Brevet FR2746327A1 — publié le 19970926

D E S C R I PTION Mélangeur a bac annulaire La présente invention concerne un mélangeur à bac annulaire, avec a) un carter, dans lequel est configurée une chambre de mélange annulaire, b) un rotor rotatif, sur lequel est fixée, au moyen d'une multiplicité de bras mélangeurs s'étendant dans la chambre de mélange, une pluralité d'outils mélangeurs disposés à des distances radiales différentes du centre de rotation, c) au moins un bras mélangeur étant monté à rotation sur le rotor de telle sorte que l'outil mélangeur fixé sur lui peut, lorsqu'il rencontre un obstacle situé sur le fond de la chambre de mélange, effectuer un mouvement arqué d'évitement à partir de sa position de travail. On connaît dans différents modes de construction des mélangeurs pour la réalisation de produits hydrauliquement liés, par exemple du béton, du mortier, etc. On différencie notamment les types de construction qui travaillent avec un arbre horizontal de ceux dans lesquels les outils mélangeurs tournent autour d'un axe vertical. Les mélangeurs à bac annulaire du type mentionné en introduction font partie du deuxième mode de construction. Dans les mélangeurs connus de ce type, un seul outil mélangeur est généralement fixé sur un bras mélangeur. Il pourrait être très judicieux (et cela simplifierait la construction) que plusieurs outils mélangeurs soient fixés à des distances radiales différentes sur un seul bras mélangeur. Mais il est nécessaire, pour de tels mélangeurs à bac annulaire, que les outils mélangeurs puissent accomplir un mouvement d'évitement vertical lorsqu'ils rencontrent un obstacle situé sur le fond de la chambre de mélange, par exemple un grain particulièrement gros du produit mélangé. Autrement, il pourrait se produire des détériorations de l'outil mélangeur ou de l'habillage du fond. Si, dans les mélangeurs à bac annulaire connus, on fixait plusieurs outils mélangeurs sur un seul bras mélangeur, la conséquence en serait que les outils mélangeurs devraient toujours effectuer tous conjointement un mouvement d'évitement, même si un seul outil mélangeur rencontre un obstacle. Cela affecterait considérablement le mélangeage. Une problématique correspondante intervient lorsqu'un seul outil mélangeur est certes disposé sur un bras mélangeur, mais que cet outil présente de très grandes dimensions: en effet, la totalité de l'outil mélangeur doit alors accomplir le mouvement d'évitement, bien que seule une petite région de l'outil mélangeur soit directement touchée par l'obstacle reposant sur le fond de la chambre de mélange. La présente invention a pour but de configurer un mélangeur à bac annulaire du type mentionné en introduction de façon à ce que plusieurs outils mélangeurs soient disposés sur un seul bras mélangeur de telle sorte qu'ils puissent accomplir un mouvement d'évitement indépendamment entre eux lors de la rencontre d'un obstacle. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que: d) au moins un bras mélangeur présente au moins deux arbres porteurs coaxiaux, qui sont montés sur le rotor à rotation indépendamment entre eux, e) au moins le ou les arbres porteurs radialement extérieurs sont réalisés sous la forme de tube creux, f) au moins un outil mélangeur est fixé sur chaque arbre porteur. Par la disposition coaxiale (du genre télescopique), proposée par l'invention, de plusieurs arbres porteurs qui portent chacun indépendamment entre eux un outil mélangeur, les outils mélangeurs individuels peuvent aussi effectuer indépendamment entre eux un mouvement arqué d'évitement: ainsi, seul l'arbre porteur associé tourne, tandis que les autres arbres porteurs, qui maintiennent les outils mélangeurs non touchés par l'obstacle, restent de façon inchangée dans leur position. Le terme de " plusieurs outils mélangeurs " désigne également une situation dans laquelle un seul outil mélangeur de particulièrement grandes dimensions est divisé physiquement en plusieurs régions, qui sont certes directement contiguës les unes des autres dans la position de travail et continuent ainsi à accomplir la fonction d'un seul outil mélangeur, mais qui ne sont pas directement reliées entre elles et peuvent donc se déplacer indépendamment. De préférence, on devrait prévoir pour chaque arbre porteur un dispositif à ressort, dispositif qui est tendu lors de l'exécution du mouvement d'évitement de l'outil mélangeur correspondant et qui, une fois l'obstacle passé, ramène l'arbre porteur dans sa position initiale de rotation. Ce n'est que dans ces circonstances particulièrement favorables qu'on peut se passer de ce dispositif à ressort. C'est notamment le cas lorsque le poids de l'outil mélangeur suffit déjà pour que ce dernier retourne toujours dans la position proche du fond. A ce poids peut s'ajouter une force de réaction, que le produit mélangé affluant exerce sur l'outil mélangeur et qui tend également à pousser ce dernier vers le bas. Si la totalité ou plusieurs des arbres porteurs faisant partie d'un bras mélangeur doivent être pourvus d'un dispositif à ressort correspondant, on recommande alors une configuration de l'invention selon laquelle les différents arbres porteurs faisant partie d'un bras mélangeur sont dirigés plus ou moins loin vers l'intérieur en direction de l'axe de rotation du rotor de telle sorte que les arbres porteurs situés radialement plus à l'intérieur dépassent axialement des arbres porteurs situés radialement plus à l'extérieur, les dispositifs à ressort s'appliquant respectivement contre une région dégagée, proche du rotor, des arbres porteurs. Dans le cas le plus simple, les dispositifs à ressort comprennent chacun un ressort métallique, qui est monté entre une pièce, assemblée à I'arbre porteur correspondant, et une pièce du rotor. Cette forme de réalisation est particulièrement robuste; elle autorise en outre le réglage de la précontrainte du dispositif à ressort par des moyens constructivement simples. Dans certains cas toutefois, on préférera une forme de réalisation selon laquelle les dispositifs à ressort sont chacun formés par un élément de torsion qui comprend un élément annulaire en matériau élastomère, qui est assemblé au rotor par sa périphérie extérieure et à l'arbre porteur associé par sa périphérie intérieure. Un tel dispositif à ressort est sans entretien. Il possède l'avantage supplémentaire qu'il ne se contente pas d'autoriser de purs mouvements de rotation de l'arbre porteur associé par rapport au rotor: il permet en outre également certaines inclinaisons de l'axe longitudinal de l'arbre porteur par rapport à sa position de repos, ainsi que des décalages en parallélisme axial de l'arbre porteur. On dispose donc d'encore plus de degrés de liberté pour le mouvement d'évitement de l'outil mélangeur. Enfin, il est recommandé qu'une butée de rotation réglable soit associée à au moins un arbre porteur d'un bras mélangeur, butée qui détermine la distance minimale entre le bord inférieur de l'outil mélangeur associé et le fond de la chambre de mélange. On empêche ainsi que l'outil mélangeur racle directement le long du fond de la chambre de mélange, ce qui provoquerait inutilement de l'usure et une consommation d'énergie. De la sorte, il ne peut également pas se bloquer sur un obturateur ouvert. L'exposé qui suit décrit plus en détail des exemples de réalisation de l'invention à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue de dessus d'un mélangeur à bac annulaire avec le capot de recouvrement déposé, la figure 2 est une vue en coupe verticale à travers le mélangeur à bac annulaire de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe, à une plus grande échelle, à travers un bras mélangeur du mélangeur à bac annulaire selon les figures 1 et 2, la figure 4 est une vue en coupe, correspondant à la figure 3, à travers un deuxième exemple de réalisation d'un bras mélangeur, la figure 5 représente, à une échelle encore plus grande, un dispositif de butée qui est utilisé pour le bras mélangeur représenté sur la figure 4. Le mélangeur à bac annulaire représenté sur les figures 1 et 2 présente une chambre de mélange annulaire 1, qui est délimitée par une paroi extérieure de bac 2, une paroi intérieure de bac 3 et un fond 4. Les parois de bac 2 et 3 ainsi que le fond 4 sont pourvus d'un habillage résistant à l'usure, qui n'est pas expressément représenté sur les figures. L'espace entouré par la paroi intérieure de bac 3 est réservé aux éléments d'entraînement d'un rotor 5, qui recouvre cet espace vers le haut. Le rotor 5 est une pièce ouverte vers le haut, en forme de godet en approximation grossière, qui comprend un fond 5a et une paroi cylindrique 5b. Une pluralité de bras mélangeurs faisant saillie radialement vers l'extérieur est fixée dans la paroi cylindrique 5b du rotor 5. Des bras mélangeurs de différentes longueurs sont ici prévus: des bras mélangeurs plus longs 7a servent à maintenir et guider des outils mélangeurs extérieurs 8a, 8a', tandis que des bras mélangeurs plus courts 7b servent à maintenir et guider des outils mélangeurs intérieurs 8b. Les outils mélangeurs extérieurs 8a, 8a' sur les bras mélangeurs plus longs 7a sont réglés, par rapport à la direction radiale, de telle sorte qu'ils poussent le produit mélangé radialement vers l'intérieur. Par contre, les outils mélangeurs intérieurs 8b sur les bras mélangeurs plus courts 7b sont angulairement réglés, par rapport à la direction radiale, de telle sorte qu'ils dirigent le produit mélangé de l'intérieur vers l'extérieur. Un moteur d'entraînement 12 est installé en dessous du fond 4 du mélangeur à bac annulaire, moteur qui met en rotation un arbre d'entraînement 14 par l'intermédiaire d'une transmission 13 (voir figure 2). L'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement 14 est rigidement assemblée à une plaque porteuse horizontale 15, sur laquelle est fixe, par exemple boulonné, le fond 5a du rotor 5. Lorsque le moteur d'entraînement 12 tourne, le rotor 5 se met en rotation, avec les bras mélangeurs fixés sur lui ainsi qu'avec les outils mélangeurs, dans le sens qui est indiqué par la flèche 16 sur la figure 1. Par le mouvement des outils mélangeurs, le produit mélangé présent dans la chambre de mélange 1 reçoit des composantes de mouvement dans différentes directions, qui assurent une homogénéisation du produit mélangé. Les détails du guidage du mouvement du produit mélangé sont sans intérêt dans le présent contexte. Comme le montre notamment la figure 3, les bras mélangeurs plus longs 7a comprennent chacun un arbre porteur horizontal 9a radialement intérieur, qui est généralement creux mais ne doit pas l'être, ainsi qu'un arbre porteur creux 9a' radialement extérieur, qui entoure concentriquement l'arbre porteur intérieur 9a sur une partie de la longueur axiale de ce dernier. Les arbres porteurs 9a, 9a', ainsi disposés l'un dans l'autre, sont respectivement montés à rotation autour de leur axe longitudinal dans un palier 10 sur la paroi b du rotor. Un bras de liaison lia en forme de plaque, s'étendant vers le bas dans la chambre de mélange, est fixé à l'extrémité extérieure de l'arbre porteur radialement intérieur 9a, plus long. Un premier outil mélangeur extérieur 8a est lui-même monté de manière amovible sur ce bras de liaison. Par contre, l'arbre porteur radialement extérieur 9a' du bras mélangeur 7a s'étend moins loin vers I'extérieur en direction axiale: il est donc plus court que l'arbre porteur radialement intérieur 9a. Deux bras de liaison lia' en forme de plaque, s'étendant vers le bas dans la chambre de mélange 1, sont fixés sur l'arbre 9a', bras sur lesquels un deuxième outil mélangeur extérieur 8a' est monté de manière amovible. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, les deux outils mélangeurs extérieurs 8a, 8a' sont latéralement contigus entre eux. Mais ils pourraient aussi se trouver à une plus grande distance mutuelle. La figure 3 montre aussi clairement que l'arbre porteur radialement intérieur 9a, plus long, et l'arbre porteur radialement extérieur 9a', plus court, peuvent être tournés indépendamment l'un de l'autre autour de leur axe longitudinal. De plus, on peut constater que tant l'arbre porteur radialement intérieur 9a que l'arbre porteur radialement extérieur 9a' dépassent du palier 10 vers l'intérieur dans le rotor 5. Un dispositif à ressort respectif 17, 17' est disposé sur les régions dépassantes des arbres porteurs 9a, 9a'. Dans l'exemple représenté de réalisation, ces dispositifs sont réalisés sous la forme de ressorts spiraux métalliques, et sont chacun fixés par une extrémité 18, 18' sur une pièce de position fixe 19, 19'. Les extrémités opposées 20, 20' des dispositifs à ressort 17, 17' sont respectivement fixées sur une couronne 21, 21', qui est fixée sur l'arbre porteur associé 9a, 9a' et dépasse radialement de ce dernier. Les bras mélangeurs intérieurs 7b peuvent être fondamentalement configurés de la même manière que ce qui a été décrit ci- dessus pour les bras mélangeurs extérieurs 7a. Toutefois, dans l'exemple représenté de réalisation, les bras mélangeurs intérieurs 7b sont configurés d'une manière simplifiée; ils comprennent chacun un seul arbre porteur 9b, qui est monté à rotation autour de son axe longitudinal dans un palier 10 de la paroi cylindrique 5b du rotor 5. Un unique bras de liaison 1 b est fixé sur cet arbre porteur 9b, bras sur lequel un unique outil mélangeur intérieur 8b est monté de manière amovible. On a renoncé ici à un ressort de rappel distinct. La force de rappel est exclusivement produite par le propre poids de l'outil mélangeur 8b du bras de liaison 11b, ainsi que par la force de réaction qu'exerce le produit mélangé lorsqu'il rencontre l'outil mélangeur 8b. Le mélangeur à bac annulaire décrit ci-dessus à l'aide des figures i à 3 fonctionne comme suit. Les différents composants du produit mélangé sont introduits, dans un ordre déterminé à l'avance pour chaque cas individuel, dans la chambre de mélange 1 alors que le rotor 5 tourne. Egalement en fonction du type des composants du produit mélangé, on apporte au mélangeur à bac annulaire de l'eau de mélange et des additifs soit pendant la totalité du fonctionnement, soit seulement pendant des intervalles de temps donnés du fonctionnement. Lors de leur mouvement de rotation à travers la chambre de mélange 1, les outils mélangeurs extérieurs 8a, 8a' et les outils mélangeurs intérieurs 8b confèrent au produit mélangé, d'une manière en soi connue, des composants de mouvement dans les directions les plus diverses, de sorte que ce produit est homogénéisé en un temps bref. Si, au cours de leur déplacement, les outils mélangeurs 8a, 8a' ou aussi 8b rencontrent un plus gros grain, disposé à proximité du fond 4 de la chambre de mélange 1, ou un autre obstacle, ils peuvent alors accomplir un mouvement d'évitement vers le haut. Ce mouvement d'évitement permet d'éviter des détériorations des outils mélangeurs extérieurs 8a, 8a', 8b, ou encore de l'habillage du fond. Ce mouvement d'évitement se présente sous la forme d'un mouvement de pivotement du bras de liaison 1 la, 1 la', 1 b associé à l'outil mélangeur correspondant 8a, 8a', 8b, ou encore d'un mouvement de rotation de l'arbre porteur associé 9a, 9a' ou 9b autour de son axe longitudinal. Par la disposition coaxiale des arbres porteurs 9a, 9a' faisant partie du bras mélangeur extérieur 7a, les outils mélangeurs 8a, 8a' respectivement fixés sur ce bras peuvent effectuer un mouvement d'évitement indépendamment entre eux. Une fois que l'outil mélangeur 8a, 8a', 8b qui a buté sur un obstacle a passé cet obstacle, il est ramené dans une position proche du fond par les ressorts de rappel 17, 17'. Par une butée appropriée, qui n'est pas visible, sur les figures I à 3, le bord inférieur des outils mélangeurs 8a, 8a', 8b est alors maintenu à une faible distance, par exemple de 1 mm, du fond 4 de la chambre de mélange. La figure 4 représente un deuxième exemple de réalisation d'un bras mélangeur extérieur, qui correspond largement à celui de la figure 3. C'est pourquoi les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références numériques, augmentées de 100. Le bras mélangeur extérieur 107a de la figure 4 comprend à nouveau un arbre porteur radialement intérieur 109a, plus long, qui traverse coaxialement un arbre porteur radialement extérieur 109a', plus court. Les deux arbres porteurs 109a, 109a' sont montés à rotation indépendamment entre eux dans un palier 110 dans la paroi du rotor 105. L'arbre porteur radialement intérieur 109a, plus long, porte à nouveau au moyen d'un unique bras de liaison 111 a un outil mélangeur extérieur, qui n'est plus représenté ici. L'arbre porteur radialement extérieur 109a', plus court, maintient par l'intermédiaire de deux bras de liaison 111a' un deuxième outil mélangeur extérieur, qui n'est également plus représenté sur la figure 4. L'arbre porteur radialement extérieur 109a' est relié au palier 110 par l'intermédiaire d'un premier élément de torsion 117'. L'élément de torsion 117' comprend un tube de liaison intérieur 120', qui est fixé sur la face extérieure de l'arbre porteur extérieur 109a', ainsi qu'un tube de liaison extérieur 121', qui est fixé sur la paroi cylindrique d'une première chambre 122' évidée dans le palier 110. Cette première chambre 122' est ouverte vers le côté extérieur du palier 110, et peut y être fermée par un couvercle annulaire 123'. Le tube de liaison extérieur 121' est assemblé au tube de liaison intérieur 120' par un élément élastique élastomère 124' de forme annulaire, vulcanisé sur les tubes. D'une manière analogue, I'arbre porteur radialement intérieur 109a est relié, par un deuxième élément de torsion 117, à la paroi cylindrique d'une deuxième chambre 122 évidée dans le palier 110, chambre qui est ouverte vers le côté intérieur de la paroi cylindrique 105b et peut y être fermée par un couvercle annulaire 123. L'élément de torsion 117 est configuré d'une manière correspondante à l'élément de torsion 117'. Les éléments de torsion 117, 117' du bras mélangeur extérieur 107a représenté sur la figure 4 assurent tout d'abord la même fonction que les ressorts spiraux 17, 17' de l'exemple de réalisation selon les figures 1 à 3: ils permettent un mouvement de rotation des arbres porteurs 109a, 109a' autour de leur propre axe longitudinal lorsque les outils mélangeurs fixés sur ces arbres rencontrent un obstacle sur le fond de la chambre de mélange, et ils ramènent les arbres porteurs 109a, 109a', et donc également les outils mélangeurs fixés sur ces arbres, dans leur position proche du fond une fois l'obstacle passé. A la différence toutefois des ressorts spiraux 17, 17' du premier exemple de réalisation, les éléments de torsion 117, 117' de la figure 4 permettent des mouvements des arbres porteurs 109a, 109a' selon des degrés supplémentaires de liberté. Ces arbres porteurs 109a, 109a' peuvent ainsi, par exemple, basculer dans une certaine mesure autour de leur orientation exactement horizontale, à la suite de quoi ils sont ramenés élastiquement dans la position horizontale initiale. Un décalage des arbres porteurs 109a, 109a' en parallélisme axial vers le haut ou vers le bas est également possible. Dans l'exemple de réalisation du bras mélangeur 107a qui est représenté sur la figure 4, une butée 125 est prévue pour l'arbre porteur radialement intérieur 109a, plus long, butée qui détermine la distance entre le bord inférieur de l'outil mélangeur fixé sur cet arbre et le fond de la chambre de mélange. Cette butée est représentée à une échelle encore plus grande sur la figure 5. Cette figure est une vue dans la direction de la flèche 126 de la figure 4. La butée 125 comprend une première partie de butée 127, rotative conjointement avec l'arbre porteur radialement intérieur 109a, qui coopère avec une partie de butée réglable stationnaire 128, assemblée au rotor 5. La partie de butée rotative 127 contient elle-même une région de fixation annulaire 127a, qui est fixée sur l'extrémité intérieure de l'arbre porteur radialement intérieur 109a. Un bras de butée 127b fait saillie radialement vers I'extérieur à partir de cette région de fixation annulaire 127a. La partie de butée stationnaire 128 contient un boulon fileté 128a, qui est fixé en position dans une partie en saillie 129 du rotor 105. Le boulon fileté 128a traverse avec jeu un perçage dans le bras de butée 127b de la partie de butée rotative 127. Un écrou de butée 128b et un contre-écrou 128c sont vissés par le haut sur l'extrémité libre du boulon fileté 128a. Par l'action de l'élément de torsion 117 (voir la figure 4) ainsi que par le poids de l'outil mélangeur fixé sur l'arbre porteur radialement intérieur 109a, le dessus du bras de butée 127b est pressé contre le dessous de l'écrou de butée 128b. Grâce au jeu entre le boulon fileté 128a et le perçage correspondant dans le bras de butée 127b, le bras de butée 127b et par suite l'arbre porteur 109a peut accomplir un certain mouvement angulaire dans le sens horaire lorsque l'outil mélangeur fixé sur l'arbre porteur 109a doit accomplir un mouvement d'évitement. On peut voir qu'en modifiant la position axiale de l'écrou de butée 128b sur le boulon fileté 128a, on peut régler la position de repos de l'arbre porteur radialement intérieur 109a, et donc également la distance minimale entre le bord inférieur de l'outil mélangeur fixé sur cet arbre et le fond de la chambre de mélange. REVENDICATIONS 1.- Mélangeur à bac annulaire, avec a) un carter, dans lequel est configurée une chambre de mélange annulaire, b) un rotor rotatif, sur lequel est fixée, au moyen d'une multiplicité de bras mélangeurs s'étendant dans la chambre de mélange, une pluralité d'outils mélangeurs disposés à des distances radiales différentes du centre de rotation, c) au moins un bras mélangeur étant monté à rotation sur le rotor de telle sorte que l'outil mélangeur fixé sur lui peut, lorsqu'il rencontre un obstacle situé sur le fond de la chambre de mélange, effectuer un mouvement arqué d'évitement à partir de sa position de travail, caractérisé en ce que d) au moins un bras mélangeur (7a; 107a) présente au moins deux arbres porteurs coaxiaux (9a, 9a'; 109a, 109a'), qui sont montés sur le rotor (5; 105) à rotation indépendamment entre eux, e) au moins le ou les arbres porteurs radialement extérieurs (9a', 109a') sont réalisés sous la forme de tube creux, f) au moins un outil mélangeur (8a, 8a') est fixé sur chaque arbre porteur (9a, 9a'; 109a, 109a'). 2.- Mélangeur à bac annulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif à ressort (17, 17'; 117, 117') est prévu pour chaque arbre porteur (9a, 9a'; 109a, 109a'), dispositif qui est tendu lors de l'exécution du mouvement d'évitement de l'outil mélangeur correspondant (8a, 8a') et qui, une fois l'obstacle passé, ramène l'arbre porteur (9a, 9a'; 109a, 109a') dans sa position initiale de rotation. 3.- Mélangeur à bac annulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les différents arbres porteurs (9a, 9a'; 109a, 109a') faisant partie d'un bras mélangeur (7a; 107a) sont dirigés plus ou moins loin vers l'intérieur en direction de l'axe de rotation du rotor (5; 105) de telle sorte que les arbres porteurs (9a,; 109a) situés radialement plus à l'intérieur dépassent axialement des arbres porteurs (9a'; 109a') situés radialement plus à l'extérieur, les dispositifs à ressort (17, 17'; 117, 117') s'appliquant respectivement contre une région dégagée, proche du rotor, des arbres porteurs (9a, 9a'; 109a, 109a'). 4.-Mélangeur à bac annulaire selon la revendication 2 ou 3, I caractérisé en ce que les dispositifs a ressort (17, 17') comprennent chacun un ressort métallique, qui est monté entre une pièce (21, 21'), assemblée à l'arbre porteur correspondant (9a, 9a'), et une pièce (19, 19') du rotor (5). 5.-Mélangeur à bac annulaire selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les dispositifs à ressort (117, 117') sont chacun formés par un élément de torsion qui comprend un élément annulaire (124, 124') en matériau élastomère, qui est assemblé au rotor (105) par sa périphérie extérieure et à l'arbre porteur associé (109a, 109a') par sa périphérie intérieure. 6.- Mélangeur à bac annulaire selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une butée de rotation réglable (125) est associée à au moins un arbre porteur (109a) d'un bras mélangeur (107a), butée qui détermine la distance minimale entre le bord inférieur de l'outil mélangeur associé et le fond de la chambre de mélange.