Brevet FR2632563A1 — publié le 19891215

L'invention a pour objet une machine préexpanseuse destinée à l'expansion des particules plastiques telles que les particules en polystyrène. Ces particules de polystyrène peuvent être utilisées dans notamment l'emballage comme moyens de calage ou dans l'industrie du bâtiment. Ladite machine permet de détecter le début de moulage de la matière. Les particules de polystyrène expansible qui se présentent sous diverses formes, sont constituées de polystyrène à l'intérieur duquel est emprisonné un gaz. Par exposition des particules à la chaleur, le polystyrène ramollit et le gaz se dilate, provoquant l'augmentation de leur volume. Cette transformation, appelée expansion, peut s'appliquer jusqu'à quatre fois aux mêmes particules, en fonction de leur utilisation ultérieure. C'est pour ses propriétés de compressibilité, d'élasticité, d'absorption des chocs et de légèreté que le polystyrène expansé ainsi obtenu est utilisé comme notamment matériau de calage et d'emballage ou par exemple dans l'industrie du bâtiment. On connait déjà des dispositifs pour expanser les particules de polystyrène expansible. Ceux-ci sont généralement constitués d'un cylindre à l'intérieur duquel on amène les particules de polystyrène et de la vapeur d'eau. -Il est nécessaire dtagiter, en permanence, les particules à l'intérieur du cylindre pour les empêcher de se coller entre-elles et de mouler. Cette éventualité constitue le risque (danger) principal des expanseurs actuels. Les causes sont multiples : cela peut provenir d'un brassage non uniforme à l'intérieur de la chambre d'expansion, d'un défaut d'évacuation ou bien d'une suralimentation en matière à traiter par rapport au débit de l'expanseur ou bien d'une panne secteur. Le moulage entraine la perte des particules moulées qui deviennent inutilisables et l'arrêt de la production. Il faut alors nettoyer le cylindre d'expansion afin de redémarrer la production. Pour cela, il est nécessaire d'attendre le refroidissement de l'expanseur, déposer les éléments permettant l'accès au cylindre et ensuite s'attaquer au nettoyage proprement dit. Le temps qui s'écoule entre le moulage et le nettoyage rend ce dernier plus difficile car les particules se durcissent en refroidissant et elles se trouvent en pression à l'intérieur du cylindre car elles ont tendance à s'expanser alors que le volume d'expansion est constant et déjà saturé. De plus, dans la conception actuelle des expanseurs, l'accès au moule n'est que partiel et se situe soit, dans la partie basse, soit, dans la partie haute du cylindre d'expansion.C'est en général dans la partie basse que le moule est le plus dense, à cause du début d'expansion des particules et de la chaleur qui y est plus intense car elle est introduite par le bas. Toutes ces manipulations demandent un temps considérable et entrainent un arrêt inacceptable de la production. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un type d'expanseur particulier équipé de dispositifs permettant la détection d'un début de moulage et l'action sur ce dernier afin de l'empêcher de devenir définitif. L'état de la technique peut être défini par les brevets suivants - FR-A-2.173.963 : ce brevet décrit une machine préexpanseuse qui comprend en un seul corps une chambre de préexpansion reliée à un ensemble réchauffeur d'eau, avec interposition entre cette chambre de préexpansion et cet ensemble réchauffeur, d'une cloison perforée permettant à la vapeur de passer directement de l'ensemble réchauffeur dans ladite chambre. - FR-A-2.576.028 : ce brevet décrit une conduite d'évacuation de vapeur munie d'un clapet de réglage et un trop-plein de particules est prolongé par un canal d'évacuation de particules orienté vers le bas et comprenant un sas d'extraction de particules 11 disposé en dessous du tropple in. - FR-A-2.112.374 : ce brevet décrit un dispositif qui comprend * un premier élément cylindrique tubulaire muni de plaques d'obturation terminales dont l'une comporte une ouverture des moyens liés audit élément tubulaire pour soutenir et faire tourner cet élément autour d'un axe * un deuxième élément tubulaire cylindrique entourant, avec un espace de séparation, ledit premier élément tubulaire et formant un espace annulaire avec cet élément * une pluralité de conduites de fluide disposées et maintenues à l'intérieur dudit espace annulaire, chacune desdites conduites comportant une ou plusieurs buses pénétrant dans ledit deuxième élément tubulaire * des moyens pour faire circuler un fluide chauffant dans lesdites conduites de fluide * des moyens pour l'introduction desdites perles dans ledit premier élément tubulaire * des moyens pour faire tourner lesdits premier et deuxième éléments tubulaires pendant que ledit fluide chauffant circule dans ledit premier élément tubulaire, auquel cas lesdites perles gonflent en des particules polymères expansées et * des moyens pour l'évacuation des particules de polymères expansées hors dudit premier élément tubulaire. - FR-A-2.108.924 : l'expanseur pour polystyrène expansible comporte, sur au moins une de ses parois sur laquelle on fait arriver la vapeur à une température et une pression convenables pour l'expansion, un nombre d'ouvertures d'admission de la vapeur qui peut être varié, ces ouvertures étant telles que la température et la pression de la vapeur soient conservées après l'admission. .De maniere à résoudre ces problèmes de moulage, la machine selon l'invention est équipée d'un moyen faisant office de détecteur de début de moulage, de moyens de sécurité pour stopper le début de moulage. Le moyen faisant office de sécurité est un détecteur d'intensité qui mesure la surintensité absorbée par le motoréducteur qui est monté sur l'arbre de l'agitateur. Ledit agitateur assure un brassage homogène et maximum grâce à des bras qui sont formés par des tubes qui forment des demi ellipses, chaque demi ellipse est'formée par un tube. Le grand axe de l'ellipse tubulaire est monté solidaire de l'arbre d'entraînement de l'agitateur. Le grand axe de chaque ellipse forme un angle avec ledit arbre d'entrainement et chaque bras ellipse est monté le long de l'arbre d'entraînement en suivant une hélice fermée en joignant les insertions successives des bras# de l'agitateur. La forme spécifique de l'agitateur amplifie le couple résistant. Les moyens de sécurité, pour stopper le début de moulage, réside dans le fait que, dès la détection par le détecteur du début de moulage, ils entraînent - l'arrêt de l'amenée de la matière, - l'arrêt du chauffage, - l'action automatique de l'ouverture d'une goulotte montée sur charnières ouvrant partiellement le cylindre d'expansion, - l'injection d'eau à l'intérieur et sur toute la hauteur du cylindre d'expansion, - l'action d'un signal d'alarme sonore et/ou lumineux. L' action automatique de l'ouverture d'une goulotte ouvrant partiellement le cylindre d'expansion peut être commandée par ledit détecteur qui commande une gâche électrique. L'action automatique de l'ouverture de la goulotte peut être également purement mécanique. Dans ce mode de réalisation la goulotte est maintenue fermée par des broches qui ssnt engagées par gravité dans des encoches, sous l'effet de la pression, dès le début du moulage, la goulotte monte et dégage les broches des encoches ce qui ouvre ledit cylindre d'expansion. Le détecteur commande également une électrovanne qui ouvre l'arrivez d'eau qui, par une canalisation et plusieurs entrées dans le cylindre, va refroidir rapidement les particules. Le détecteur commande également le moteur qui, par l'intermédiaire d'un moyen tel qu'une vis sans fin, fait entrer le produit dans le cylindre d'expansion. Ladite goulotte, qui est montée articulée sur le cylindre d'expansion, a une forme demi cylindrique qui épouse, en partie, le cylindre, notamment au niveau d'une fenêtre qui permet l'évacuation des particules expansées. Ladite fenêtre est disposée dans la partie supérieure du cylindre. Un volet de réglage permet de faire varier l'ouverture de la fenêtre et de régler ainsi la taille des particules expansées qui restent plus ou moins longtemps dans le cylindre d'expansion. Ledit volet est manoeuvré à l'aide d'un bouton qui est fixé à l'extrémité d'une tige et dont l'extrémité est solidaire dudit volet. Ladite goulotte est mise en place sur la fenêtre d'expulsion des particules expansées, elle se poursuit le long de l'axe longitudinal et forme, au niveau du bas du cylindre, un coude cylindrique tourné vers l'extérieur. Ladite goulotte forme ainsi un moyen de sécurité agissant comme une soupape et comme une conduite d'évacuation des particules expansées. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent un mode de réalisation préféré selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 est une vue en coupe de la machine selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique, vue en perspective de la machine. La figure 3 est une vue extérieure de la machine vue en perspective avec sa goulotte en place sur le cylindre expanseur et en trait mixte la goulotte ouverte et dégagée du cylindre. La figure 4 est une vue selon la figure 3 mais où la goulotte est montée par des broches sur des encoches solidaires du cylindre, l'éjection de la goulotte est, dans ce mode de réalisation, purement mécanique. La figure 5 est une vue de détail de l'agitateur avec, en traits mixtes, le cylindre. La machine préexpanseuse selon l'invention se compose d'un cylindre 1 qui fait office de chambre d'expansion. Ce cylindre dispose d'une ouverture en forme de fenêtre 2 sur sa hauteur. Au niveau de cette ouverture 2 est mise en place une goulotte articulée amovible 3 qui vient former ladite ouverture 2 en venant épouser la forme du cylindre 1. La fenêtre 2 peut avoir son ouverture réglée par un volet de réglage 4 qui peut se déplacer verticalement au moyen d'une tige 5 et d'un bouton de manoeuvre 6. Le réglage de l'ouverture de la fenêtre 2 permet de régler la taille des particules 7 qui restent plus ou moins longtemps dans le cylindre d'expansion. La goulotte 3 se poursuit par une conduite 8 d'évacuation qui éjecte les particules expansées, hors de la machine. Une canalisation d'eau 9 reliée à une électrovanne 10 normalement fermée, vient déboucher à l'intérieur du cylindre 1, en plusieurs points 11, 12, 13, 14 qui sont échelonnés en hauteur. Le cylindre 1 qui est fermé sur le haut par un disque se prolonge vers le bas par un tronc de cône 15. Ce dernier comprend en son milieu un premier disque perforé amovible 16 qui constitue la base de la chambre d'expansion et, à son extrémité, un disque 17 servant de couvercle de fond. Le volume réservé entre les deux disques 16, 17 permettant de récupérer les condensats et les poussières de polystyrène expansé. Le tronc de cône 15 se trouve à l'intérieur d'un réchauffeur d'eau 18 permettant de produire de la vapeur "in situ". A l'intérieur du réchauffeur : deux résistances 19 pour chauffer l'eau, un système de régulation du niveau d'eau pilotant une électrovanne qui envoie de l'eau par une arrivée, une soupape différentielle pour 1 'excès de pression, une vanne de# vidange du réchauffeur, deux trappes de visite, trois conduites tubulaires de vapeur. Les deux premiers se trouvent au milieu du cone, diamétralement opposés et au dessus du niveau d'eau, ce qui leur permet de capter la vapeur et de l'amener à l'intérieur du cône, tangentiellement à l'arrivée de matière à traiter. Le troisième consiste en un conduit dont une extrémité est située au dessus de niveau d'eau et la seconde débouchant dans la partie basse du cône entre les deux disques 16, 17 ce qui permet d'introduire la vapeur par le fond. Ces derniers détails techniques ne sont pas représentés sur les figures. La matière à traiter 20 est aspirée et déversée dans une trémie 21 comportant une cloison formant deux compartiments, dont un pour la matière première, et le second pour la matière déjà expansée. Chaque compartiment se trouve à l'aplomb d'une vis sans fin, entraînée par un motoréducteur, qui permet, après avoir sélectionné la matière à traiter au moyen d'une vanne, d'amener la matière à l'intérieur du cylindre d'expansion. Les particules 7 sont continuellement mélangées par un agitateur 22 comprenant un axe principal 23 entraîné par un motoréducteur 24 sur lequel sont fixés cinq bras qui brassent uniformément en tournant les particules sans les endommager.Durant l'expansion, les particules expansées 7 montent et sont évacuées du cylindre 1 à la hauteur désirée par le réglage de l'ouverture 2 et par la goulotte puis véhiculées au moyen d'une soufflerie dans un silo de stockage. De manière à résoudre ces problèmes de moulage, la machine selon l'invention est équipée d'un moyen faisant office de détecteur 25 de début de moulage, de moyens de sécurité 27, 10 pour stopper le début de moulage. Le moyen faisant office de détecteur de début de moulage est un détecteur d'intensité 25 qui mesure la surintensité absorbée par le motoréducteur 24 qui est monté sur l'arbre 23 de l'agitateur 22. La forme spécifique de l'agitateur amplifie le couple résistant. Ledit agitateur 22 assure un brassage homogène et maximum grâce à des bras 26 qui sont formés par des tubes qui forment des demi ellipses, chaque demi ellipse est formée par un tube. Le grand axe de l'ellipse tubulaire est monté solidaire de l'arbre d'entraînement 23 de l'agitateur 22. Le grand axe de chaque ellipse forme un angle avec ledit arbre d'entraînement 23 et chaque bras ellipse est monté le long de l'arbre d'entraînement en suivant une hélice fermée en joignant les insertions successives des bras 26 de l'agitateur. Les moyens de sécurité 10, 27, 28, pour stopper le début de moulage, réside dans le fait que, dès la détection par le détecteur 25 du début de moulage, ils entraînent - l'arrêt de l'amenée de la matière 20, par la trémie 21, - l'arrêt du chauffage 19, - l'action automatique de l'ouverture d'une goulotte 3 montée sur charnières ouvrant partiellement le cylindre d'expansion 1, - l'injection d'eau à l'intérieur et sur toute la hauteur du cylindre d'expansion par la canalisation d'eau 9 et l'électrovanne 10, - l'action d'un signal d'alarme sonore et/ou lumineux. L'action automatique de l'ouverture d'une goulotte 3 ouvrant partiellement le cylindre d'expansion peut être commandée par ledit détecteur 25 qui commande une gâche électrique 28. L'action automatique de l'ouverture de la goulotte 29 peut être également purement mécanique. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, la goulotte 29 est maintenue fermée par des broches 30 qui sont engagées par gravité dans des encoches 31, sous l'effet de la pression, dès le début du moulage, la goulotte 29 monte et dégage les broches 30 des encoches 31 ce qui ouvre ledit cylindre d'expansion. Le détecteur 25 commande également l'électrovanne 10 qui ouvre l'arrivée d'eau par la canalisation 9 qui, par une canalisation et plusieurs entrées dans le cylindre, va refroidir rapidement les particules. Le détecteur 25 commande également le moteur qui, par l'intermédiaire d'un moyen tel qu'une vis sans fin 21, fait entrer le produit dans le cylindre d'expansion. REFERENCES 1. Cylindre d'expansion 2. Ouverture en forme de fenêtre 3. Goulotte articulée amovible 4. Volet de réglage 5. Tige 6. Bouton de manoeuvre 7. Particule 8. Conduite d'évacuation 9. Canalisation d'eau 10. Electrovanne 11. Point 12. Point 13. Point 14. Point 15. Tronc de cône 16. Disque perforé amovible 17. Disque 18. Réchauffeur d'eau 19. Résistance 20. Matière à traiter 21. Trémie ou vis sans fin 22. Agitateur 23. Axe principal 24. Motoréducteur 25. Détecteur d'intensité 26. Bras 27. Moyen de sécurité 28. Moyen de sécurité ou gâche électrique 29. Goulotte 30. Broche 31. Encoche REVENDICATIONS 1. Machine préexpanseuse destinée à l'expansion des particules plastiques notamment des particules en polystyrène du type utilisant un cylindre d'expansion (1) à la base duquel est disposé un réchauffeur d'eau (18) permettant de produire de la vapeur d'eau pour l'expansion des particules, lesdites particules sont mélangées par un agitateur comprenant un axe principal entraîné par un motoréducteur caractérisée par le fait qu'elle est pourvue d'un moyen faisant office de détecteur (25) de début de moulage et de moyens de sécurité (10, 27, 28) pour stopper le début de moulage. 2. Machine préexpanseuse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le moyen faisant office de détecteur de début de moulage est un détecteur d'intensité (25) qui mesure la surintensité absorbée par le motoréducteur (24) qui est monté sur l'arbre (23) de l'agitateur (22), ledit agitateur, de par sa forme spécifique, amplifie le couple résistant. 3. Machine préexpanseuse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée par le fait que les moyens de sécurité (10, 27, 28), pour stopper le début de moulage, réside dans le fait que, dès la détection par le détecteur (25) du début de moulage, ils entraînent - l'arrêt de l'amenée de la matière (20), par la trémie (21), - l'arrêt du chauffage (19), - l'action automatique de l'ouverture d'une goulotte (3) montée sur charnières ouvrant partiellement le cylindre d'expansion (t), - l'injection d'eau à l'intérieur et sur toute la hauteur du cylindre d'expansion par la canalisation d'eau (9) et l'électrovanne (10), - l'action d'un signal d'alarme sonore et/ou lumineux. 4. Machine préexpanseuse selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'action automatique de l'ouverture d'une goulotte (3) ouvrant partiellement le cylindre d'expansion peut être commandée par ledit détecteur (25) qui commande une gâche électrique (28). 5. Machine selon la revendication 3 caractérisée par le fait que la goulotte (29) est maintenue fermée par des broches (30) qui sont engagées par gravité dans des encoches (31), sous l'effet de la pression, dès le début du moulage, la goulotte (29) monte et dégage les broches (30) des encoches (31) ce qui ouvre ledit cylindre dtexpansion. 6. Machine préexpanseuse selon la revendication 3 caractérisée par le fait que le détecteur (25) commande également l'électrovanne (10) qui ouvre l'arrivée d'eau (9) qui, par une canalisation et plusieurs entrées dans le cylindre, va refroidir rapidement les particules. 7. Machine préexpanseuse selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 caractérisée par le fait que le détecteur (25) commande également le moteur qui, par l'intermédiaire d'un moyen tel qu'une vis sans fin (21), fait entrer le produit dans le cylindre d'expansion. 8. Machine préexpanseuse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que ledit agitateur (22) assure un brassage homogène et maximum grâce à des bras (26) qui sont formés par des tubes qui forment des demi ellipses, chaque demi ellipse est formée par un tube ; le grand axe de l'ellipse tubulaire est monté solidaire de l'arbre d'entraînement (23) de l'agitateur (22) ; le grand axe de chaque ellipse forme un angle avec ledit arbre d'entraînement (23) et chaque bras ellipse est monté le long de l'arbre d'entraînement en suivant une hélice fermée en joignant les insertions successives des bras (26) de l'agitateur.