Brevet FR2664505A1 — publié le 19920117

La présente invention concerne un dispositif pour mélanger au moins deux composants, par coulée continue, afin d'obtenir un mélange homogène desdits composants. Quoique non exclusivement, le dispositif est plus particu lioeement destiné à mélanger des composants susceptibles de subir une polymérisation, lorsqu'on les met en présence. Selon une première technique d'obtention de tels produits polymères, du type par coulée continue à basse-pression, les dispositifs sont constitués d'un mélangeur comportant un arbre pourvu d'une saillie hélicoldale coopérant avec une rainure correspondante ménagée dans un manchon. Par des orifices d'admission prévus en amont du dispositif, les composants sont introduits séparément dans le jeu prévu entre la saillie de l'arbre et la rainure du manchon, de sorte que, sous l'action d'un mouvement de rotation relatif entre arbre et le manchon, les composants se mélangent progressivement pour être recueillis sous la forme d'un produit homogène en aval du dispositif par un orifice d' évacuation. Cette première technique présente un inconvénient important, puisque, bien souvent, les composants tendent à se polymériser durant leur passage dans le jeu fonctionnel, ce qui risque d'obturer le mélangeur. Par conséquent, le dispositif doit être fréquemment arrêté, puis nettoyé, interrompant alors le cycle de production du produit à obtenir. Selon une seconde technique du type par injection à haute-pression, les composants sont injectés dans un élément tubulaire du dispositif, de sorte qu'un produit homogène est obtenu à la sortie de ltélément. Du fait de l'injection sous pression des composants, ceux-ci n'ont pas le temps de se polymériser, mais en revanche, les quantités injectées de composants doivent être sensiblement égales, sinon le produit obtenu risque de ne pas être homogène. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un dispositif pour mélanger au moins deux composants, par coulée continue à basse-pression, évitant la polymérisation des composants durant leur mélange dans le dispositif et permettant d'obtenir un produit homogène à partir de quantités quelconques de composants. A cet effet, le dispositif pour mélanger au moins deux composants, du type par coulée continue à basse-pression et pourvu d'orifices d'admission desdits composants et d'un orifice d'évacuation du mélange obtenu, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend un organe femelle, présentant un logement interne, et au moins un noyau qui est dispose, de façon excentrée, dans ledit logement et dont la paroi latérale externe coopère avec la paroi latérale interne du logement dudit organe femelle, les parois latérales formant entre elles un volume de malaxage auquel sont reliés à la partie amont de l'organe femelle, par rapport au sens de coulée desdits composants, les orifices d'admission, et à la partie aval, ledit orifice d'evacuation, de façon que, sous l'action d'un mouvement relatif de rotation entre l'organe femelle et le noyau, les parois latérales de ceux-ci roulent l'une sur l'autre en mélangeant lesdits composants. Ainsi, grâce à l'invention, les deux composants sont intimement brassés par le mouvement relatif entre l'organe femelle et le noyau dont le contact par roulement de leurs parois latérales procure de plus un autonettoyage de celles-ci, de sorte que les composants ne risquent pas de se polyméris er. Bien évidemment, le temps de coulée des composants dans le dispositif est inférieur au temps nécessaire pour provoquer la polymérisation des composants. Avantageusement, les parois latérales, respectivement interne de l'organe femelle et externe du noyau, coopèrent l'une avec l'autre par des moyens d'entralnement. Dans un mode préféré de réalisation, lesdits moyens d' entraînement sont du type à engrenage, des dentures correspondantes étant alors respectivement ménagées sur la paroi latérale interne de l'organe femelle et sur la paroi latérale externe dudit noyau. Ainsi, outre la fiabilité de fonctionnement que procure ces moyens par engrenage, on évite le glissement relatif entre le noyau et l'organe femelle et on parfait de plus l'autonettoyage du volume de malaxage par l'action des parois latérales dentées, respectivement du noyau et du logement interne de l'organe femelle, ce qui évite aux composants de se polymériser durant leur passage dans le volume de malaxage. De préférence, la section du logement dudit organe femelle est circulaire par rapport à son axe longitudinal, et la section dudit noyau est circulaire par rapport à son axe longitudinal, qui est décalé parallèlement de l'axe longitudinal dudit organe femelle. Par exemple, ledit noyau est susceptible d'être entraîne en rotation par l'intermédiaire de moyens moteurs, ledit organe femelle étant alors fixe. Dans ce cas et dans un mode particulier de réalisation, ledit organe femelle est coaxialement solidaire d'un carter fixe dans lequel est monté rotatif, par l'intermédiaire de roulements, un arbre creux susceptible d'être entraîné en rotation par lesdits moyens moteurs, une tige étant montée libre en rotation dans un passage excentré dudit arbre, en portant à l'une de ses extrémités ledit noyau. Lesdits moyens moteurs peuvent par exemple comprendre une poulie qui est liée en rotation audit arbre creux et autour de laquelle s'enroule une courroie motrice. Selon une autre caractéristique du dispositif, ledit orifice d'évacuation, prévu à la partie aval dudit organe femelle, présente avantageusement une forme conique convergente, prolongeant la paroi latérale interne dudit logement de l'organe femelle, et ledit noyau se termine par une partie conique complémentaire. Ainsi, les composants mélangés sont canalisés en sortie du dispositif et ledit orifice de sortie est constamment nettoyé, grâce à la convergence des parois. De plus, la partie amont et la partie aval de l'organe femelle, dans lesquelles sont respectivement ménagés les orifices d'admission et l'orifice d'évacuation, peuvent être définies par des bagues rapportées fixement sur l'organe femelle. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe du dispositif selon la ligne II-II de la figure 1. En se référant aux figures 1 et 2, le dispositif représenté 1 est destiné à mélanger, par coulée continue à basse-pression, des composants susceptibles de subir une polymérisation, afin d'obtenir un mélange homogène des composants. Ces derniers peuvent être introduits dans le dispositif sous forme visqueuse et/ou pulvérulente. Par exemple, les composants sont des monomères à partir desquels on obtient après mélange un polymère. Pour cela, le dispositif 1 comprend, dans ce mode particulier de réalisation, un organe femelle 2, présentant un logement interne 3, et un noyau 4, qui est disposé de façon excentrée dans le logement 3 et dont la paroi latérale externe 5 coopère avec la paroi latérale interne 6 du logement en formant entre elles un volume de malaxage 7. Des orifices d'admission 8A et 8B, respectivement, dans cet exemple, des deux composants à mélanger, sont reliés à la partie amont 2A de l'organe femelle 2, par rapport au sens de coulée des composants indiqué par des flèches, et un orifice d'évacuation 9 du mélange obtenu est prévu à la partie aval 2B de l'organe femelle 2. Ainsi, sous l'action d'un mouvement relatif de rotation entre l'organe femelle et le noyau, les parois latérales, respectivement 5 du noyau et 6 de l'organe femelle, roulent l'une sur l'autre, ce qui assure le brassage intime des composants dans le volume de malaxage 7, comme on le verra plus en détail ultérieurement. Dans le mode de réalisation illustré, les parois latérales du noyau et de l'organe femelle coopèrent l'une avec l'autre par des moyens d'entraînement du type à engrenage. Ainsi, on prévoit une denture 5A sur la paroi 5 du noyau 4 et une denture 6A correspondante sur la paroi 6 du logement ménagé dans l'organe femelle 2, comme le montre plus particulièrement la figure 2. On remarque également sur cette figure, que la section du logement interne 3 de l'organe femelle 2 est circulaire par rapport à l'axe longitudinal 10 de l'organe femelle 2. De même, la section du noyau 4 est circulaire par rapport à son axe longitudinal il qui est décalé parallèlement de l'axe 10. Par ailleurs, le noyau 4 est susceptible d'être entralné en rotation autour de son axe 11 sous l'action de moyens moteurs 12, tandis que l'organe femelle 2 est alors fixe. Bien évidemment, on pourrait concevoir, sans sortir du cadre de l'invention, une solution inverse. Ainsi, dans le cas illustré, l'organe femelle, qui fait office de stator, est solidaire, par sa partie amont 2A, d'un carter fixe 14, à l'intérieur duquel est montée rotatif, par l'intermédiaire de roulements 15, un arbre creux 16 susceptible d'être entraîne' en rotation par les moyens moteurs 12. L'arbre creux 16 est aligné avec l'axe longitudinal 10 du logement circulaire 3 dudit organe femelle. Aussi, une tige 17 est agencée dans un passage excentré et traversant 16A de l'arbre creux 16, en étant monté dans celui-ci par des paliers appropriés 18 de façon que la tige puisse tourner sur elle-même par rapport audit arbre creux. A l'extrémité inférieure 17A de la tige 17 est fixé le noyau 4, qui fait office de rotor.Ainsi, l'axe longitudinal 11 du noyau, qui correspond à celui de la tige, est-il décalé parallèlement de l'axe longitudinal 10 de l'organe femelle. L'extrémité 17B de la tige est destinée à recevoir un dispositif de maintien en pression des organes d'étanchéité (non représente). Quant aux moyens moteurs 12, ils comprennent par exemple une poulie 12A liée en rotation à l'arbre creux 16 par une clavette 12B et autour de laquelle s'enroule une courroie motrice non représentée, associée à un moteur La partie amont 2A reliant fixement l'organe femelle 2 au carter 14 peut être définie par une bague 19A dans laquelle sont ménagés transversalement les orifices d'admission 8A et 8B des composants, qui débouchent dans le logement interne 3 dudit organe 2. Quant à la partie aval 2B, elle peut être également définie par une bague 19B fixée à l'organe femelle et présentant en son centre l'orifice d'évacuation 9 du mélange obtenu. Avantageusement, on voit sur la figure 1, que l'orifice d'évacuation 9 se présente sous une forme conique convergente prolongeant la paroi latérale 5 du logement.Le noyau 4 se termine à son extrémité correspondante par une partie conique complémentaire 4A. Le fonctionnement du dispositif 1 selon l'invention se déroule de la façon suivante. La mise en action des moyens moteurs 12 entraîne via la poulie 12A, d'une part, la rotation de l'arbre creux 16 autour de son axe longitudinal aligné avec celui fixe 10 de l'organe femelle 2 solidaire du carter 14, et d'autre part, la rotation de la tige et donc du noyau 4 autour de son axe longitudinal 11. Ainsi, l'axe longitudinal 11 qui est décalé parallèlement de l'axe de l'arbre creux décrit à son tour une trajectoire circulaire T autour de l'axe longitudinal 10 du logement, comme indiqué sur la figure 2. La denture de la paroi latérale continue du noyau roule ainsi sur la denture correspondante du logement dudit organe femelle.On comprend donc que, lors de l'introduction des composants issus des orifices d'admission 8A et 8B dans le volume de malaxage 7, ceux-ci sont intimement brassés et mélangés par l'action de l'engrenage formé par les parois dentées de l'organe 2 et du noyau 4, de sorte que l'on receuille par l'orifice d'évacuation 9 prévu dans la partie aval 2B de organe femelle 2 un mélange homogène. De plus, une telle liaison par engrenage entre le noyau et l'organe femelle permet un nettoyage automatique des parois latérales de sorte qu'on évite ainsi aux composants de tendre à se polymériser dans le volume de malaxage 7, lequel doit être aussi réduit que possible, tout en permettant néanmoins d'assurer le malaxage convenable des composants. A titre d'exemple, la denture 6A de la paroi interne 6 du logement 3 comporte quarante dents, tandis que la denture 5A de la paroi externe 5 du noyau en comporte trente six, ce qui permet de définir un volume de malaxage réduit. On obtient ainsi en sortie du dispositif 1 un mélange homogène et ce, quelles que soient les quantités correspondantes des composants introduits. Un tel dispositif peut donc fonctionner en continu sans avoir à recourir à de fréquents nettoyages des pièces qui le constituent. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour mélanger au moins deux composants, du type par coulée continue à basse-pression et pourvu d'orifices d'admission desdits composants et d'un orifice d'évacuation du mélange obtenu, caractérisé en ce qu'il comprend un organe femelle (2), présentant un logement interne (3), et au moins un noyau (4) qui est disposé, de façon excentrée, dans ledit logement et dont la paroi latérale externe (5) coopère avec la paroi latérale interne (6) du logement dudit organe femelle, les parois latérales formant entre elles un volume de malaxage (7) auquel sont reliés à la partie amont (2A) de l'organe femelle (2), par rapport au sens de coulée desdits composants, les orifices d'admission (8A,8B), et à la partie aval (2B), ledit orifice d'évacuation (9), de façon que, sous l'action d'un mouvement relatif de rotation entre l'organe femelle et le noyau, les parois latérales de ceux-ci roulent l'une sur l'autre en mélangeant lesdits composants. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois latérales, respectivement interne (6) de l'organe femelle (2) et externe (5) du noyau (4), coopèrent l'une avec l'autre par des moyens d'entraî- nement. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement sont du type à engrenage, des dentures correspondantes (6A,5A) étant respectivement ménagées sur la paroi laterale interne (6) de l'organe femelle et sur la paroi latérale externe (5) dudit noyau. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la section du logement (3) dudit organe femelle (2) est circulaire par rapport à son axe longitudinal (10), et en ce que la section dudit noyau (4) est circulaire par rapport à son axe longitudinal (11), qui est décalé parallèlement de l'axe longitudinal (10) dudit organe femelle. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 4, caractérisé en ce que ledit noyau (4) est susceptible autre entraîné en rotation par l'intermédiaire de moyens moteurs (12), ledit organe femelle (2) étant fixe. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe femelle (2) est coaxialement solidaire d'un carter fixe (14) dans lequel est monté rotatif, par l'intermédiaire de roulements (15), un arbre creux (16) susceptible d'être entraîné en rotation par lesdits moyens moteurs (12), une tige (17) étant montée libre en rotation dans un passage excentré (16A) dudit arbre, en portant à l'une de ses extrémités ledit noyau (4). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens moteurs (12) comprennent une poulie (12A) qui est liée en rotation audit arbre creux (16) et autour de laquelle s'enroule une courroie motrice. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit orifice d'évacuation (9) prévu à la partie aval dudit organe femelle présente une forme conique convergente, prolongeant la paroi latérale interne (6) dudit logement (3) de l'organe femelle (2), et en ce que ledit noyau (4) se termine par une partie conique complémentaire (4A). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie amont (2A) et la partie aval (2B) de l'organe femelle (2), dans lesquelles sont respectivement ménagés les orifices d'admission (8A,8B) et l'orifice d'évacuation (9), sont définies par des bagues (19A,19B) rapportées fixement sur l'organe femelle (2).