Brevet FR2704877A1 — publié le 19941110

TETE DE DIFFUSION DE FIBRES COUPEES La présente invention concerne une tête de diffusion de fibres coupées. On a récemment proposé un dispositif pour répandre un mélange de gravillons et de fibres et un liant sur un support, par exemple sur une chaussée. Pour que ce dispositif fonctionne de manière satisfaisante, il est très important que les fibres soient mélangées de manière homogène aux gravillons, ce qui, dans la pratique, pose quelques difficultés. I1 n'existe pas dans le commerce d'appareil conçu pour une telle fonction, bien que ce même problème de diffusion homogène de fibres coupées se rencontre également dans d'autres applications. C'est le cas notamment dans la fabrication de matériaux composites composés d'une résine thermodurcissable chargée en fibres. I1 semble que jusqu'ici l'incorporation des fibres dans la résine se fasse de manière très empirique. La présente invention a pour objectif de combler cette lacune en proposant une tête de diffusion de fibres coupées qui soit adaptée à cette fonction, tout en étant d'une conception simple, d'un prix de revient faible et d'un fonctionnement fiable. Cet objectif est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que la tête de diffusion de fibres coupées comprend un caisson tubulaire, de forme aplatie dont l'ouverture s'évase d'une extrémité à l'autre, des moyens d'introduction des fibres à l'extrémité du caisson dont la section est la plus faible, et des moyens pour insuffler de l'air par cette même extrémité à l'intérieur et contre le fond du caisson, en direction de l'autre extrémité. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, mais non limitatives de l'invention - ledit caisson a la forme générale d'un trapèze isocèle et présente une section transversale rectangulaire - lesdits moyens d'insufflation d'air comprennent une buse à jet plat branchée sur un conduit pneumatique et montée dans une paroi qui obture ladite extrémité de plus faible section du caisson - la tête de diffusion comporte des cloisons pivotantes placées à l'intérieur dudit caisson, qui permettent de régler l'angle et/ou l'orientation du jet d'air et de fibres diffusé - la tête de diffusion est équipée de moyens qui coupent les fibres à partir d'au moins une ficelle de fibres prélevée d'une bobine - ces moyens de coupe comprennent un galet rotatif équipé de couteaux et coopérant avec un galet d'appui - la tête de diffusion comporte un conduit de liaison guidant les fibres coupées entre les moyens de coupe et l'entrée du caisson. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue en perspective du caisson diffuseur équipant un mode de réalisation possible de la tête de diffusion conforme à l'invention - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale de cette tête - la figure 3 est une vue de dessus en coupe d'une variante du caisson - la figure 4 est une vue schématique illustrant la possibilité de montage de cette tête de diffusion à l'arrière d'une benne d'épandage d'un mélange de gravillons et de fibres sur une chaussée. Le dispositif qui est représenté sur les figures 1 et 2 comprend essentiellement un caisson 1. I1 s'agit d'une pièce qui, vue de dessus, présente la forme générale d'un trapèze isocèle et qui, coupée par un plan transversal vertical, présente une section rectangulaire. Ce caisson est réalisé par exemple à partir de plaques découpées dans une tôle d'aluminium et soudées entre elles. Il a donc l'allure général d'un entonnoir aplati, dont l'ouverture croît d'une extrémité à l'autre dans le sens de la largeur mais dont la hauteur est constante. On a désigné par la référence la l'extrémité de faible section - ou extrémité amont - et par la référence lb l'extrémité opposée - en l'occurence l'extrémité aval -. On a désigné par les références 10 et Il la face supérieure et, respectivement, le fond du caisson 1. On a désigné par la référence 12 ses faces latérales, qui divergent d'un angle u de l'extrémité la à l'extrémité lb. L'extrémité amont du caisson 1 est fermée par une paroi 15, tandis que l'extrémité aval lb est ouverte. La zone d'extrémité amont de la plaque 10 est traversée par une ouverture 2 par laquelle, comme on le verra plus loin, sont introduites les fibres à diffuser. A titre indicatif, le caisson a une longueur L de l'ordre de 300 à 350 mm, une épaisseur E de l'ordre de 40 mm et une largeur maximale (au niveau de l'extrémité lb) de l'ordre de 500 mm. Cette largeur à l'extrémité amont la est par exemple de tordre de 70 mm. A la figure 1, la flèche A symbolise une insufflation d'air comprimé à travers la paroi d'extrémité aval 15, à l'intérieur du caisson 1. Cet air est insufflé selon une direction axiale, c'est-à-dire dans le plan longitudinal médian du caisson, mais est incliné vers le bas c'est-à-dire orienté contre la face supérieure de la paroi de fond 11. Ainsi, les fibres coupées qui pénètrent à travers l'ouverture 2 dans la partie amont du caisson - comme symbolisé par la flèche F - vont interférer avec le courant d'air pénétrant dans le caisson, courant d'air qui véhicule par effet de coussin d'air les fibres coupées tout en les étalant latéralement de manière régulière. Ainsi les particules ressortent par l'extrémité aval lb du caisson en formant un tapis plat de densité homogène réparti sur toute la largeur du caisson. La tête de diffusion représentée à la figure 2 est composée d'un caisson I tel que celui qui vient d'être décrit, surmonté par un dispositif de coupe des fibres. Ce dispositif, référencé 4 est monté sur la face 10 du caisson par des moyens appropriés, tels que des plaques de fixation 9. Le dispositif 4 comprend essentiellement une paire d'outils de coupe rotatifs constitués par un galet 40 portant une série de couteaux périphériques qui coopèrent avec un galet d'appui 41. I1 s'agit par exemple d'un rouleau dont la périphérie porte une garniture élastique. Les galets 40, 41 sont entraînés en rotation de manière conjointe, comme cela est symbolisé par les flèches i à la figure 2. L'entraînement se fait par exemple au moyen d'un moteur pneumatique non représenté sur les figures. Le dispositif de coupe 4 est relié par un conduit 20 à l'ouverture 2 prévue dans la face 10. Le dispositif 4, qui est connu en soi, est adapté pour débiter en tronçons des ficelles ou mèches de fibres 50 prélevées dans une bobine 5. Celle-ci est supportée par un dispositif approprié 6. La ficelle 50, de grande longueur, est composée d'une multitude de fibres de faible diamètre accolées les unes aux autres. Il s'agit par exemple de fibres de verre, de carbone, de métal, ou de substance végétale. L'insufflation de l'air comprimé dans le caisson est réalisée au moyen d'un dispositif 3 comprenant une buse 30 montée dans la paroi 15 et alimentée en air comprimé par un conduit flexible 31. La buse 30 est conformée pour produire un jet plat - couramment appelé jet "pinceau" - symbolisé par la flèche A à la figure 2. Le plan du jet est perpendiculaire au plan de la figure. Ce jet d'air A vient lécher la face supérieure du fond 11. Les rouleaux de découpage 40, 41 sont montés à l'intérieur d'un carter 42 dont la face supérieure présente un manchon 43 servant à l'introduction et au guidage de la ficelle 50. Par suite de la rotation des galets 40, 41, la ficelle 50 est tirée de la bobine 5 de manière continue, tout en étant découpée en tronçons, ou morceaux 51, d'égale longueur. Cette longueur correspond à la longueur d'arc qui sépare les couteaux garnissant le galet 40. Les morceaux découpés 51 tombent par gravité dans le conduit 20 et pénètrent, à travers l'ouverture 2, dans la partie amont du caisson. I1 est à noter que le jet A génère, par effet Venturi, une aspiration des fibres coupées à l'intérieur du conduit 20, favorisant ainsi leur transfert vers le caisson. Leur trajectoire va alors interférer avec le courant d'air A introduit par la buse 30. Cet air va provoquer la séparation des différentes fibres d'un même morceau, et constituer un coussin d'air propulsant les fibres vers l'extrémité aval lb, tout en les distribuant uniformément sur la largeur du caisson. Ainsi, le mélange air/fibres, dont le déplacement est symbolisé par les flèches B aux figures 1 et 2 ressort du caisson sous la forme d'un rideau plat et de densité homogène. Dans la variante de caisson représentée à la figure 3, il est prévu à l'intérieur du caisson une paire de cloisons latérales 13 qui sont articulées autour d'axes 14 situés au voisinage de la paroi transversale 15. I1 est possible, en faisant pivoter ces cloisons 13, de modifier l'angle et Irorientation du jet produit par le caisson. Ainsi, si on écarte l'une de l'autre les cloisons, pour les appliquer contre les parois latérales 12, l'angle de diffusion u est le même que celui qui serait obtenu en l'absence des cloisons. En revanche, si on les fait pivoter vers l'intérieur, on peut réduire cet angle à une valeur plus faible u'. En outre, si on positionne les deux cloisons de manière assymétrique par rapport à l'axe XX' du caisson, on peut modifier l'orientation générale du jet. C'est le cas dans la configuration illustrée à la figure 3, sur laquelle l'un des angles vl que forme l'une des cloisons 13 par rapport à XX' est supérieur à l'angle v2 que forme l'autre cloison 13. Ceci est intéressant dans certaines applications où l'arrivée du mélange air/fibres doit se faire en des zones dont la position n'est pas toujours la même. Bien entendu, des moyens appropriés, à la portée de l'homme du métier, sont prévus qui permettent facilement de faire pivoter les cloisons 13, puis de les bloquer dans la position choisie. La figure 4 montre un exemple possible d'utilisation d'une tête de diffusion de fibres telle que celle qui vient d'être décrite. Dans cette application, elle équipe un camion d'épandage d'un mélange de gravillons et de fibres sur une chaussée. Le camion comprend une benne basculante 7 montée sur un châssis 71 portée par des roues 72. Le véhicule se déplace sur une chaussée C, par exemple dans le sens de la flèche K. Les gravillons G contenus dans la benne sortent par une trappe 70 prévue à l'arrière, et à la base de la paroi de fond de cette benne. Un rouleau extracteur rotatif 73, dont le sens de rotation est symbolisé par la flèche H, assure l'extraction des gravillons de manière régulière hors de la benne, et leur épandage sur la chaussée par l'intermédiaire d'une bavette 74, telle qu'un plan incliné. La tête de diffusion de fibres conforme à l'invention qui équipe le véhicule, est portée par un support 8 approprié, fixé à l'arrière de la benne. Le caisson 1 est disposé sensiblement dans un plan horizontal, et son axe longitudinal XX' correspond à la direction d'avance du véhicule. Le bord de son ouverture aval, de sortie du mélange air/fibres, tourné vers le rouleau extracteur 73, est situé à faible distance de ce dernier, par exemple à une dizaine de centimètres de la génératrice la plus en arrière du rouleau. Le plan horizontal du caisson passe sensiblement par l'axe transversal du rouleau. La benne 7 porte, par exemple sur sa paroi supérieure, une ou plusieurs bobines 5 de ficelle 50. En fonctionnement, les ficelles sont découpées en continu en petits morceaux par le dispositif 4, puis sont diffusées - comme symbolisé par la flèche B - dans un plan horizontal et sont projetées contre les gravillons transportés par le rouleau 73. C'est donc un mélange très homogène de fibres et de gravillons 51 + G qui est répandu sur la chaussée C. En pratique, il sera préférable de prévoir un certain nombre de caissons I placés transversalement côte à côte, par exemple quatre caissons, de manière à alimenter convenablement toute la largeur du rouleau 73. Bien entendu, une bobine 5 sera prévue pour alimenter en ficelles de fibres chacune des têtes de diffusion. L'alimentation en air comprimé des buses 30 (via les flexibles 31) et les moteurs pneumatiques qui commandent la rotation des galets de coupe ne pose pas de problème, ce genre de véhicule pour travaux routiers étant équipé de bouteilles d'air comprimé qui sont rechargées par des compresseurs. Il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, de prévoir un asservissement de la vitesse de rotation des galets de coupe à la vitesse d'avance du véhicule épandeur. C'est déjà le cas pour le rouleau extracteur. Ainsi, le débit de fibres diffusées varie automatiquement de telle manière que le pourcentage de fibres présent dans le mélange reste pratiquement constant. Le galet 40 portant les couteaux périphériques est de préférence amovible et interchangeable. En effet, en jouant sur l'espace- ment des couteaux, il est possible de modifier la longueur des fibres coupees. Il est possible d'approvisionner le dispositif de coupe 4 simultanément par plusieurs ficelles 50 provenant de bobines différentes. Pour cela, il suffit de prévoir plusieurs manchons d'entrée et de guidage 43 des ficelles dans le dispositif 4. Ainsi, selon le débit de fibres requis, il est possible de sectionner au choix une ou plusieurs ficelles simultanément. L'invention trouve application dans divers domaines de l'industrie ou de l'agriculture. Pour en rester au travaux de revêtement d'une chaussée, on peut envisager de distribuer et de répartir des fibres directement sur la chaussée, sans la mélanger à des gravillons, de manière à les enrober directement dans un bitume ou autre liant. Dans une telle application, l'embouchure du caisson sera orientée vers la chaussée, la distribution des fibres se faisant soit avant soit après l'épandage de liant. Ce type de tête de diffusion pourraît être prévu pour être utilisé manuellement (et non porté par un véhicule) à la manière d'un arrosoir, par exemple pour traiter des zones de chaussée peu étendues, ou pour projeter des fibres telles que des fibres de verre à l'intérieur d'une couche de résine polymérisable à chaud. REVENDICATIONS 1. Tête de diffusion de fibres coupées, caractérisée par le fait qu'elle comprend un caisson tubulaire (1), de forme aplatie dont l'ouverture s'évase d'une extrémité à l'autre, des moyens d'introduction des fibres à l'extrémité (la) du caisson (1) dont la section est la plus faible, et des moyens (3) pour insuffler de l'air par cette même extrémité à l'intérieur et contre le fond (I1) du caisson (1), en direction de l'autre extrémité (lb). 2. Tête de diffusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit caisson a la forme générale d'un trapèze isocèle, et présente une section transversale rectangulaire. 3 Tête de diffusion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que lesdits moyens (3) d'insufflation d'air comprennent une buse à jet plat (30) branchée sur un conduit pneumatique (31) et montée dans une paroi (15) qui obture ladite extrémité (la) de plus faible section du caisson (1). 4. Tête de diffusion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte des cloisons pivotantes (13) placées à l'intérieur dudit caisson (1), qui permettent de régler l'angle et/ou l'orientation du jet d'air et de fibres diffusé. 5. Tête de diffusion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est équipée de moyens (4) qui coupent les fibres à partir d'au moins une ficelle de fibres prélevée d'une bobine. 6. Tête de diffusion selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens (4) comprennent un galet rotatif (40) équipé de couteaux et coopérant avec un galet d'appui (41). 7. Tête de diffusion selon la revendicaton 5 ou 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte un conduit de liaison (20) guidant les fibres coupées entre les moyens de coupe (4) et l'entrée (2) du caisson (1).