Brevet FR2594710A1 — publié le 19870828

La présente invention concerne les équipements utilisés en particulier dans l'industrie du bâtiment et le génie civil et a notamment pour objet un malaxeur destiné en particulier à la fabrication de mélanges et de solutions. Ce malaxeur peut être utilisé en outre dans l'industrie chimique, alimentaire, ainsi que dans d'autres branches de l'économie. A l'heure actuelle, on connaît des malaxeurs utilisés dans différentes branches de l'industrie et qui comportent habituellement un corps muni d'ouvertures ou de tubulures de chargement et de déchargement, et des organes de travail. Comme organes de travail, on utilise des arbres flexibles arqués ou des agitateurs à palettes reliés à un moteur par l'intermédiaure d'un mécanisme biétagé à engrenages et leviers, d'un arbre d'entraînement, de systèmes de roues dentées. Toutefois, la conception de ces malaxeurs est compliquée par le grand nombre d'éléments constitutifs et leurs organes de travail s'usent rapidement sous l'action des charges importantes, surtout en cas d'utilisation dans le génie civil. On connaît aussi un malaxeur comportant un corps muni d'une tubulure de chargement et d'une tubulure de décharge- ment, et des organes de travail en arc de cercle constitués par des tiges enroulées en forme de ressort cylindrique et fixées par leurs extrémités à des arbres d'entrainement (cf., par exemple, certificat d'auteur soviétique n 903131, cl. B 28 C 5/16). Dans ce malaxeur, les organes de travail sont montés dans ledit corps en une rangée disposée suivant sa longueur. Cependant, le malaxage effectué par les ressorts cylindriques disposés de cette façon n'est pas suffisamment énergique par suite du petit nombre de zones d'action des organes de travail sur les matériaux à malaxer, dû à l'impossibilité de mélanger toute la masse de ces matériaux se trouvant au-dessus de l'organe de travail. On s'est donc proposé de mettre au point un malaxeur dans lequel les organes de travail seraient exécutés et disposés dans le corps du malaxeur de manière à former le plus grand nombre possible de zones d'action des organes de travail sur les matériaux dans toute leur masse, et à favoriser ainsi l'intensification du processus d'agitation. Ce problème est résolu à l'aide d'un malaxeur comportant un corps muni d'une tubulure de chargement et d'une tubulure de déchargement, et des organes de travail O10 en arc de cercle constitués par des tiges enroulées en forme de ressorts cylindriques et fixées par leurs extrémités à des arbres d'entraînement, caractérisé, selon l'invention, en ce que les organes de travail sont montés dans ledit corps l'un au- dessus de l'autre, chaque organe de travail disposé en haut étant d'un diamètre inférieur à celui de l'organe de travail disposé en bas et étant enroulé dans le sens opposé, lesdits organes de travail pouvant être disposés l'un au-dessus de l'autre d'une manière concentrique et dans un même plan, ou bien dans des plans mutuellement perpendiculaires. Une telle réalisation et une telle disposition des organes de travail l'un par rapport à l'autre permettent de créer dans les zones de rapprochement de ces organes de forts courants turbulents des matériaux dans toute leur masse. Les courants de matériaux ainsi engendrés entraînent même les particules de matériaux de grandes dimensions se trouvant dans le fond du corps du malaxeur et les maintiennent en état de suspension dans la zone d'action des organes de travail. En conséquence, toutes les particules subissent la compression par les surfaces latérales des spires dans des volumes convergents cunéiformes et se fragmentent, ce qui contribue à l'amélioration de la qualité du mélange obtenu. Selon l'invention, les organes de fixation des organes de travail aux arbres d'entraînement sont disposés sous un angle par rapport à-leurs axes, les sommets des angles d'inclinaison desdits organes de fixation par rapport auxdits axes des arbres d'entraînement étant orientés dans un même sens. De ce fait, les organes de travail effectuent un mouvement spatial complexe, mélangeant ainsi énergiquement les constituants du mélange entre eux; il se produit en même temps un effet d'agitation vibratoire à une fréquence de vibrations forcées égale à la fréquence de rotation des arbres d'entraînement. I1 est avantageux de monter dans l'organe de travail de plus grand diamètre un organe de travail auxiliaire enroulé dans le sens opposé et pouvant tourner en sens contraire de la rotation de l'organe de travail principal. Dans ce cas, pour assurer la totation de l'organe de travail principal et de l'organe de travail auxiliaire en sens mutuellement contraire, les organes de fixation de ceux-ci aux arbres d'entraînement sont formés de deux palier montés l'un dans l'autre, le palier extérieur de l'un des organes de fixation étant monté librement sur l'arbre d'entraînement et étant relié à l'extrémité de l'organe de travail principal, et son palier intérieur étant fixé sur l'arbre d'entrainement et étant relié à l'extrémité de l'organe de travail auxiliaire, tandis que le palier extérieur de l'autre organe de fixation est relié à l'autre extrémité de l'organe de travail principal et est fixé à l'arbre d'entraînement, le palier intérieur étant relié à l'autre extrémité de l'organe de travail auxiliaire et étant monté librement sur l'arbre d'entraînement. Un tel mode de réalisation de l'organe de travail permet d'intensifier le processus de malaxage grâce à l'augmentation du nombre de zones d'action, résultant de la création de mouvements complexes à contresens des courants de matériaux à mélanger, ce qui assure l'obtention des courants turbulents puissants et entraine des masses importantes de matériaux à mélanger dans le processus de mélange. Il est avantageux que tant l'organe de travail principal que l'organe de travail auxiliaire soient munis de palettes disposées extérieurement et intérieurement, lesdites palettes étant disposées d'une manière mutuellement perpendiculaire, ce qui exclut la formation de zones de stagnation et d'améliorer la vitesse et la qualité du malaxage. Au moins l'un des organes de travail peut être formé d'un ressort cylindrique de diamètre sensiblement inférieur au diamètre d'enroulement dudit organe. En outre, au moins l'un des organes de travail peut être composite, en étant consituté de sections distinctes reliées entres elles, les sens d'enroulement des sections mutuellement voisines étant de sens contraires. Ceci permet également d'intensifier le processus de malaxage grâce à la création d'un grand nombre de contre-courants du matériau à mélanger par un organe de travail. Suivant l'invention, les spires des organes de travail sont de forme elliptique ou polyédrique, ce qui augmente la rigidité des organes de travail. La section transversale des spires des organes de travail peut être en forme d'U orienté par son creux vers son axe, ou de forme rectangulaire, ce qui contribue également à l'augmentation de la rigidité des organes de travail. Ainsi, le malaxeur dont les organes de travail sont disposés et exécutés de la manière décrite permet d'intensifier le processus de malaxage, d'améliorer la qualité du mélange, d'améliorer les conditions de la fabrication et de l'entretien du malaxeur. 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 annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un malaxeur dans lequel les organes de travail sont disposés d'une manière concentrique; - la figure 2 montre un malaxeur analogue à celui de la figure 1 mais dans lequel les organes de travail se trouvent dans des plans mutuellement perpendiculaires; - la figure 3 illustre le mode de réalisation dans lequel l'un des organes de travail est associé à un organe de travail auxiliaire; - la figure 4 montre la disposition des palettes sur l'organe de travail principal et sur l'organe de travail auxiliaire; - la figure 5 illustre la disposition des organes de fixation des organes de travail sous un angle par rapport à l'axe des arbres d'entraînement (un seul organe de travail étant représenté sur cette figure à titre d'exemple); - la figure 6 illustre une disposition analogue à celle de la figure 5, dans le cas o des palettes sont fixées sur l'organe de travail; - la figure 7 représente une variante de réalisation de l'un des organes de travail; - la figure 8 représente une autre variante de réalisation de l'un des organes de travail; - la figure 9 montre le mode de réalisation dans lequel l'un des organes de travail est constitué de sections; - les figures 10 à 12 illustrent divers mode de réalisation des spires des organes de travail; - la figure 13 montre un organe de travail constitué d'une tige dont la section transversale est en U; - la figure 14 est une vue en coupe transversale d'une spire de l'organe de travail représenté sur la figure 13; - la'figure 15 montre une tige d'organe de travail à section transversale rectangulaire. Le malaxeur comporte un corps 1 (figures 1 et 2) muni d'une tubulure de chargement 2 et d'une tubulure de déchargement 3 et des organes de travail 4 et 5 en forme d'arc de cercle logés dans le corps du malaxeur et constitués d'une tige enroulée en forme de ressort cylindrique. Les organes de travail 4 et 5 sont fixés par leurs extrémités sur des arbres d'entraînement 6, 7 et 8, 9, respectivement. Les arbres 5, 7, 8 et 9 sont mis en rotation par une commande montée sur le corps 1 et comprenant par exemple, comme connu en soi, un moteur électrique 10 et un réducteur 11 relié aux arbres 6, 7, 8, 9. La tubulure de chargement 2 peut être disposée soit dans la partie centrale du corps 1 comme montré sur les figures 3 à 8, soit dans sa partie périphérique comme montré sur les figures 1, 2. Les organes de travail 4 et 5 sont montés dans le corps 1 l'un au-dessus de l'autre, sont enroulé en forme de ressort cylindrique et sont de diamètre différent,l'organe de travail supérieur 5 étant d'un plus petit diamètre que l'organe de travail inférieur 4 et étant enroulé dans le sens contraire. Les organes de travail 4 et 5 peuvent être montés l'un au-dessus de l'autre d'une manière concentrique et dans un même plan, comme montré sur la figure 1, ou dans des plans mutuellement perpendiculaires comme montré sur la figure 2. Les organes 12 de fixation des organes de travail 4 et 5 aux arbres d'entraînement 6, 7 et 8, 9 sont d'une conception connue quelconque et peuvent être disposés soit dans un plan horizontal comme montré sur les figures 1 et 2, soit sous angle -Y par rapport aux axes desdits arbres, comme représenté sur les figures 5 et 6. Sur les figures 5 et 6, les sommets des angles d'incli- naison des organes 12 de fixation des organes de travail par rapport aux axes des arbres d'entraînement sont orientés dans un même sens. Dans l'organe de travail 4 de plus grand diamètre (figures3, 4), est monté un organe de travail auxiliaire 13 consitué par une tige enroulée en forme de ressort cylindrique. L'organe de travail auxiliaire 13 est enroulé dans le sens opposé au sens d'enroulement de l'organe de travail principal 4 et peut tourner dans le sens opposé à celui de la rotation de l'organe de travail 4. Pour permettre la rotation de l'organe de travail principal 4 et de l'organe de travail auxiliaire 13 en sens mutuellement contraires, les organes 14 et 15 de fixation de ceux-ci aux arbres d'entraînement 6, 7 sont constitués respectivement de deux paliers lisses (à glissement) 16 et 17 montés l'un dans l'autre. Dans l'organe de fixation 14, le palier extérieur 16 est monté librement sur l'arbre d'entraînement 6 et est relié à l'extrémité de l'organe de travail principal 4, tandis que le palier intérieur 17 est fixé à l'arbre d'entraînement 6 et est relié à l'extrémité de l'organe de travail auxiliaire 13. Dans l'organe de fixation 15, le palier extérieur 16 est relié à l'autre extrémité de l'organe de travail principal 4 est fixé à l'arbre d'entraînement 7, tandis que le palier intérieur 17 est relié à l'autre extrémité de l'organe de travail auxiliaire 13 et est monté librement sur l'arbre d'entraînement 7. Tant l'organe de travail principal 4 (figure 4) que l'organe de travail auxiliaire 13 sont munis de palettes 18 et 19, respectivement. Les palettes 18 sont disposées extérieurement à l'organe de travail principal 4, tandis que les palettes 19 sont disposées intérieurement à l'organe de travail auxiliaire 13. Les palettes 18 et 19 des organes de travail 4 et 13 sont mutuellement perpendiculaires. Au besoin, on peut aussi disposer des palettes 19 sur les organes de travail 4 ou 5, comme montré sur la figure 6. En tant que tige constituant les organes de travail 4 ou de la figure 5, on peut utiliser un ressort cylindrique 20 dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre d'enroulement de cet organe de travail. I1 convient de noter qu'on peut entourer d'un ressort cylindrique 21 n'importe lequel des organes de travail 4 et 5 de la manière indiquée sur la figure 8. Les organes de travail 4 et 5 (ou l'un deux) peuvent être composites, comme représenté sur la figure 9, en étant consitués de sections distinctes 22 assemblées entre elles d'une manière connue appropriée, par exemple par boulonnage. Les sections 22 mutuellement voisines sont enroulées dans des sens mutuellement contraires. Un tel mode de réalisation des organes de travail permet de réaliser rapidement les opérations de réparation par remplacement des sections usées et de prolonger ainsi la durée de service des malaxeurs. De plus, il permet d'utiliser de tels malaxeurs pour la préparation de mélanges et de solutions à partir de matériaux des plus variés. Comme on l'a déjà mentionné, chacun des organes de travail 4 et 5 est enroulé en forme de ressort cylindrique, les spires 23 des organes de travail étant de forme elliptique (forme A) comme montré sur la figure 10, ou de forme polygonale, par exemple triangulaire B comme montré sur la figure 11, ou encore de forme quadrangulaire B' comme montré sur la figure 12. En section transversale, les spires 23 des organes de travail 4 et 5 peuvent être rondes, comme montré sur les figures 10 à 12, ou en forme d'U orienté par son creux vers l'axe de l'organe de travail, comme montré sur les figures 13, 14, ou encore en forme de rectangle, comme montré en C sur la figure 15. De telles formes des spires des organes de travail permettent de diminuer les tensions dans ces dernières grâce à la diminution du moment de résistance de la section transversale de la spire par rapport aux axes perpendiculaires à la ligne médiane de l'organe de travail et élève sa rigidité en torsion. Le malaxeur proposé fonctionne de la manière suivante. Les matériaux à mélanger sont introduits dans le corps 1 (figures 1,2) à travers la tubulure de chargement 2. Les organes de travail 4 et 5 sont mis en rotation par le moteur électrique 10. Pendant leur rotation, grâce à leur enroulement en sens contraires et à la différence de leurs diamètres, ils mélangent énergiquement les matériaux en formant un grand nombre de contre-courants dans toute la masse des matériaux à mélanger. De plus, le fait que les organes de travail 4 et 5 soient disposés l'un au dessus de l'autre exclut le risque d'accumulation de fractions de matériaux de trop grandes dimensions sur le fond du corps 1, du fait que ces dernières se trouvent en état de suspension sous l'action continue des organes de travail et se fractionnent sous l'action des forces de compression exercées par les surfaces latérales des spires pendant leur rotation. Lorsque les organes de travail 4, 5, 13 sont exécutés et fixés conformément aux figures 3 à 15, ils effectuent un mouvement spatial complexe et mélangent énergiquement les constituants du mélange. En même temps, il se crée un effet d'agitation vibratoire à une fréquence de vibrations forcées qui est égale à la fréquence de rotation des arbres d'entraînement, ce qui permet d'éviter la formation d'une zone de stagnation centrale et d'améliorer ainsi la qualité du malaxage. Le produit fini est déchargé à travers la tubulure de déchargement 3. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Malaxeur comportant un corps (1) muni d'une tubulure de chargement (2) et d'une tubulure de déchargement (3) et des organes de travail (4 et 5) en forme d'arc de cercle, disposés dans le corps (1) et constitués de tiges enroulées en forme de ressort cylindrique et fixées par leurs extrémités à des arbres d'entraînement (6,7) et (8,9), respectivement, caractérisé en ce que les organes de travail (4 et 5) sont montés dans le corps (1) l'un au-dessus de l'autre, l'organe de travail supérieur (5) étant de plus petit diamètre que celui de l'organe inférieur (4) et étant enroulé en sens contraire de ce dernier. 2. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de travail (4 et 5) sont disposés l'un au- dessus de l'autre d'une manière concentrique et dans un même plan. 3. Malaxeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par des organes (12) de fixation des organes de travail (4 et 5) aux arbres d'entraînement (6,7) et (8,9), lesdits organes de fixation étant inclinés sous un angle par rapport aux axes des arbres d'entraînement respectifs, et les sommets desdits angles d'inclinaison des organes de fixation (12) étant orientés dans un même sens. 4. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de travail (4 et 5) sont disposés l'un au- dessus de l'autre dans des plans respectifs mutuellement perpendiculaires. 5. Malaxeur selon d'une des revendications 1,2 et 4, caractérisé en ce que, dans l'organe de travail (4) de plus grand diamètre, est monté un organe de travail auxiliaire (13) enroulé en sens contraire de l'organe de travail (4) et pouvant tourner en sens contraire de la rotation de il l'organe de travail (4). 6. Malaxeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour permettre la rotation en sens contraire de l'organe de travail (4) et de l'organe de travail auxiliaire (13), les organes (14 et 15) de fixation de ceux-ci aux arbres d'entraînement respectifs sont formés chacun de deux paliers (16 et 17) montés l'un dans l'autre, le palier extérieur (16) de l'organe de fixation (14) étant monté librement sur l'arbre d'entraînement (6) et étant relié à une extrémité de l'organe de travail (4), et le palier intérieur (17) de l'organe de fixation (14) étant fixé à l'arbre d'entraînement (6) et étant relié à une extrémité de l'organe de travail auxiliaire (13), tandis que le palier extérieur (16) de l'autre organe de fixation (15) est relié à l'autre extrémité de l'organe de travail (4) et est fixé à l'arbre d'entraînement (7) et que le palier intérieur (17) est relié à l'autre extrémité de l'organe de travail auxiliaire (13) et est monté librement sur l'arbre d'entraînement (7). 7. Malaxeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que tant l'organe de travail (4) que l'organe de travail auxiliaire (13) sont munis de palettes respectives (18 et 19) disposées respectivement extérieurement et intérieurement auxdits organes de travail et orientées suivant des directions respectives mutuellement perpendiculaires. 8. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des organes de travail est formé d'un ressort cylindrique (2) de diamètre sensiblement plus petit que le diamètre d'enroulement de cet organe. 9. Malaxeur selonla revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des organes de travail est consitué de sections distinctes (22) réunies entre elles, les sections (22) mutuellement voisines étant enroulées en sens contraires. 10. Malaxeur selon l'une des revendications 1,2,4,5 et 9, caractérisé en ce que les spires (23) des organes de travail sont en forme d'ellipse (A) ou polyédrique (B). 11. Malaxeur selon l'une des revendications 1,2,4,5,9 et 10, caractérisé en ce que les spires (23) des organes de travail sont de section transversale en forme d'U dont le creux est orienté vers l'axe de l'organe de travail. 12. Malaxeur selon l'une des revendications 1,2,4,5,9 et 10, caractérisé en ce que les spires (23) des organes de travail sont de section transversale rectangulaire (C).