Brevet FR2715871A1 — publié le 19950811

BROYEUR GRANULATEUR CALIBREUR La présente invention concerne un broyeur granulateur calibreur, dispositif plus spécialement destiné à un usage dans l'industrie chimique ou pharmaceutique. Un tel appareil est généralement utilisé à plusieurs stades de la préparation de granulés entrant par exemple dans la fabrication de comprimés ou gélules. En règle générale, lors de cette préparation, les différents composants sous forme de poudre sont d'abord mélangés, puis un liant est ajouté de manière à obtenir une poudre humide en agglomérats. Ceux-ci sont alors passés une première fois dans l'appareil pour être transformés en grains relativement grossiers (calibre O S 2mm par exemple), après quoi le produit est séché, avant passage pour la deuxième fois dans l'appareil pour obtenir le calibre désiré ( O Le broyeur va donc inévitablement être soumis à des démontages et remontages fréquents, pour changer la grille en fonction du calibre recherché, plus éventuellement l'élément mobile ou rotor qui coopère avec elle, ainsi que pour procéder à son nettoyage. Il importe donc que les opérations de démontage-remontage soient simplifiées au mieux, ce qui est loin d'être le cas dans les matériels existants les plus performants. Dans l'un d'eux, la grille est un tamis en maille métallique ayant une forme d'auget semi-cylindrique disposé horizontalement. L'élément mobile est un rotor oscillant constitué pour sa partie active de barreaux longitudinaux qui se déplacent en contact sur la grille. Le produit est introduit à travers le rotor, pour être écrasé par les barreaux et entrainé à travers le tamis. Outre que le nettoyage de ce dispositif et le changement de tamis ne sont pas aisés, un autre inconvénient réside dans le fait que les barreaux du rotor frottent contre le tamis et qu'il s'ensuit une usure rapide de ce dernier, ainsi que des ruptures de fil souvent imprévisibles, dont les conséquences peuvent aller jusqu'à la perte de la totalité du produit traité durant le cycle. Dans un second système couramment utilisé, la grille est de forme tronconique. L'élément mobile est rotatif, comportant deux barreaux latéraux balayant la surface intérieure de la grille, sans la toucher. Son principal inconvénient est que le moteur est placé audessus du rotor, imposant le démontage et le remontage par le dessous et limitant l'accessibilité pour le nettoyage. Un autre broyeur connu comporte un élément à barreaux fixe à l'intérieur d'une grille rotative. Le démontage de ces éléments et le lavage sont plus faciles que pour les appareils précédents. En revanche, ce broyeur a un rendement plutôt médiocre, du fait que la rotation de la grille contrarie grandement le passage des grains à travers elle. La présente invention a été réalisée dans le but de pallier ces divers inconvénients et a donc pour objet un broyeur granulateur calibreur perfectionné, qui est à la fois performant et facile à démonter et à nettoyer, et qui de plus est très complet quant à ses modes d'utilisation et la gamme des tâches qu'il est en mesure d'accomplir. Ce broyeur qui comporte un outil mobile ou rotor coopérant avec un grille, est caractérisé en ce qu'il comprend une tête porte-outil montée verticalement dans une enceinte ouverte à ses deux extrémités inférieure et supérieure, en ce que l'arbre de la tête porte-outil est entraîné à partir de moyens d'entraînement disposés extérieurement sur le côté de ladite enceinte, et en ce que la grille est montée de façon amovible sous l'extrémité inférieure de ladite enceinte. De même, l'extrémité supérieure dudit corps cylindrique comporte des moyens pour recevoir de façon amovible une trémie de réception des produits à traiter. Cette disposition sur le côté de la motorisation permet une totale acessibilité aux éléments qu'il faut démonter et/ou nettoyer fréquemment. Elle confère également un aspect modulaire au broyeur, qui offre entre autres le choix entre plusieurs orientations du moteur comme on le verra dans la suite, sans qu'il en coûte des difficultés particulières de fabrication. D'autre part, dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'arbre de la tête porte-outil peut être commandé sélectivement selon deux modes de fonctionnement : rotatif ou oscillant. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, la tête porte-outil est prévue apte à recevoir des outils ou rotors par son extrémité inférieure ainsi que par son extrémité supérieure, permettant d'utiliser simultanément deux rotors haut et bas. Avantageusement, les rotors sont montés dans la tête porte-outil par des moyens de verrouillage rapide, connus en soi. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, la grille est réglable en position sous ladite enceinte de passage renfermant la tête porte outil, de manière à être plus ou moins écartée de l'outil ou rotor qui coopère avec elle. Dans une forme de réalisation préférée, elle est montée sur des rampes inclinées dans un support qui vient lui-même se fixer sous ladite enceinte renfermant la tête porte-outil. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement dans la description suivante, faite en relation avec les dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 est une vue schématique de côté, partiellement en coupe, d'une forme de réalisation préférée d'appareil selon l'invention, la Fig. 2 est une vue schématique, également de côté et partiellement en coupe, mais à plus petite échelle, d'une variante de l'appareil de la Fig. 1, la Fig. 3 est une vue schématique, partiellement en coupe selon la ligne brisée III-III de la Fig. 4, illustrant le montage de la grille dans ces deux appareils, la Fig. 4 est une vue schématique en coupe selon la ligne IV-IV de la Fig. 3, et la Fig. 5 est une vue de côté du support de grille. Dans l'ensemble des dessins, les mêmes signes de référence ont été utilisés pour désigner partout les mêmes éléments. A la Fig. 1, un appareil conforme à l'invention est représenté schématiquement dans sa totalité, partiellement en coupe pour faire apparaître ses principaux éléments et illustrer leur fonctionnement. Cet appareil plus spécialement destiné à l'industrie pharmaceutique, est de type multifonction, et appelé à ce titre broyeur granulateur calibreur. Pour ce faire, il comprend essentiellement un élément mobile ou outil interchangeable 1, qui coopère avec une grille 2 également interchangeable. L'outil 1 se monte de façon amovible sur une tête porte-outil 3 placée suivant un axe vertical X-X à l'intérieur d'une enceinte de passage 4 ouverte à ses extrémités inférieure 4a et supérieure 4b. Telle que représentée, l'enceinte 4 est un cylindre de révolution axé sur X-X, et elle comporte avantageusement une paroi latérale à double enveloppe dans laquelle on peut prévoir de faire passer un fluide thermique. L'enceinte 4 est surmontée par une trémie 5 de réception des produits à traiter, montée de façon amovible sur son extrémité supérieure 4b, au moyen de fixations rapides 6 à serrage manuel, connues en soi. La grille 2 vient se placer sous l'extrémité inférieure 4a de l'enceinte 4. Plus précisément, dans les formes de réalisation des dessins, elle s'adapte dans un support de grille 7 dont le montage sous l'extrémité inférieure de l'enceinte 4 est identique à celui de la trémie 5, faisant appel aux mêmes fixations rapides 6. La tête porte-outil 3 comporte un arbre 8 axé verticalement sur X-X. Des moyens connus en soi, par exemple de type à encliquetage, permettent l'accouplement rapide d'un outil 1 à son extrémité inférieure. De plus, et selon une caractéristique importante de l'invention, la tête 3 comporte des mêmes moyens d'accouplement supérieurs pour le montage d'un outil dirigé vers le haut. Comme montré à la Fig. 2, l'appareil peut donc admettre ensemble deux outils 1 agissant simultanément à deux étages différents. L'outil supérieur est contenu à l'intérieur d'un élément 9 qui vient s'adapter au-dessus de l'enceinte 4, en position intermédiaire entre celle-ci et la trémie 5 de réception des produits à traiter, dont seule la base est représentée sur le dessin. Considérant de nouveau la Fig. 1, elle illustre l'utilisation d'un unique outil 1, monté sous la tête 3 pour coopérer avec la grille 2. Un dôme 30 vient alors en fermeture de la tête 3, pour protéger les moyens d'accouplement supérieurs. Pour éviter les remontées de produit à partir de l'enceinte 4 dans la trémie 5, celle-ci est pourvue à sa base d'un système de chicane. Il s'agit ici d'une chambre inférieure 50 dans laquelle débouche l'ouverture de la trémie proprement dite. Un cône 51 est placé au-dessus de l'ouverture de sortie de la chambre 50, laquelle ouverture comporte un rebord intérieur incliné 52. Conformément à l'invention, les moyens d'entraînement de l'arbre 8 dans la tête porte-outil 3 sont disposés extérieurement sur le côté de l'enceinte 4. Ces moyens d'entraînement sont montés sur un bâti 10 solidarisé avec l'enceinte 4 par un bras creux 11, lequel est prolongé par un autre bras creux 40 assurant la liaison entre la paroi latérale de l'enceinte 4 et la tête 3. Le bras 40 traversant ladite paroi est ouvert dans le bras creux 11. A son autre extrémité, il est ouvert dans la tête 3. Entre un arbre de sortie 12 des moyens d'entraînement et l'arbre 8 dans la tête 3, la transmission est assurée par une courroie crantée 13 coopérant avec des pignons 14 et 15, respectivement solidaires en rotation de l'arbre 8 et de l'arbre 12. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, l'arbre 8 dans la tête 3 peut fonctionner soit en mode oscillant, soit en mode rotatif. A cet effet, l'arbre de sortie 12 est donc sélectivement animé d'un mouvement oscillant ou de rotation, à partir d'un unique moteur 16. Le moteur 16 entraîne un arbre 17 placé dans le bâti 10 à côté de l'arbre de sortie 12, parallèlement à lui. Près du moteur 16, l'arbre 17 porte un pignon 18 solidaire en rotation. Celui-ci est relié par l'intermédiaire d'une courroie 20 à un pignon 19 monté libre en rotation sur l'arbre de sortie 12. Le pignon 19 peut être accouplé avec l'arbre 12 au moyen d'un embrayage 21. D'autre part, à son extrémité distante du moteur 16, l'arbre 17 porte un disque 22 monté libre en rotation, mais qui peut être accouplé avec lui au moyen d'un embrayage 23. Un disque homologue 24 lui correspond au même niveau sur l'arbre de sortie 12, qui peut être accouplé à celui-ci au moyen d'un embrayage 25. Les deux disques 22, 24 forment avec une biellette 26 un système à excentrique qui transforme le mouvement de rotation du premier en un mouvement alternatif oscillant du second. Par conséquent, pour commander en rotation l'arbre 8 de la tête porte-outil 3, l'embrayage 21 sera mis en service et les deux autres 23, 25 libérés. Pour le fonctionnement en mode oscillant, les deux embrayages 23, 25 seront au contraire mis en service et l'embrayage 21 sera libéré. On voit que le moteur 16 peut indifféremment être placé au-dessous des arbres 12, 17 comme à la Fig. 1, ou au-dessus comme à la Fig. 2. Au prix de modifications mineures, il pourrait également être placé horizontalement, selon une orientation longitudinale ou transversale. Les Figs. 3 à 5 montrent plus particulièrement le montage de la grille 2 dans son support 7, lequel comporte des moyens permettant de la déplacer légèrement en translation selon X-X pour régler l'écartement entre elle et l'outil 1 qui lui est associé. Le support 7 se compose d'une enceinte interne 70 en forme de cylindre de révolution, dont la paroi est épaissie en son sommet pour former un rebord périphérique 71 de section rectangulaire. Le support 7 comporte d'autre part une bague externe 72 dans laquelle s'inscrit concentriquement et exactement le rebord 71, et par laquelle il se fixe sous l'enceinte 4. A ce titre, la bague 72 comporte sur sa paroi externe des oreilles 73 réparties sur son pourtour, qui constituent avec des vis à molettes correspondantes attachées à l'enceinte 4 les fixations rapides 6 précitées. Entre les oreilles 73 qui sont au nombre de trois à la Fig. 4, la bague 72 présente autant de lumières oblongues identiques 74, disposées au même niveau et selon une même inclinaison par rapport à sa base, cette inclinaison étant de l'ordre de quelques degrés. Les lumières 74 constituent des rampes pour des bras radiaux 75 de support du rebord 71 dans la bague 72. Avantageusement, l'un de ces bras radiaux est une vis à molette 76 qui permet donc le blocage en rotation du rebord 71 dans la bague 72. La grille 2 se loge dans la partie supérieure de l'enceinte 70. Elle y est fixée par l'intermédiaire d'une collerette externe horizontale 200 qui vient en appui sur le sommet du rebord extérieur 71. Des broches en saillie sous la collerette 200 s'enfichent et se verrouillent par encliquetage dans des alésages correspondants 77 ménagés dans le rebord 71, visibles à la Fig. 4 où la grille 2 n'a pas été représentée. Sur cette même figure, on voit qu'une partie de la face externe du rebord 71 présente une pluralité de crans 78 coopérant avec une bille 79 chargée par ressort et faisant saillie à la surface intérieure de la bague 72, s'agissant d'un système de réglage qui définit des positions de réglage discrètes de la grille, indiquées par des repères sur le bord extérieur de l'une des lumières ou rampes 74, Fig. 5. Le support 7 avec une grille 2 étant en place sous l'enceinte 4,on peut donc légèrement déplacer la grille 2 en translation selon X-X, pour régler l'écartement qui la sépare de l'outil 1 avec lequel elle coopère. Il suffit pour cela de desserrer la vis à molette 76 pour déplacer le rebord 71 en rotation dans la bague 72 jusqu'à la position requise, puis de la resserrer ensuite. En règle générale, la grille 2 est de forme tronconique comme représentée sur les dessins, coopérant avec des outils ou rotors 1 de forme trapézoïdale complémentaire. Avantageusement, la zone perforée de la grille 2 englobe la paroi de fond. Et les perforations, dont la taille peut être aussi petite que 0,3 mm, environ, peuvent être rondes, carrées ou de toute autre forme géométrique selon la destination de la grille : grille-râpe par exemple. De même, les différents rotors ont en tant que partie active des barreaux de sections diverses rondes, carrées, hexagonales, etc. D'autres sont à fonction de presseur, à couteaux, à marteaux, etc. Par conséquent, l'appareil selon l'invention, de par sa structure, ses jeux complets de grilles, rotors et autres éléments interchangeables, son fonctionnement bi-mode : oscillant et rotatif, offre une gamme étendue de possibilités pour satisfaire au mieux l'ensemble des besoins des utilisateurs. Par ailleurs, toutes les opérations de démontage-remontage pour le nettoyage et les changements d'éléments sont immédiates et se font de façon strictement manuelle, c'est-à-dire sans outils. REVENDICATIONS 1) Appareil broyeur granulateur calibreur comportant un outil mobile ou rotor (1) coopérant avec une grille (2), caractérisé en ce qu'il comprend une tête porte-outil (3) montée verticalement dans une enceinte (4) ouverte à ses deux extrémités inférieure (4a) et supérieure (4b), en ce que l'arbre (8) de la tête porte-outil (3) est entraîné à partir de moyens d'entraînement disposés extérieurement sur le côté de l'enceinte (4), et en ce que la grille (2) est montée de façon amovible sous l'extrémité inférieure (4a) de l'enceinte (4). 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale de l'enceinte (4) est une double enveloppe, pour permettre le passage d'un fluide thermique. 3) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (4b) de l'enceinte (4) comporte des moyens pour recevoir de façon amovible une trémie (5) de réception de produit à traiter. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la trémie (5) comporte à sa base un système de chicane (50 à 52) pour éviter les remontées de produit à partir de l'enceinte (4). 5) Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête porte-outil (3) est prévue apte à recevoir des outils ou rotors (1) par son extrémité inférieure, ainsi que par son extrémité supérieure. 6) Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre (8) dans la tête porteoutil (3) est commandé sélectivement selon deux modes de fonctionnement : rotatif et oscillant. 7) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre (8) de la tête porte-outil (3) est accouplé à un arbre de sortie (12) des moyens d'entraînement, lequel arbre (12) est disposé parallèlement à côté d'un arbre (17) accouplé à un moteur (16), et en ce que les arbres (12, 17) sont accouplés sélectivement, au moyen d'embrayages (21, 23, 25), par l'intermédiaire d'un dispositif à pignons (18, 19) et courroie (20) pour l'entraînement en rotation de l'arbre de sortie (12), ou par l'intermédiaire d'un dispositif à excentrique (22, 24, 26) pour l'entraînement en mode oscillant de l'arbre de sortie (12). 8) Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la grille (2) montée sous l'enceinte (4) est légèrement déplaçable en translation selon (X-X) pour permettre le réglage de l'écartement entre elle et l'outil (1) avec lequel elle coopère. 9) Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la grille (2) se monte dans un support de grille (7) comportant d'une part une bague extérieure (72) se fixant sous l'enceinte (4), et d'autre part une enceinte intérieure (70) recevant la grille (2) de façon amovible, l'enceinte (70) étant portée par des bras radiaux engagés dans des lumières (74) de la bague (72) formant des rampes, pour permettre le réglage en écartement de la grille (2) par rapport au rotor (1) par rotation de l'enceinte (70) dans la bague (72).