Brevet FR2688719A1 — publié le 19930924

Malaxeur à vis, en particulier pour moules de fonderie. La présente invention concerne un malaxeur du type comportant une vis montée à rotation à l'intérieur d'une auge, ainsi qu'un procédé d'incorporation de constituants d'un mélange au moyen de ce malaxeur notamment en vue de la réalisation de matériaux constitutifs de moules ou de noyaux de fonderie. Les moules de fonderie sont fabriqués aujourd'hui à partir d'un mélange de sable, de résine et éventuellement de catalyseurs Le malaxage est une étape rendue difficile en raison de la différence de densité et de compacité existant entre le sable et les résines De ce fait, il est nécessaire d'utiliser des vitesses de rotation et un temps de mélange importants L'un des problèmes rencontré au cours du malaxage est du au positionnement du point d'injection de la résine qui se trouve disposé à la périphérie de l'auge, ce qui rend plus difficile le mélange de la résine avec le sable au cours de la rotation de la vis et entraîne en outre un colmatage rapide de la buse d'injection comme le montre la figure 1. Le but de la présente invention est donc de proposer un malaxeur et un procédé d'incorporation des constituants qui permettent l'obtention d'un produit final dont la résistance à la flexion est augmentée tout en diminuant la quantité de résine utilisée ainsi que la vitesse de rotation de l'axe du malaxeur. L'invention concerne à cet effet un malaxeur du type comportant une vis montée à rotation à l'intérieur d'une auge, caractérisé en ce que l'axe de la vis présente à sa périphérie au moins un orifice constituant un point d'injection ou de distribution d'au moins un des constituants du mélange Selon une autre caractéristique de l'invention, le malaxeur comporte au voisinage du point d'injection ou de distribution à l'intérieur de l'axe de la vis un distributeur d'au moins un constituant du mélange. L'invention concerne également un procédé d'incorporation des constituants d'un mélange au moyen dudit malaxeur, caractérisé en ce qu'on introduit, de préférence en continu, en un emplacement de la paroi de l'auge disposé au voisinage d'une extrémité du malaxeur, l'élément principal du mélange, en ce qu'on injecte par l'axe de la vis en au moins un point de l'axe un deuxième constituant du mélange, en ce qu'on laisse diffuser sous l'action de la force centrifuge due à la rotation de la vis le deuxième constituant à travers le mélange et en ce qu'on récupère le mélange homogène à l'autre extrémité du malaxeur au niveau d'une sortie ménagée en un point de la paroi de l'auge. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le mélange est formé de trois constituants, le premier constituant du mélange étant du sable, le deuxième constituant une résine de préférence durcissable à froid servant de liant au sable et le troisième constituant, dont le point d'injection est placé sur la paroi périphérique de l'auge, étant un catalyseur organique, le mélange des trois constituants formant après durcissement le matériau constitutif d'un moule ou d'un noyau de fonderie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit et des dessins joints, lesquels description et dessins sont donnés surtout à titre d'exemples Dans ces dessins La figure 1 représente une vue transversale en coupe d'un malaxeur conforme à l'état de la technique; la figure 2 représente une vue transversale en coupe d'un malaxeur conforme à l'invention; la figure 3 représente une vue latérale en coupe d'un distributeur logé à l'intérieur de l'axe rotatif du malaxeur; la figure 4 représente une vue latérale en coupe de l'ensemble du malaxeur avec les différents points d'incorporation des constituants. Conformément à la figure 2, le malaxeur selon la présente invention est constitué d'une auge 1 de préférence à section circulaire, à l'intérieur de laquelle est monté à rotation un axe 2 appelé par la suite vis En effet, cet axe peut, dans des modes particuliers d'application de l'invention, comporter à une de ses extrémités un pas hélicoïdal et sur le reste de l'axe des pâles 4 qui sont montées solidaires de l'axe Ces pâles 4 facilitent, en raison de leur configuration, le mélange des constituants Il est donc particulièrement important pour éviter tout mauvais mélange d'avoir des pâles en parfait état Or, l'usure de ces pâles s'accélère avec l'augmentation de la vitesse de rotation de l'axe de la vis. Il apparaît donc utile, grâce au malaxeur conforme à l'invention, de pouvoir diminuer la vitesse de rotation de l'axe 2 Or, cette vitesse de rotation élevée de l'axe est nécessaire pour permettre une bonne diffusion des constituants injectés au cours du mélange Dans le cas du malaxeur objet de l'invention, comme au moins un des constituants est incorporé par l'axe de la vis, une rotation même faible soumet le constituant à la force centrifuge et l'entraîne de ce fait vers la paroi périphérique interne de l'auge, le forçant à traverser la couche du constituant principal En conséquence, le seul fait de passer d'une injection conforme à la figure 1 à une injection conforme à la figure 2 offre comme premier avantage de pouvoir réduire la vitesse de rotation de l'axe et donc l'usure des pâles. L'injection d'un des constituants du mélange, qui, en général, est un constituant de faible viscosité, est donc réalisée au niveau de la périphérie de l'axe de rotation 2 du malaxeur, en général à travers une buse d'injection 3 placée dans l'enveloppe périphérique de l'axe comme le montre la figure 3. Cette buse d'injection reçoit le constituant d'un distributeur qui peut à titre d'exemple présenter une configuration conforme à celle de la figure 3 Ce distributeur 6 de constituants est formé d'un vérin 7 disposé à l'intérieur d'un conduit d'alimentation sous pression 8 du ou des constituants. Ce vérin 7 est animé d'un mouvement alternatif axial, pour passer d'une position d'extension, dans laquelle il ferme l'entrée du canal de la buse d'injection 3 disposée au point d'injection dans la paroi de l'axe de la vis à une position rétractée, dans laquelle il dégage l'entrée dudit canal permettant ainsi l'injection dans l'auge 1 du ou des constituants contenus dans le conduit d'alimentation sous pression 8 Il est à noter que dans la figure 3, le vérin est représenté en position d'extension, c'est-à-dire fermant l'entrée du conduit d'alimentation 8 des constituants Dans cette position, on remarque que l'extrémité de la tige du vérin vient en appui étanche sur des chanfreins ménagés à l'intérieur de la paroi du conduit d'alimentation 8 en constituants Grâce à ces surfaces obliques, on cantonne le constituant dans son conduit d'alimentation 8 On note également que le vérin 7 est maintenu dans cette position d'extension, qui peut être considérée comme la position de repos, par un moyen de rappel 12 tel qu'un ressort disposé à l'arrière du corps du vérin 7. Comme mentionné précédemment, lors de l'extension du vérin 7, la tige dudit vérin ferme le conduit d'alimentation 8 des constituants et délimite à l'intérieur de ce dernier un espace annulaire 14 qui met en communication un conduit d'alimentation 9 en fluide de nettoyage avec le canal de la buse d'injection 3 de manière à ce que le fluide de nettoyage s'écoulant du conduit 9, qui nettoie le canal de la buse d'injection 3 pour éviter par la suite tout colmatage ou bouchage Ce fluide de nettoyage est de préférence de l'air comprimé Ce conduit d'alimentation en air 9 peut d'ailleurs servir en outre au déplacement du vérin en amenant cet air côté tige du vérin dans les cas o, bien sûr, le vérin est à actionnement pneumatique Enfin, l'orifice de communication entre le conduit d'alimentation en air 9 et le conduit d'alimentation en constituants 8 est fermé par un clapet anti- retour de manière à assurer une étanchéité entre les deux conduits lorsque le vérin 7 est en position rétractée Ce distributeur est en outre équipé d'un conduit d'alimentation en air disposé côté corps du vérin 7 de manière à amener ce dernier en position d'extension Enfin, pour parfaire l'ensemble, on peut prévoir à la sortie du canal de la buse d'injection 3 un déflecteur 5, conformément à la figure 2, qui empêche les constituants de venir se loger à cet emplacement. Enfin, pour assurer l'alimentation en air et en constituants dans cet axe rotatif, il est prévu que les réservoirs d'air et de constituants soient reliés aux conduits d'alimentation du distributeur par un raccord rotatif 15 monté à au moins une des extrémités de l'axe rotatif Grâce à la configuration de ce distributeur qui, à son dispositif de distribution continue des constituants, associe un dispositif de nettoyage à fonctionnement intermittent, on élimine tous les problèmes de colmatage, bouchage, etc rencontrés jusqu'à maintenant. Tous les procédés de fabrication de mélange qui mettent en oeuvre ce malaxeur pour incorporer les constituants permettent d'obtenir des avantages non négligeables au niveau des produits finis En effet, dans un tel malaxeur, on introduit de préférence en continu à une extrémité du malaxeur l'élément principal du mélange, en l'occurence par exemple du sable 17. Il est à noter que l'entrée d'alimentation de ce constituant 17 se trouve au voisinage d'une des extrémités de la vis du malaxeur au niveau de la paroi périphérique de l'auge 1 Le malaxeur est ici un malaxeur à axe horizontal et l'alimentation en constituant principal se fait par le dessus. On injecte ensuite par l'axe de la vis en au moins un point de l'axe un deuxième constituant du mélange Ce deuxième constituant, généralement de la résine, est injecté par une buse d'injection 3 grâce à un distributeur de résine 6. L'alimentation en résine s'effectue par le conduit d'alimentation 8 lui-même relié à un réservoir de résine (non représenté) par un raccord rotatif 15 On laisse diffuser sous l'action de la force centrifuge due à la rotation de la vis le deuxième constituant à travers le mélange, on récupère le mélange homogène à l'autre extrémité du malaxeur, toujours au niveau de la paroi périphérique de l'auge désignée par 18 sur la figure 4 Ainsi, grâce à la diffusion du deuxième constituant à l'intérieur du constituant principal, on obtient un mélange beaucoup plus homogène qu'avec un malaxeur conforme à l'état de la technique De ce fait, la qualité des produits finaux en est influencée Ainsi, si ce deuxième constituant avait pour rôle d'améliorer les propriétés mécaniques du mélange, on constate une augmentation importante de la résistance à la flexion du produit final De ce fait, on peut diminuer par la suite la quantité de deuxième constituant utilisé si on veut conserver les mêmes propriétés mécaniques. Il est également possible d'injecter dans le mélange un troisième constituant 19, par exemple un catalyseur dont le point d'injection 20 est placé lui, sur la paroi périphérique de l'auge 1 Cette configuration est particulièrement intéressante dans le cas de fabrication de moules ou de noyaux de fonderie Pour ce type de produits, le premier constituant du mélange est du sable, le deuxième constituant est une résine, de préférence durcissable à froid, servant de liant au sable et le troisième constituant est un catalyseur organique, le mélange des trois formant après durcissement le matériau constitutif du moule ou du noyau de fonderie On fait en sorte d'injecter d'abord le sable qui arrive en continu à partir d'une extrémité du malaxeur puis le catalyseur, puis la résine C'est pourquoi, on fera en sorte que le point d'injection du catalyseur soit placé en amont de celui de la résine Grâce à ce positionnement des points d'injection de la résine et du catalyseur, on élimine tout risque de réaction exothermique De plus, comme on peut diminuer la quantité de résine utilisée, il devient beaucoup plus simple et plus rapide de régénérer le sable d'o un gain de temps et d'argent En conclusion, ce procédé d'incorporation des constituants présente un grand nombre d'avantages par rapport à celui de l'état de la technique. Bien évidemment, l'ordre d'injection des constituants, le nombre de points d'injection et l'emplacement des points d'injection peuvent être modifiés et adaptés en fonction de l'application envisagée Il en est de même des constituants du mélange dont le nombre et la qualité peuvent varier à volonté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Malaxeur du type comprenant un axe ( 2) tel qu'une vis montée à rotation à l'intérieur d'une auge ( 1), caractérisé en ce que l'axe rotatif ( 2) présente à sa périphérie au moins un orifice constituant un point d'injection ( 20) ou de distribution d'au moins un des constituants du mélange. 2 Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, au voisinage du point d'injection ( 20) ou de distribution à l'intérieur de l'axe rotatif ( 2), un distributeur ( 6) d'au moins un constituant du mélangeur. 3 Malaxeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le distributeur ( 6) de constituants est formé d'un vérin ( 7) animé-, à l'intérieur d'un conduit d'alimentation sous pression ( 8) desdits constituants, d'un mouvement alternatif axial, pour passer d'un position d'extension dans laquelle il ferme l'entrée du canal d'une buse d'injection ( 3) disposée au point d'injection ( 20) dans la paroi de l'axe ( 2) de la vis à une position rétractée dans laquelle il dégage l'entrée dudit canal ( 8) permettant ainsi l'injection dans l'auge ( 1) des constituants contenus dans le conduit d'alimentation ( 8). 4 Malaxeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lors de l'extension du vérin ( 7), la tige dudit vérin ferme le conduit d'alimentation en constituants et délimite à l'intérieur de ce dernier un espace annulaire ( 14) qui met en communication un conduit d'alimentation ( 9) en air avec le canal de la buse d'injection ( 3) pour que l'air s'écoulant du conduit nettoie le canal. Malaxeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'orifice de communication entre le conduit d'alimentation en air ( 9) et le conduit d'alimentation en constituants ( 8) est fermé par un clapet anti-retour ( 11). 6 Malaxeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le vérin ( 7) est maintenu en position d'extension par un moyen de rappel ( 12). 7 Malaxeur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les réservoirs d'air et de constituants sont reliés aux conduits d'alimentation du distributeur par un raccord rotatif ( 15) monté à au moins l'une des extrémités de l'axe rotatif ( 2). 8 Procédé d'incorporation des constituants d'un mélange au moyen d'un malaxeur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on introduit, de préférence en continu, en un emplacement de la paroi de l'auge disposée au voisinage d'une extrémité du malaxeur l'élément principal ( 17) du mélange, en ce qu'on injecte par l'axe ( 2) de la vis en au moins un point de l'axe un deuxième constituant du mélange, en ce qu'on laisse diffuser sous l'action de la force centrifuge due à la rotation de la vis le deuxième constituant à travers le mélange, en ce qu'on récupère le mélange homogène à l'autre extrémité ( 18) du malaxeur au niveau d'une sortie ménagée en un point de la paroi de l'auge. 9 Procédé d'incorporation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on injecte dans le mélange un troisième constituant ( 19) dont le point d'injection ( 20) est placé sur la paroi périphérique de l'auge ( 1). Procédé d'incorporation selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le premier constituant ( 17) du mélange est du sable, le deuxième constituant ( 19) est une résine de préférence durcissable à froid servant de liant au sable et le troisième constituant est un catalyseur organique, le mélange 2688719 des trois constituants formant après durcissement le matériau constitutif d'un moule ou d'un noyau de fonderie. 11 Application du procédé selon l'une des revendications 8 à 10 à la fabrication de moules ou de noyaux de fonderie.