Brevet FR2754859A1 — publié le 19980424

i DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif pour pomper des mélanges liquides épais, comprenant un récipient de chargement de matière délimité par deux parois d'extré- mité, deux parois longitudinales latérales et un fond, un cylindre de transport raccordé extérieurement par une ou- verture d'entrée de matière à une paroi d'extrémité de ce récipient et pouvant être fermé au moyen d'un organe d'obturation à son ouverture de sortie de matière située à l'opposé de l'ouverture d'entrée de matière, un cy- lindre de guidage raccordé extérieurement par une ouver- ture de tête à l'autre paroi d'extrémité du récipient de chargement, ainsi qu'un piston de transfert semblable à un piston plongeur et qui est déplaçable par un mécanisme de commande, de préférence hydraulique, à partir d'une position de fin de course, o il est rétracté dans le cy- lindre de guidage, à travers l'ouverture de tête de ce cylindre, le récipient de chargement de matière et l'ou- verture d'entrée de matière du cylindre de transport jus- qu'à l'intérieur de ce dernier, le piston de transfert étant capable de fermer de façon étanche l'ouverture de tête et l'ouverture d'entrée de matière pour empêcher le passage de matière. L'invention concerne également un procédé de pompage de mélanges liquides épais, notamment pour la mise en oeuvre d'un tel dispositif, selon lequel le mé- lange liquide épais est introduit au moyen d'un piston de transfert à partir d'un récipient de chargement de ma- tière dans un cylindre de transport et refoulé de là dans une conduite de transport, et selon lequel le cylindre de transport est fermé par un organe d'obturation en direc- tion de la conduite de transport lors de l'introduction du mélange liquide épais, et est fermé par le piston de transfert en direction du récipient de chargement de ma- tière après l'introduction du mélange liquide épais. Dans le cas d'un dispositif connu du type indi- qué plus haut (DE-A-43 41 607), le mélange liquide épais, composé d'une matière en vrac granuleuse et d'eau, est amené sous forme de composants individuels à un récipient de chargement de matière, introduit au moyen d'un piston de transfert à partir de ce récipient et selon le prin- cipe du bourrage dans un cylindre de transport et refoulé de là dans une conduite de transport, le cylindre de transport étant fermé par un organe d'obturation vers la conduite de transport lors de l'introduction du mélange liquide épais et par le piston de transfert vers ledit récipient après l'introduction. L'addition d'eau a pour but de conditionner la matière à transporter sèche en vue du pompage. Des dispositions particulières pour le bras- sage du mélange liquide épais ne sont pas prévues. Le dispositif de pompage connu comprend un récipient de chargement de matière délimité par deux parois d'extré- mité, deux parois longitudinales latérales et un fond, un cylindre de transport raccordé extérieurement, par une ouverture d'entrée de matière et près du fond, à l'une des parois d'extrémité dudit récipient et pouvant être fermé au moyen d'un organe d'obturation à son ouverture de sortie de matière située à l'opposé de l'ouverture d'entrée, un cylindre de guidage raccordé extérieurement à l'autre paroi d'extrémité du récipient de chargement, ainsi qu'un piston de transfert semblable à un piston plongeur et pouvant être déplacé par un mécanisme de com- mande hydraulique à partir d'une position de fin de course, o il est rétracté dans le cylindre de guidage, à travers une ouverture de tête de ce cylindre, le réci- pient de chargement de matière et l'ouverture d'entrée de matière du cylindre de transport jusqu'à l'intérieur de celui-ci, l'ouverture de tête et l'ouverture d'entrée de matière pouvant être fermées de manière étanche par le piston de transfert pour empêcher le passage de matière. De plus, il est en soi connu, dans la technique des procédés de ce type, de décomposer le dosage, le mé- lange et le pompage en différentes étapes de procédé. Suivant le procédé appliqué, deux ou davantage de compo- sants sont ajoutés de façon dosée dans un mélangeur et brassés ou mélangés par un agitateur. Le mélange est en- suite évacué du mélangeur par gravitation par exemple. Dans le cas de mélanges minéraux, un vidage forcé du mé- langeur est fréquemment nécessaire. Il en est ainsi sur- tout lorsqu'une réaction chimique entraînant un durcisse- ment du mélange a lieu. Partant de ce qui précède, l'invention vise à créer un dispositif et un procédé de pompage de mélanges liquides épais, qui assurent, également pour des compo- sants réagissant chimiquement entre eux, un bon brassage et un pompage complet du mélange. Pour résoudre ce problème, l'invention propose, pour ce qui concerne le dispositif, qu'un agitateur soit agencé sur le piston de transfert et possède un organe mélangeur déplaçable en va-et-vient, en translation, à partir d'une position de fin de course dans la zone de la face frontale du piston de transfert, au-delà de cette face frontale. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on produit le brassage du mélange liquide épais en- fermé dans le cylindre de transport par un organe mélan- geur pendant qu'on maintient le piston de transfert immo- bile et que, ensuite, on anime de nouveau le piston de transfert d'un mouvement, alors que le cylindre de trans- port est ouvert vers la conduite de transport, en produi- sant ainsi le refoulement du mélange liquide épais dans la conduite de transport. La solution selon l'invention part surtout d'un concept de procédé selon lequel le mélange liquide épais enfermé dans le cylindre de transport est brassé par un organe mélangeur, alors que le piston de transfert est maintenu immobile, et selon lequel, ensuite, le piston de transfert est de nouveau mis en mouvement, alors que le cylindre de transport est ouvert vers la conduite de transport, mouvement par lequel le mélange liquide épais est refoulé dans la conduite de transport. Il est oppor- tun que lors du brassage/mélange, l'organe mélangeur soit introduit à partir d'une position initiale sur le piston de transfert dans le cylindre de transport, soit déplacé en translation à travers ce cylindre, parallèlement à son axe et soit ramené à sa position initiale avant l'opéra- tion consécutive de refoulement. Afin d'améliorer le brassage, l'organe mélangeur peut être animé d'un mouve- ment de rotation autour de son axe de translation. Il est avantageux que les composants du mélange liquide épais soient dosés dans le récipient de chargement de matière. Au niveau de la construction, on obtient ce ré- sultat par un agitateur agencé sur le piston de transfert et pouvant être déplacé en translation ensemble avec lui, agitateur qui présente un organe mélangeur susceptible d'être animé d'un mouvement de translation de va-et- vient, à partir d'une position de fin de course dans la zone de la face frontale du piston de transfert, au-delà de la face frontale de ce piston. L'agitateur comprend un mécanisme de translation, mû de préférence hydraulique- ment, pour l'organe mélangeur et un moteur pour faire tourner l'organe mélangeur autour d'un axe de rotation qui est de préférence parallèle à la direction de trans- lation. Ces dispositions permettent de déplacer l'organe mélangeur en vaet-vient, en translation, à l'intérieur du cylindre de transport, de préférence parallèlement à l'axe de ce cylindre, pendant que le piston de transfert est maintenu immobile dans ce cylindre, dans la zone de l'ouverture d'entrée de matière, et de produire ainsi le brassage intime du mélange liquide épais enfermé dans le cylindre de transport. Quand le mélange est prêt, le cy- lindre de transport peut être vidé pratiquement sans ré- sidus par le piston plongeur de transfert, de sorte qu'un fonctionnement continu est possible aussi s'il s'agit de mélanges liquides épais tendant à durcir ou à former des sédiments. Le récipient de chargement de matière peut être alimenté directement avec les composants du mélange li- quide à transporter par au moins deux unités de dosage. Au moins l'une de ces unités peut comporter une vis sans fin de dosage ou un sas à roue cellulaire pour un compo- sant de mélange granuleux ou pulvérulent, ainsi que, éventuellement, un dispositif de pesage, tandis que l'autre unité de dosage peut être réalisée comme un do- seur de liquide. Selon un mode de mise en oeuvre, les composants du mélange liquide épais sont dosés séparément dans le récipient de chargement de matière. Afin d'augmenter le débit de matière et d'amé- liorer la sûreté de fonctionnement, un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention propose une installation pour pomper des mélanges liquides épais, qui se compose de deux dispositifs de pompage du type décrit dans ce qui précède, débouchant par leurs sorties dans une conduite de transport commune et pouvant être commandés en alter- nance. Les étapes du procédé selon l'invention deman- dent que le piston de transfert soit tout d'abord, pour le remplissage du cylindre de transport, déplacé en translation à travers le récipient de chargement de ma- tière jusqu'à l'entrée du cylindre de transport et soit ensuite immobilisé temporairement. Après l'opération de brassage ou de mélange, le piston de transfert et est re- mis en mouvement (de translation) pour refouler le mé- lange liquide épais du cylindre de transport dans la conduite de transport. Le déplacement pas à pas du piston de transfert peut être produit par exemple par des inter- rupteurs de fin de course ou par un système de mesure de distance en combinaison avec une unité de pilotage appro- priée. En cas d'utilisation d'un système de mesure de distance, relié au piston de transfert ou à son mécanisme de commande, il est possible en plus, par des démarrages et des arrêts répétés de ce piston, d'expulser le mélange liquide épais portion par portion du cylindre de trans- port. Un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention prévoit d'influencer le déroulement de la ré- action au sein du mélange liquide épais à l'aide d'un système de chauffage et/ou de refroidissement qui est en contact thermique avec le cylindre de transport. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un dispositif de do- sage, mélange et pompage de conception redondante, ainsi que, à sa suite, une machine de production de pièces mou- lées; - la figure 2 est une vue de côté (partiellement en coupe) d'une pompe à piston unique pour liquides épais, comportant un appareil mélangeur intégré; et - les figures 3a à c montrent chacune une vue de dessus (partiellement en coupe) de la pompe selon la figure 2 en trois positions de fonctionnement diffé- rentes. L'installation de production de pièces moulées, représentée schématiquement sur la figure 1, comporte deux pompes à piston unique redondantes 10, 10' avec un agitateur 14, 14' intégré dans le piston de transfert 12, 12', pompes qui sont chacune précédées d'un doseur de ma- tière sèche 16, 16' et d'un doseur de liquide 18, 18' et débouchent par leurs sorties dans une conduite de trans- port commune 20. Celle-ci débouche à son tour dans une pompe de dosage 22 suivie d'un groupe de façonnage 24, réalisé par exemple sous la forme d'une presse d'injec- tion, pour produire des pièces moulées 26 à partir du mélange liquide épais en cours de durcissement. Les doseurs de matière sèche 16, 16' comportent chacun un silo 28, une vis sans fin de dosage 30 mue par un moteur et un dispositif de pesage 32, tandis que les doseurs de liquide 18, 18' sont formés opportunément d'un réservoir de liquide avec une pompe de dosage. Aussi bien les doseurs de matière sèche 16, 16' que les doseurs de liquide 18, 18' débouchent dans un récipient de chargement de matière 34, ouvert en haut, de la pompe 10, 10' coordonnée. La pompe à piston unique 10, 10' se compose es- sentiellement du récipient de chargement de matière 34, délimité par deux parois d'extrémité 36, 38, deux parois longitudinales 40 et un fond 42, d'un cylindre de trans- port 50 raccordé extérieurement par son ouverture d'en- trée 44 et près du fond à la paroi d'extrémité 38 du ré- cipient 34 et pouvant être fermé au moyen d'une vanne d'arrêt 48 à son ouverture de sortie 46 située à l'opposé de l'ouverture d'entrée, d'un cylindre de guidage 54 rac- cordé extérieurement par une ouverture de tête 52 à l'autre paroi d'extrémité 36 du récipient 34, ainsi que d'un piston de transfert semblable à un piston plongeur 12, 12'. Ce dernier est déplaçable par un mécanisme de commande hydraulique 56 à partir d'une position de fin de course, o il est rétracté dans le cylindre de guidage 54, à travers l'ouverture de tête 52, le récipient de chargement de matière 34 et l'ouverture d'entrée 44 jusque dans le cylindre de transport 50. Le piston de transfert 12, 12' est capable de fermer de façon étanche l'ouverture de tête 52 et l'ouverture d'entrée 44, menant au récipient de chargement 34 et partant respectivement de lui, pour empêcher le passage de matière. Le récipient de chargement 34 forme une goulotte ouverte en haut, adaptée, au niveau du fond 42 et des parois longitudi- nales 40, au contour extérieur du piston de transfert et se raccordant sans gradin aux cylindres de guidage 54 et de transport 50 par l'ouverture de tête 52 et l'ouverture d'entrée 44 respectivement. Le mécanisme de commande hydraulique 56 du pis- ton de transfert 12 comprend deux vérins hydrauliques de commande 58, 58' alignés parallèlement aux cylindres de guidage 54 et de transport 50 et montés solidaires du bâti latéralement à distance de ces cylindres, vérins dont les tiges de piston 60, 60' sont reliées par l'in- termédiaire d'une traverse 62 au piston de transfert 12. Les deux vérins de commande 58, 58' sont alimentés col- lectivement et dans le même sens en huile sous pression en fonction du mouvement à effectuer par le piston de transfert. Le piston de transfert 12 est un piston creux qui contient en plus l'agitateur 14, lequel présente un organe mélangeur 68 pouvant être animé d'un mouvement de vaet-vient, à partir d'une position de fin de course dans la zone de la face frontale 66 du piston de trans- fert, au-delà de cette face frontale. Ce mouvement de translation de l'organe mélangeur 68 est produit par un vérin hydraulique 70 à double effet attelé à l'arrière de la traverse 62 et dont la tige de piston 71 est reliée, par son extrémité avant, à l'arrière d'une carcasse de moteur 72 se trouvant à l'intérieur du piston de trans- fert 12. La carcasse 72 contient un moteur de rotation 74, mû électriquement ou hydrauliquement, possédant un arbre de sortie 76 disposé de façon centrale sur l'axe du piston plongeur 12 et à l'extrémité avant duquel est fixé l'organe mélangeur 68. Cet organe peut ainsi être déplacé en translation par rapport au piston de transfert et tourné autour de son axe de translation. Le déroulement du fonctionnement lors du pro- cessus de mélange et de transport est le suivant. Les composants solides et/ou liquides du mé- lange sont dosés directement, d'en haut, à l'aide d'un doseur de matière sèche 16 ou d'un doseur de liquide 18 dans le récipient de chargement de matière 34 de la pompe à piston unique (figures 2, 3a) alors que le piston de transfert 12 est rétracté. Ce piston, ensemble avec son organe mélangeur 68 rétracté à sa position de fin de course, est avancé ensuite en translation, à l'aide des vérins de commande 58, 58', à partir du cylindre de gui- dage 54 et à travers le récipient de chargement de ma- tière 34, en direction du cylindre de transport 50, pen- dant qu'une partie du matériau se trouvant dans le réci- pient 34 est introduite selon le principe du bourrage et à travers l'ouverture d'entrée 44 dans le cylindre de transport 50. Dans le but d'éviter un refoulement préma- turé de la matière dans la conduite de transport 20, l'organe d'obturation 48 est fermé lors de cette opéra- tion. Dès que le piston de transfert 12 pénètre par son extrémité frontale 66 dans l'ouverture d'entrée 44, le cylindre de transport 50, de même que le mélange liquide épais qu'il contient, sont fermés de façon étanche vis-à- vis du récipient de chargement 34. Le piston de transfert 12 est maintenu immobile à cette position et l'agitateur 14 est mis en action (figure 3b). Cette mise en action s'effectue à l'aide du vérin hydraulique 70 qui avance l'organe mélangeur 68, par l'intermédiaire de la tige de piston 71, de la carcasse de moteur 72 et de l'arbre de sortie 76, depuis la face frontale 66 du piston de trans- fert 12 à travers le mélange liquide épais contenu dans le cylindre de transport 50, pendant que l'organe mélan- geur 68 est animé d'une rotation autour de son axe de translation par le moteur 74. Lors de cette opération, le mélange liquide épais se trouvant dans le cylindre de transport 50, est brassé intensément. Après cette opéra- tion de brassage ou de mélange, l'organe mélangeur 68 est de nouveau rétracté par le vérin hydraulique 70 à sa po- sition initiale dans la zone de la face frontale 66 du piston de transfert 12. Le moteur de rotation 74 est ar- rêté, la vanne d'arrêt 48 à la sortie du cylindre de transport 50 est ouverte et le piston de transfert 12 est avancé par le mécanisme de commande hydraulique 56, à travers le cylindre de transport 50, en direction de la conduite de transport, pendant qu'il refoule le mélange liquide épais (figure 3c). Cette translation peut s'ef- fectuer aussi pas à pas au cas o une délivrance portion par portion du mélange est désirée. A cet effet, le pis- ton de transfert 12 ou son mécanisme de commande 56 peut être muni d'un système de mesure de distance connectable à une unité de pilotage servant à piloter le mécanisme de commande 56 afin que le piston de transfert effectue des courses de translation susceptibles d'être préfixées. Dans le but d'influencer le déroulement de la réaction à l'intérieur du cylindre de transport pendant l'opération de mélange, on peut prévoir en plus un système de chauf- fage et/ou de refroidissement en contact thermique avec ce cylindre. On peut résumer comme suit. L'invention concerne un dispositif et un procédé pour pomper des mé- langes liquides épais. Les composants du mélange sont do- sés séparément dans un récipient de chargement de matière 34 d'une pompe à piston unique pour liquides épais. De là, le mélange liquide épais est introduit au moyen d'un piston de transfert 12 dans un cylindre de transport 50 qui, lors de l'introduction du mélange, est fermé à sa sortie par un organe d'arrêt 48 et, après l'introduction du mélange, est fermé par le piston de transfert 12 vers le récipient de chargement 34. Le mélange liquide épais enfermé dans le cylindre de transport 50, est brassé/mélangé, alors que le piston de transfert 12 est maintenu immobile, par un organe mélangeur 68 agencé dans ce piston. Après cela, le piston de transfert est remis en mouvement et le mélange liquide épais est refoulé dans une conduite de transport 20 alors que l'organe d'arrêt 48 est ouvert. 1l REVENDICATIONS 1. Dispositif pour pomper des mélanges liquides épais, comprenant un récipient de chargement de matière (34) délimité par deux parois d'extrémité (36, 38), deux parois longitudinales latérales (40) et un fond (42), un cylindre de transport (50) raccordé extérieurement par une ouverture d'entrée de matière (44) à une paroi d'ex- trémité (36) de ce récipient et pouvant être fermé au moyen d'un organe d'obturation à son ouverture de sortie de matière (46) située à l'opposé de l'ouverture d'entrée de matière (44), un cylindre de guidage (54) raccordé ex- térieurement par une ouverture de tête (52) à l'autre pa- roi d'extrémité (38) du récipient de chargement (34), ainsi qu'un piston de transfert (12, 12') semblable à un piston plongeur et qui est déplaçable par un mécanisme de commande (56), de préférence hydraulique, à partir d'une position de fin de course, o il est rétracté dans le cy- lindre de guidage (54), à travers l'ouverture de tête (52) de ce cylindre, le récipient de chargement de ma- tière (34) et l'ouverture d'entrée de matière (44) du cy- lindre de transport (50) jusqu'à l'intérieur de ce der- nier, le piston de transfert (12, 12') étant capable de fermer de façon étanche l'ouverture de tête (52) et l'ou- verture d'entrée de matière (44) pour empêcher le passage de matière, caractérisé par un agitateur (14) agencé sur le piston de transfert et possédant un organe mélan- geur (68) déplaçable en va-et-vient, en translation, à partir d'une position de fin de course dans la zone de la face frontale (66) du piston de transfert (12, 12'), au- delà de la face frontale (66) de ce piston. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'agitateur (14) présente un mécanisme de translation (70), de préférence mû hydrauliquement, pour l'organe mélangeur (68). 3. Dispositif selon la revendication' 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe mélangeur peut être entraîné en rotation, par un moteur, autour d'un axe de rotation qui est de préférence parallèle à la direction de translation. 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe mélangeur (68) est dé- plaçable en vaet-vient à l'intérieur du cylindre de transport (50), de préférence parallèlement à l'axe de ce cylindre, pendant que le piston de transfert (12) est en- gagé à travers l'ouverture d'entrée de matière (44) dans le cylindre de transport (50) et maintenu immobile. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le récipient de chargement de matière (34) peut être alimenté par au moins deux unités de dosage (16, 16'; 18, 18') en composants du mélange li- quide épais à pomper. 6. Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce que l'une au moins des unités de dosage (16, 16') comporte une vis sans fin de dosage (30) ou un sas à roue cellulaire pour un composant de mélange granuleux, pulvérulent ou sous la forme d'un liquide épais. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'une au moins des unités de dosage (16, 16') comporte un dispositif de pesage (32). 8. Dispositif selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'une ou moins des unités de do- sage (18, 18') est réalisée comme un doseur de liquide. 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé par un système de chauffage et/ou de re- froidissement qui est en contact thermique avec le cy- lindre de transport (50). 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé par un système de mesure de distance relié au piston de transfert (12) ou de son mécanisme de com- mande (56), ainsi que par une unité de pilotage connectée au système de mesure de distance pour piloter le méca- nisme de commande afin qu'il produise des courses de translation, pouvant être préfixées, du piston de trans- fert (12). 11. Installation pour pomper des mélanges li- quides épais, caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux dispositifs analogues selon une des revendica- tions 1 à 10, qui débouchent par leurs sorties dans une conduite commune de transport (20) et peuvent être com- mandés en alternance. 12. Procédé pour pomper des mélanges liquides épais, selon lequel le mélange liquide épais est intro- duit au moyen d'un piston de transfert (12, 12') à partir d'un récipient de chargement de matière (34) dans un cy- lindre de transport (50) et refoulé de là dans une conduite de transport (20), et selon lequel le cylindre de transport (50) est fermé par un organe d'obturation (48) en direction de la conduite de transport lors de l'introduction du mélange liquide épais, et est fermé par le piston de transfert (12, 12') en direction du réci- pient de chargement de matière (34) après l'introduction du mélange liquide épais, caractérisé en ce qu'on pro- duit le brassage du mélange liquide épais enfermé dans le cylindre de transport (50) par un organe mélangeur (68) pendant qu'on maintient le piston de transfert (12) immo- bile et que, ensuite, on anime de nouveau le piston de transfert (12) d'un mouvement, alors que le cylindre de transport (50) est ouvert vers la conduite de transport (20), en produisant ainsi le refoulement du mélange li- quide épais dans la conduite de transport (20). 13. Procédé selon la revendication 12, caracté- risé en ce que, lors de l'opération de brassage ou de mé- lange, on introduit l'organe mélangeur (68) à partir d'une position initiale sur le piston de transfert (12) jusqu'à l'intérieur du cylindre de transport (50) et on le ramène à sa position initiale avant l'opération de re- foulement suivante. 14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'on produit la translation de l'organe mélangeur (68) à travers le cylindre de trans- port (50), parallèlement à l'axe de ce cylindre. 15. Procédé selon la revendication 14, caracté- risé en ce que l'on fait tourner l'organe mélangeur (68) autour de son axe de translation. 16. Procédé selon une des revendications 12 à , caractérisé en ce que l'on dose les composants du mé- lange liquide épais séparément dans le récipient de char- gement de matière (34).