme d'une bride 24, il se créé un grand nombre de zones d'action de l'organe de travail sur les matières brassées. la bétonnière conçue conformément à l'invention, en comparaison des bétonnières connues de type analogue, permet de réduire de 1,8 à 2 fois la durée du brassage et de diminuer dans une même proportion la consommation d'énergie éléctrique. REVENDICATIONS 1. Betonnière comportant un corps (1) dans lequel est monté un arbre de commande vertical (16) portant des organes de brassage (8,9) dont chacun est réalisé sous forme d'une hélice (14) fixée à un support (15;24), caractérisée en ce que l'hélice (14) est fixée au support (15;24) suivant toute sa longueur. 2. Betonnière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'hélice (14) est fixée au support (15;24) à au moins chaque deuxième spire de ladite hélice. 3. Bétonnière suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le support est réalisé sous forme d'une plaque (15). 4. Bétonnière suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'hélice (14) est -réalisée en sections(20,21,22, 23) disposées suivant la longueur de la plaque (15) 5. Bétonnière suivant l'une des revendications 1, 2 et 4, caractérisée en ce que les spires successives de l'hélice (14) sont alternativement décalées en quinconce l'une par rapport à l'autre. 6. Bétonnière suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la plaque (15) a une forme en V et que l'hélice (14) est exécutée en deux sections coniques (20,21) dont les sommets sont orientés l'un vers l'autre. 7. Bétonnière suivant l'une des revendications 1,3, 4 et 5, caractérisée en ce que la plaque (15) est disposée à l'intérieur de l'hélice (14). 8. Bétonnière suivant l'une des revendication 3,4 et 5, caractérisée en ce que la plaque (15) a une forme en S. 9. Bétonnière suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le support est réalisé sous forme d'une bride (24) suivant la périphérie de laquelle est montée l'hélice (14). 10. Bétonnière suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la bride (24) est de forme conique. 11. Bétonnière suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le support (15,24) comporte des rainures en L (25) pour le montage de l'hélice (14) dans lesdites rainures. 12. Bétonnière suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le support (15;24) est muni de crochets (26) disposés radialement pour le montage de l'hélice (14) dans lesdits crochets. 13. Bétonnière suivant les revendications 9,10,11 et 12, caractérisée en ce que la bride (24) est montée excentriquement par rapport à l'axe de l'arbre de commande (16) 14. Bétonnière suivant l'une des revendications 9,10,11, 12 et 13, caractérisée en ce que la bride (24) est fixée sur l'arbre de commande (16) au moyen de tiges (29) espacées les unes des autres. 15. Bétonnière suivant l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que l'hélcie (14) est munie, du côté du fond (28) du corps (1), de sabots (27) constitués d'un matériau plus résistant à l'usure que le matériau de l'hélice (14).