Brevet FR2609257A1 — publié le 19880708

L'invention concerne le bâtiment et, plus parti- culièrement, un mélangeur pour la fabrication de béton à fibres. L'application la plus efficace de la présente invention se situe dans les différentes branches de la cons- truction industrielle et du génie civil, pour fabriquer le béton à fibres. En tant que fibres, on peut utiliser toute sorte de fibres, y compris, les fibres de verre. L'invention peut également trouver des applica- tions dans les industries chimique et alimentaire. Un des nouveaux matériaux de construction est le béton à fibres de verre dont l'utilisation permet dans cer- tains cas de réduire de plusieurs fois la consommation du béton et de l'acier et même d'exclure l'armature d'acier de certains éléments de construction. On peut fabriquer avec du béton à fibres, par exemple, les dalles de revêtement, les dalles d'enceintes de balcon, des éléments de canalisations techniques, le coffrage perdu des bâtiments monolithes, les revêtements et les enceintes des auvents, les blocs de ventilation, les ouvrages d'amélioration du sol, les dalles de plan- cher, les cloisons, les dalles de trottoir, les appuis de fenêtre, les panneaux de revêtement, etc. Cependant, bien qu'il existe une grande diver- sité de pièces en béton à fibres, leurs procédés de fabri- cation ne sont pas bien élaborés. Un des problèmes impor- tants concerne les propriétés physico-mécaniques des arti- cles en béton à fibres. Afin de les améliorer, on est obli- gé de former les articles en mélanges rigides à faible te- neur en eau, en maintenant, quand même, une homogénéité au malaxage du mélange comportant les fibres de verre sans mottage afin que toutes les fibres soient complètement en- veloppées de pâte de ciment. Il existe un mélangeur pour préparer des maté- riaux et des pâtes à haute viscosité qui comporte un ré- servoir cylindrique avec une enveloppe élastique placée à l'intérieur ménageant un espace rempli de gaz et un agita- teur entraîné en rotation autour de son axe vertical. L'agitateur est réalisé sous la forme de serpentins mon- tés rotatifs autour de leurs axes verticaux et disposés d'une façon excentrique par rapport à l'axe de symétrie du réservoir, le dispositif d'entraînement étant muni d'un mécanisme de déplacement cycloLdal des serpentins (certificat d'auteur U. R. S. S. N 893 560 B28C 5/16) L'inconvénient de ce mélangeur réside dans le fait qu'à cause des fortes contraintes de cisaillement entre l'agitateur tournant et l'enveloppe élastique se produisent des détériorations mécaniques et la destruc- tion des fibres, alors que la construction de l'agitateur n'assure pas une désagrégation intense des faisceaux de fibres et leur répartition régulière dans le volume du mélange. Outre cela, on observe un enroulement partiel des fibres sur les serpentins, ce qui ne permet pas d'ob- tenir un renforcement dispersé voulu du mélange. Outre cela, l'enveloppe élastique s'use rapidement à cause des charges abrasives dans le mélange. Le but de l'invention est de créer un tel mé- langeur pour la fabrication de béton à fibres dont l'or- gane de service présente une construction permettant une répartition régulière des fibres dans tout le volume du mélange, leur destruction étant exclus et l'homogénéité du mélange étant assurée. Le but est obtenu du fait que dans le mélangeur pour la fabrication de béton à fibres qui comporte un tam- bour de malaxage abritant un organe de service sous la forme des serpentins tournants montés rotatifs autour de leurs axes verticaux, le tambour de malaxage et l'organe de service étant montés mobiles l'un par rapport à l'au- tre, conformément à l'invention, les serpentins ont les mêmes pas et diamètre et sont répartis régulièrement sui- vant le diamètre du tambour de malaxage, les serpentins voisins tournant dans des sens opposés et la distance en- tre leurs axes verticaux étant inférieure à leur diamètre défini d'après la formule: d = 1,2D/(2n + 1) o D est le diamètre du tambour de malaxage, n est un nombre entier >3. La construction revendiquée de l'organe de ser- vice du mélangeur permet de malaxer régulièrement le mé- lange dans tout le volume du tambour de malaxage sans ap- parition de "zones mortes". La distance choisie entre les axes verticaux des serpentins assure l'engagement de leurs spires, ce qui permet de désagréger les faisceaux de fi- bres et de les répartir régulièrement dans le volume du mélange sans mottage. Cela assure l'homogénéité du mélan- ge. Dans une variante préférentielle de réalisation de l'invention, l'angle d'inclinaison de l'ondulation de chaque serpentin par rapport au plan perpendiculaire à son axe vertical est égal à 10 à 30 . Si l'angle d'inclinaison est inférieur à 10 , les fibres sont introduites dans le mélange lentement et le risque d'endommagement des fibres par suite du coince- ment des serpentins s'accroît. Si l'angle d'inclinaison est supérieur à 30 , le courant vertical du mélange augmente brusquement, ce qui exige une réduction du nombre de tours des serpentins et les fibres risquent de s'enrouler sur les serpentins. Conformément à une des variantes de construc- tion, selon l'invention la partie d'extrémité inférieure de chaque serpentin est réalisée sous forme d'un cône dont le sommet est dirigé vers le fond du tambour. La forme revendiquée de la partie d'extrémité inférieure du serpentin interdit l'enroulement des fibres sur les serpentins. Dans une autre variante d'exécution de l'inven- tion, la longueur de la partie d'extrémité conique infé- rieure de chaque serpentin est égale à (0,1 à 0,2)t o t est le pas d'une ondulation du serpentin. Ceci permet de réduire la force de frottement entre le fond du tambour de malaxage et le mélange, l'en- roulement des fibres sur les serpentins étant exclu. Il est utile que la partie d'extrémité conique inférieure de chaque serpentin se trouve à une distance de son axe vertical égale à la moitié de son diamètre. Une telle disposition de l'extrémité du serpen- tin exclut également l'enroulement des fibres sur les ser- pentins. 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 ti- tre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la Figure 1 représente une vue d'ensemble du mélan- geur en service, - la Figure 2 représente la vue d'ensemble du mélan- geur au moment du déchargement du mélange du tambour de malaxage, - la Figure 3 représente schématiquement l'organe de service du malaxeur, - les Figures 4, 5 représentent les variantes d'exé- cution de l'organe de service avec un nombre variable de serpentins, - la Figure 6 représente un serpentin de l'organe de service. Le mélangeur comporte un cadre 1 (Figures 1, 2) dans la partie inférieure duquel, est monté dans des en- roulements de glissement, un mécanisme rotatif 2 avec un levier 3 et un moyen de fixation 4. Le mécanisme rotatif 2 porte un tambour de malaxage 5 avec un dispositif 6d'en- trainement en rotation par rapport à l'axe vertical N-N (Figure 3). Le malaxage du mélange dans le tambour 5 se fait à l'aide d'un organe de service 7 réalisé sous la forme de serpentins 8 tournant par rapport à leurs axes verticaux 0-O (Figure 6) installés régulièrement suivant le diamètre D du tambour 5 (Figures 3 à 5). La rotation des serpentins 8 se fait à l'aide d'un entraînement 9 (Figures 1, 2) de façon que les serpentins 8 voisins tour- nent dans des sens opposés. Les serpentins 8 ont le même pas t (Figure 6) et le même diamètre d qu'on détermine suivant la formule: d = 1,2D/(2n + 1), oa D est le diamètre du tambour de malaxage; n est un nombre entier > 3. La distance entre les axes verticaux 0-0 des serpentins 8 est choisie inférieure à leur diamètre d. L'angle d'inclinaison de la spire de chaque serpentin 8 par rapport au plan perpendiculaire à son axe vertical 0-0 est égal à 10 à 30 . Le bout inférieur de chaque serpentin 8 a une forme conique (Figure 6), le sommet du cône étant dirigé vers le fond du tambour 5. La longueur 1 de la partie d'extrémité infé- rieure conique de chaque serpentin 8 est égale à (0,1 à 0,2)t. La partie d'extrémité inférieure conique de chaque serpentin 8 est disposée à une distance de son axe vertical 0-0 égale à la moitié de son diamètre d. La partie supérieure du cadre 1 porte un méca- nisme élévateur 10 (Figure 1, 2) qui porte par l'intermé- diaire d'un câble 1il l'organe de service 7 et qui est ma- nipulé à la main à l'aide d'un volant 12 par l'intermé- diaire d'une transmission à chaîne 13 ou d'un entraînement électromécanique (non représenté sur le dessin). Le mélangeur fonctionne de la façon suivante. Avant de procéder au travail, on tourne le vo- lant 12 et à l'aide de la transmission à chalne 13 et du c&ble 11 on monte l'organe de service 7. Le tambour 5 est immobilisé en position de service par le moyen de fixation 4 et on y charge le liant, la charge et l'eau. A l'aide du mécanisme élévateur 10, on descend dans le tambour 5 l'or- gane de service 7, on le fixe en position de service et on met en marche simultanément son entraînement 9. On met en marche l'entrainement 6 du tambour 5 et celui-ci commence à tourner. Après un prémalaxage du mélange du- rant 46s, on y rajoute les fibres. Au bout de 1,5 à 2 mn, on retire l'organe de service 7 du tambour 5 (en débran- chant au préalable les entraînements 6, 9 du tambour 5 et de l'organe de service 7 et en débloquant le moyen de fixation 4). Ensuite, à l'aide du mécanisme 2, on renver- se le tambour 5, on décharge le mélange préparé (Figure 2) et on remet le tambour 5 en position initiale. Afin d'éviter le collage du mélange aux parois du tambour 5 (Figures 4, 5), le nombre de serpentins de l'organe de service 7 est choisi impair (2n + 1) et le sens de rota- tion des serpentins 8 extrêmes est inverse du sens de ro- tation du tambour de malaxage 5. La condition n > 3 est adoptée afin d'accroître la composante horizontale du dé- placement du mélange et d'intensifier le malaxage du mé- lange pour augmenter le rendement du mélangeur. Par exem- ple, pour un diamètre D du tambour malaxeur égal à 800 mm (D = 800 mm) et pour n = 4, le nombre de serpentins est égal à (2n + 1) = 9 et d = 1,2 x 800/9 = 106 mm. Pour un même diamètre D du tambour de malaxage et par n = 5, le nombre de serpentins 8 est égal à (2n + 1) = 11 et d = 1,2 x 800/11 = 87 mm. Le diamètre optimal d des serpentins 8 est choi- si compte tenu des paramètres des fibres utilisés. Un rôle important est joué par la vitesse de ro- tation des serpentins 8. En fonction du pourcentage de ren- forcement par des fibres et du diamètre d du serpentin 8, la vitesse de rotation des serpentins 8 se trouve comprise entre 450 et 1.oo000 tr/mn. Aux vitesses inférieures, on observe une désagrégation incomplète des faisceaux de fibres qui dégrade la qualité du mélange. Les défauts du produit fini apparus dans ce cas réduisent sa résistance en sous employant les capacités du renforcement par dis- persion. Dans une des variantes de la construction se- lon l'invention, le tambour malaxeur 5 est monté fixe et l'organe de service 7 est installé avec une possibilité de rotation par rapport à l'axe N-N du tambour 5. REVENDICATIONS 1. Mélangeur pour la fabrication de béton à fibres qui comporte un tambour de malaxage (5) abritant un organe de servie (7) sous la forme de serpentins (8) montés rotatifs autour de leurs axes verticaux (0-0), alors que le tambour de malaxage (5) et l'organe de ser- vice (7) sont montés mobiles l'un par rapport à l'autre, caractérisé par le fait que les serpentins (8) ont les mêmes pas (t) et diamètre (d) et sont installés réguliè- rement suivant le diamètre (D) du tambour de malaxage (5), les serpentins (8) voisins tournant dans des sens opposés et la distance entre leurs axes verticaux (0-0) étant in- férieure à leur diamètre (d) déterminé suivant la formule: d = 1,2D/(2n + 1), o D est le diamètre du tambour de malaxage (5); n est un nombre entier / 3. 2. Mélangeur pour la fabrication de béton à fi- bres, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que l'angle d'inclinaison de la spire de chaque serpentin (8) par rapport au plan perpendiculaire à son axe vertical (0-0) est compris entre 10 et 300. 3. Mélangeur pour la fabrication de béton à fi- bres, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie d'extrémité inférieure de chaque serpentin (8) a une forme conique et que le sommet du cô- ne est dirigé vers le fond du tambour (5). 4. Mélangeur pour la fabrication de béton à fi- bres, conformément à la revendication 3, caractérisé par le fait que la longueur (1) de la partie d'extrémité infé- rieure conique de chaque serpentin (8) est égale à (0,1 à O,2)t, ou t est le pas de l'ondulation du serpentin (8). 5. Mélangeur pour la fabrication de béton à fi- bres, conformément aux revendications 3, 4, caractérisé par le fait que la partie d'extrémité inférieure conique de chaque serpentin (8) est disposée à une distance de son axe vertical (0-0) égale à la moitié de son diamètre (d).