Brevet FR2731646A1 — publié le 19960920

La présente invention concerne un procédé et un appareil de mélange interne d'une matière élastomère. Plus précisément, l'invention concerne les machines de mélange interne de grande intensité destinées aux matières élastomères. Un lot d'ingrédients à mélanger est transmise à une chambre de mélange dans laquelle deux rotors tournent à des vitesses prédéterminées pendant des périodes prédéterminées de mélange, puis le matériau mélangé est déchargé par une sortie placée au fond de la chambre de mélange. Dans le cas de certaines réalisations de rotors, le déchargement du matériau présente des difficultés lorsque les rotors s'arrêtent dans des positions telles qu'ils ont tendance à retenir le matériau mélangé dans la chambre de mélange. Lorsque le matériau mélangé est déchargé, le temps de déchargement varie, si bien que la trappe de sortie reste ouverte pendant une période égale au temps maximal de déchargement. Cette opération provoque une augmentation du temps d'ouverture de la trappe d'une valeur normale de 8 à s à une valeur de 20 à 30 s, afin qu'il soit certain que la sortie est débarrassée du matériau élastomère lorsque la trappe est fermée. Dans de nombreux cas, le mélangeur est déchargé en un temps de 4 à 5 s, si bien que le temps de mélange perdu peut atteindre 25 s à chaque cycle de mélange. Compte tenu du coût élevé de ces mélangeurs, ce temps superflu d'arrêt est très coûteux. D'autre part, lorsque la trappe est fermée alors que du matériau mélangé reste à la sortie, un problème de coincement ou de bouchon se pose et eff e la fermeture de la trappe, si bien qu'un temps supplémentaire d'arrêt est nécessaire pour le nettoyage de la sortie. Pour ces raisons, des minuteries déterminent un temps d'attente, après ouverture de la sortie, qui ne convient pas pour l'ouverture et la fermeture de la sortie et pour l'obtention en toute sécurité d'une utilisation optimale des mélangeurs. On a constaté qu'une construction de mélangeur dans laquelle des capteurs sont incorporés aux parois de la sortie donnait des signaux relatifs au passage du matériau élastomère qui peuvent être utilisés pour la commande de la fermeture de la sortie par déplacement de la trappe vers l'ouverture de sortie dès que la sortie est dégagée. La vidange du mélangeur est aussi facilitée par réglage de la position de l'un au moins des rotors lors de l'arrêt de la rotation. La présente invention concerne une construction de mélangeur et des organes ou appareil de commande d'ouverture et de fermeture de la trappe d'une machine de mélange de grande intensité qui sont perfectionnés afin que la machine de mélange puisse être utilisée de manière optimale sans que le matériau mélangé reste retenu aux rotors et sans retard de fermeture de la trappe après le déchargement. Ce résultat est obtenu à l'aide d'organes de commande qui, en fonction de la position des rotors, assurent une disposition qftimle]d ro- tLs l'un pEr rapport à 1'axtre et par rapt aux çurs de la dle de élange lorsque les rotors sont arrêtés pour le déchargement. Lorsque la trappe est ouverte, le matériau élastomère mélangé tombe par la sortie. Ces organes de commande sont connectés à des interrupteurs de proximité placés sur les arbres des rotors et à des interrupteurs qui interrompent la rotation des rotors. De préférence, les rotors s'arrêtent lorsque les pales de l'un au moins des rotors ont une disposition verticale. L'invention concerne aussi la réalisation d'un capteur à émetteur et récepteur, placé dans la sortie de la machine de mélange et destiné à indiquer si le matériau mélangé est passé par la sortie et si un matériau est encore retenu à la sortie. Cette information est transmise à l'organe de commande d'ouverture et de fermeture de la sortie afin que, lorsque le signal indique que le matériau mélangé n'est pas présent à la sortie, la trappe revienne dans la sortie. En outre, 1ckxr aucun signal indiquant que le matériau mélangé est passé par la sortie n'est reçu, la trappe reste maintenue en position d'ouverture jusqu'à ce que le matériau mélangé retenu dans la chambre de mélange soit évacué. Le cas échéant, une minuterie peut être utilisée en coopération avec le capteur à émetteur et récepteur pour la détermination d'un temps minimal d'attente d'environ 4 à 5 s après ouverture de la trappe. Ensuite, le signal du capteur est utilisé, postérieurement au temps d'attente, pour la fermeture de la trappe afin que le temps d'ouverture ait une durée prédéterminée qui peut être augmentée par un signal indiquant que la sortie est bouchée. Dans un premier aspect, l'invention concerne un mélan- geur interne destiné à un matériau élastomère, du type qui comprend une chambre de mélange contenant deux rotors ayant des axes parallèles de rotation, une ouverture d'entrée, une ouverture de sortie, une trappe supportée afin qu'elle puisse tourner sur un bras d'articulation et qu'elle puisse se déplacer vers l'ouverture de sortie en fermant la chambre de mélange et à distance de l'ouverture de sortie en ouvrant la chambre de mélange, un appareil de commande destiné à arrêter la rotation des rotors et à dégager la trappe de l'ouverture de sortie à un moment prédéterminé, et un capteur monté dans l'ouverture de sortie et destiné à déterminer la présence d'un matériau élastomère dans l'ouverture de sortie après que la trappe a été dégagée, la trappe étant mobile vers l'ouverture de sortie afin qu'elle ferme la chambre de mélange pourvu qu'aucun signal indiquant la présence du matériau élastomère dans l'ouverture de sortie ne soit reçu par le capteur. Le mélangeur peut compter l'une ou plusieurs des caractéritiques suivantes: - le capteur comporte un émetteur d'hyperfréquences monté d'un côté de l'ouverture de sortie et un récepteur d'hyperfréquences monté du côté opposé de l'ouverture de sortie, - le mélangeur interne comporte une plaque de support et une ouverture de sortie formée dans la plaque de support, et en outre l'émetteur et le récepteur d'hyperfréquences sont montés sur la plaque de support au niveau de l'ouverture de sortie, et les rotors sont montés sur deux arbres et des interrupteurs de proximité sont montés sur les arbres et destinés à déterminer les positions relatives des deux rotors, l'appareil de commande étant destiné à interrompre la rotation des rotors à certaines positions prédéterminées des interrupteurs de proximité afin que le matériau élastomère soit évacué de manière accélérée, après réception de signaux provenant des interrupteurs de proximité et indiquant que les positions prédéterminées ont été atteintes. Dans un autre aspect, l'invention concerne un procédé de mélange d'un matériau élastomère dans une chambre de mélange ayant deux rotors, une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie qui comporte une trappe, le procédé comprenant la fermeture de l'ouverture de sortie par la trappe, l'introduction d'un lot du matériau élasto- mère dans la chambre de mélange, l'entraînement en rotation des deux rotors pendant une période prédéterminée, le dégagement de l'ouverture de sortie par ouverture de la trappe, et la commande d'un émetteur dcaptar placé dans l'ouverture de sortie pour la détermination du fait que du matériau élastomère se trouve dans l'ouverture de sortie, le procédé comprenant la fermeture de la trappe lorsqu'aucun signal n'est reçu. Le procédé peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la trappe est raccordée à une minuterie destinée à fermer la sortie à un temps prédéterminé après l'ouverture de la sortie, pourvu que l'émetteur du capteur indique qu'aucun matériau mélangé n'est présent dans la sortie, et - les rotors sont montés sur deux arbres ayant des interrupteurs de proximité destinés à déterminer les positions relatives en rotation des rotors et il comprend l'arrêt de la rotation de l'un au moins des rotors à une position prédéterminée d'évacuation après que le matériau a été mélangé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe partielle d'une machine de mélange interne selon l'invention dans laquelle la sortie de la chambre de mélange est en position de fermeture; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et représente les arbres des rotors et les inter- rupteurs de proximité; la figure 3 est une coupe schématique partielle agrandie analogue à la figure 1, représentant la sortie avec la trappe en position de fermeture; la figure 4 est une coupe analogue à la figure 3, représentant la trappe en position d'ouverture; et la figure 5 est une coupe partielle de la sortie du mélangeur, représentant le montage de l'émetteur et du récepteur en hyperfréquences ou Jio-aris daslaproide sortie suivant la ligne 5-5 de la figure 4. On se réfère aux figures 1 et 2; un mélangeur interne est représenté avec une chambre 12 de mélange et deux rotors 14, 16 qui peuvent tourner autour d'axes parallèles sur des arbres 18, 20 et qui sont supportés dans des paliers 22, 24, 26, 28 montés dans un châssis 30 de manière qu'ils puissent tourner. La chambre 12 de mélange a une entrée 32 et une sortie 34. L'entrée 32 communique avec une goulotte 36 ayant une trémie 38 destinée à recevoir des ingrédients à mélanger dans la chambre 12. Ce mélangeur 10 est particu- lièrement destiné au mélange des matériaux élastomères tels que le caoutchouc et analogues. Un piston 40 déplacé par un vérin 42 est monté sur la goulotte 36 et peut se déplacer dans celle-ci afin qu'il repousse les ingrédients dans la chambre de mélange 12. La sortie 34 possède des châssis 46, 48 d'extrémité et des bords 50, 52 de carter qui peuvent coopérer avec des surfaces d'une trappe 54 et qui peuvent pivoter autour d'un arbre 56. Un organe de manoeuvre, non représenté, est monté sur le châssis 30 et fait tourner l'arbre 56 vers la position d'ouverture indiquée sur la figure 4 ou la position de fermeture indiquée sur la figure 3. Lorsqu'elle est fermée, la trappe 54 est bloquée en position par une surface 58 de came déplacée par un vérin 60. La minuterie 62 peut être raccordée à l'organe de manoeuvre de la trappe 54 pour la détermination de l'intervalle de temps pendant lequel la trappe reste ouverte. Selon l'invention, un émetteur 64 et un récepteur 68 d'hyperfréquences ou micro-ondes nt maésda une paroi deschâssis 46. 48 d'extrémité, au niveau d'une plaque de support de la sortie 34 comme indiqué sur la figure 5. De préférence, le matériau du châssis d'extrémité 46, 48 est la fonte, et son épaisseur, au niveau des trous de logement des émetteur 64 et récepteur 68 d'hyperfréquences, estd'ewim95 m33/4pumes).Les trous 72, 74 des châssis d'extrémité 46, 48 sont percés depuis 1 ' intérieur a un diamètre de 67 mn (2 5/8 pues) (dimension de taraud pour trou de 64 mn (2 1/2 poxes). Les tra.e 72, 74 sont alors taraudés à la main depis l'exté=iar à 64 mm (2 l/2-8NTP). La profondeur taraudée augmente progressivement si bien que l'émetteur 64 et le récepteur 68 d'hyperfréquences peuvent être vissés dans les trous, et qu'une fenêtre peut ensuite venir au niveau de l'intérieur des châssis 46, 48 d'extrémité. L'émetteur 64 et le récepteur 68 d'hyperfréquences ont des fenêtres 76 et 78 formées de "Teflon" ou d'un autre matériau convenable. Des câbles 80, 82 raccordent l'émetteur 64 et le récepteur 68 à un organe ou appareil 84 de commande qui peut être raccordé à la minuterie 62. On se réfère aux figures 1 et 2; les arbres 18, 20 ont des interrupteurs 86, 88 de proximité montés sur eux pour la détermination de la position des rotors 14, 16 à l'aide du nombre d'impulsions obtenu lorsque les rotors effectuent un tour complet, avec arrêt de la rotation lorsque le rotor droit 16 est en position verticale pour le déchargement du mélange de la chambre 12. Les interrupteurs 86, 88 de proximité peuvent être raccordés à la minuterie 62 par des câbles 90, 92. Comme l'indique la figure 2, les rotors 14, 16 montés sur les arbres 18, 20 sont raccordés à un méca- nisme réducteur 94 entraîné par un moteur 96. Pendant le fonctionnement, le mélangeur 10 est chargé, après fermeture de la trappe 54 à l'aide d'un organe de manoeuvre, par introduction des ingrédients par la trémie 38, dans la goulotte 36 dans laquelle ils sont poussés vers la chambre de mélange par le piston 40. Les ingrédients sont mélangés par rotation des rotors 14, 16 pendant une période prédéterminée après laquelle les rotors sont arrêtés alors que l'un des rotors 16 a une position pratiquement verticale, déterminée par les interrupteurs de proximité 86, 88. La minuterie commande alors la came 58 afin qu'elle se sépare de la trappe 54, et l'organe de manoeuvre fait tourner l'arbre 56 de la trappe vers la position d'ouverture de la trappe indiquée sur la figure 4. Le matériau mélangé peut alors tomber par la sortie 34, le long de l'émetteur 64 et du récepteur 68 d'hyperfréquences. Les fenêtres 76, 78 protège l'émetteur 64 et le récepteur 68 d'hyperfréquences, mais il faut noter que le mélange du matériau élastomère peut revêtir les fenêtres 76, 78 d'un revêtement dont 1' épaisseur pet ateire 6 w (1/4 de pouce). A cet effet, la sensibilité du récepteur 68 d'hyperfréquences peut être ajustée pour indiquer si un matériau élastomère est présent à la sortie. Dans ce cas, le signal est transmis à la minuterie et à l'organe de commande 62, 84 de manière que la trappe 54 ne soit pas fermée. La minuterie 62 et l'organe 84 de commande peuvent être programmés afin que, lorsqu'un lot de matériau mélangé tombe par la sortie 34, un signal soit transmis pour la commande de l'organe de manoeuvre qui ferme la trappe 54 avant le chargement d'un nouveau lot. Dans une variante, la minuterie peut être réglée afin qu'elle introduise un retard à la fermeture de la trappe 54 pendant un intervalle prédé- terminé, par exemple compris entre 2 et 4 s, après lequel l'organe de manoeuvre de trappe est commandé afin qu'il ferme la trappe, pourvu que l'émetteur et le récepteur 64, 68 d'hyperfréquences indiquent qu'il ne reste pas de matériau retenu dans l'ouverture de sortie. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Mélangeur interne destiné à un matériau élastomère, du type qui comprend une chambre (12) de mélange contenant deux rotors (14, 16) ayant des axes parallèles de rotation, une ouverture d'entrée (32), une ouverture de sortie (34), une trappe (54) supportée afin qu'elle puisse tourner sur un bras d'articulation et qu'elle puisse se déplacer vers l'ouverture de sortie (34) en fermant la chambre (12) de mélange et à distance de l'ouverture de sortie (34) en ouvrant la chambre (12) de mélange, et un appareil de commande (62, 84) destiné à arrêter la rotation des rotors (14, 16) et à dégager la trappe (54) de l'ouverture de sortie (34) à un moment prédéterminé, caractérisé par un capteur (64, 68) monté dans l'ouverture de sortie (34) et destiné à déterminer la présence d'un matériau élastomère dans l'ouverture de sortie (34) après que la trappe (54) a été dégagée, la trappe (54) étant mobile vers l'ouverture de sortie (34) afin qu'elle ferme la chambre (12) de mélange pourvu qu'aucun signal indiquant la présence du matériau élastomère dans l'ouverture de sortie (34) ne soit reçu par le capteur (64, 68). 2. Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le capteur (64, 68) comporte un émetteur (64) d'hyperfréquences monté d'un côté de l'ouverture de sortie (34) et un récepteur (68) d'hyperfréquences monté du côté opposé de l'ouverture de sortie (34). 3. Mélangeur selon la revendication 2, dans lequel le mélangeur interne comporte une plaque de support et une ouverture de sortie (34) formée dans la plaque de support, et caractérisé en outre en ce que l'émetteur (64) et le récepteur (68) d'hyperfréquences sont montés sur la plaque de support au niveau de l'ouverture de sortie (34). 4. Mélangeur selon la revendication 1, dans lequel les rotors (14, 16) sont montés sur deux arbres (18, 20), et caractérisé par des interrupteurs (86, 88) de proximité montés sur les arbres (18, 20) et destinés à déterminer les positions relatives des deux rotors (14, 16), l'appareil de commande (62, 84) étant destiné à interrompre la rotation des rotors (14, 16) à certaines positions prédéterminées des interrupteurs (86, 88) de proximité afin que le matériau élastomère soit évacué de manière accélérée, après réception de signaux provenant des interrupteurs (86, 88) de proximité et indiquant que les positions prédéterminées ont été atteintes. 5. Procédé de mélange d'un matériau élastomère dans une chambre (12) de mélange ayant deux rotors (14, 16), une ouverture d'entrée (32) et une ouverture de sortie (34) qui comporte une trappe (54), le procédé comprenant la fermeture de l'ouverture de sortie (34) par la trappe (54), l'introduction d'un lot du matériau élastomère dans la chambre (12) de mélange, l'entraînement en rotation des deux rotors (14, 16) pendant une période prédéterminée, et le dégagement de l'ouverture de sortie (34) par ouverture de la trappe (54), caractérisé par la commande d'un émetteur (64) du capteur (64, 68) placé dans l'ouverture de sortie (34) pour la détermination du fait que du matériau élastomère se trouve dans l'ouverture de sortie (34), le procédé comprenant la fermeture de la trappe (54) lorsqu'aucun signal n'est reçu. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en outre en ce que la trappe (54) est raccordée à une minuterie destinée à fermer la sortie à un temps prédéterminé après l'ouverture de la sortie, pourvu que l'émetteur (64) du capteur (64, 68) indique qu'aucun matériau mélangé n'est présent dans la sortie. 7. Procédé selon la revendication 5, du type dans lequel les rotors (14, 16) sont montés sur deux arbres (18, ) ayant des interrupteurs (86, 88) de proximité destinés à déterminer les positions relatives en rotation des rotors (14, 16), caractérisé en outre en ce qu'il comprend l'arrêt de la rotation de l'un au moins des rotors (14, 16) à une position prédéterminée d'évacuation après que le matériau a été mélangé.