Brevet FR2881969A1 — publié le 20060818

L'invention concerne un mélangeur, notamment un pétrin, muni de plusieurs outils de mélange ainsi qu'une installation comprenant un tel mélangeur. s De tels mélangeurs peuvent être utilisés dans tous les domaines du mélange industriel comme par exemple la réalisation de pâte pour la boulangerie ou le mélange de poudres, de viandes, de salades. o Dans l'art antérieur, on connaît trois types de mélangeurs destinés à ces applications: - les pétrins à axe oblique, comportant une cuve de révolution tournante et des outils de mélange rotatifs (dont l'axe est oblique) plongeant dans la cuve; les pétrins à spirales, comportant également une cuve de révolution tournante et des outils de mélange rotatifs plongeant dans la cuve; les batteurs, comportant une cuve fixe et des outils de mélange rotatifs plongeant dans la cuve et dont l'axe de 20 rotation décrit un cercle à l'intérieur de la cuve. Ces mélangeurs de l'art antérieur présentent principalement des inconvénients liés à la présence d'outils plongeant par le dessus la cuve, rendant l'accès à celle-ci difficile lors du chargement et du déchargement de la matière à mélanger. Certains de ces mélangeurs disposent de têtes porteuses d'outils relevables qui dégagent l'outil de la cuve mais n'offrent pas un accès complètement libre. Par ailleurs, la configuration à outils plongeants et cuve tournante des pétrins à axe oblique et des pétrins à spirales ne permet pas de rendre la cuve étanche pendant le mélange, rendant ainsi impossibles les mélanges sous vide ou sous pression. D'autre part, les parties mécaniques assurant les transmissions et la rotation des outils des mélangeurs de type batteur sont complexes et d'un coût de fabrication élevé. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. I0 A cet effet, l'invention a comme premier objet un mélangeur comprenant au moins deux outils de mélange, un bâti supportant d'une part une cuve pour contenir la matière à mélanger et d'autre part des moyens de motorisation pour entraîner en rotation la cuve et les outils de mélange caractérisé en ce que le fond de ladite cuve est solidaire d'un arbre relié aux moyens de motorisation pour entraîner la cuve en rotation, chaque outil de mélange comprend un arbre monté en rotation dans le fond de la cuve et qui coopère avec les moyens de motorisation pour que la rotation de la cuve provoque la rotation desdits outils de mélange. Les outils de mélange étant fixés sur le fond de la cuve, le dessus de celle-ci est complètement libéré pour les opérations de chargement et de déchargement ainsi que pour l'ajout d'ingrédients pendant la préparation. En second lieu, le principe d'entraînement des outils par la rotation de la cuve permet de n'employer qu'une seule motorisation associée à une transmission très simple et compacte participant ainsi à une machine simple, fiable et d'un coût de fabrication bien inférieur aux réalisations de l'art antérieur. De même, le bâti, n'ayant plus à assurer des fonctions complexes de support des différentes motorisations, de la cuve et des outils, se réduit à un simple support de 5 l'ensemble cuve motorisation transmission. La cuve, destinée à tourner sur elle-même pendant le mélange, est de préférence un volume de révolution, par exemple un cylindre, mais elle peut également prendre io d'autres formes, par exemple sensiblement oblongue. Selon un mode de réalisation, les moyens de motorisation du mélangeur comprennent un moto-réducteur relié à l'arbre solidaire de Ila cuve, une couronne dentée traversée par ledit arbre, libre par rapport à cet arbre et solidaire du moto-réducteur, en ce que chaque arbre des outils de mélange porte un pignon en prise directe avec ladite couronne dentée. La couronne dentée peut être pourvue d'une denture extérieure, les pignons portés par les axes des outils de mélange engrenant sur le périmètre externe de la couronne dentée ou bien, en variante, elle peut être pourvue d'une denture intérieure, les pignons engrenant alors sur le périmètre interne de la couronne dentée. Dans une variante de ce mode de réalisation, lesdits pignons et ladite couronne dentée sont situés sensiblement dans le même plan et, plutôt que d'être en prise directe, sont en prise par l'intermédiaire d'un moyen de transmission synchrone tel qu'une courroie crantée ou une chaîne. Dans ce cas, la couronne dentée porte autant d'étages de denture qu'il y a de pignons à entraîner, et une chaîne ou courroie relie chaque pignon à l'étage denté correspondant de la couronne. Afin d'améliorer l'efficacité de la phase de mélange, il peut être prévu un autre mode de réalisation dans lequel la cuve de mélange est montée sur un dispositif de basculement permettant de former un angle a entre l'axe de rotation de la cuve et la verticale. Cette disposition a l'avantage de permettre l'inclinaison de la cuve pendant le mélange de manière à s'aider de la gravité io pour favoriser la circulation de la matière à mélanger dans la cuve. La capacité d'inclinaison du mélangeur peut aussi être utilisée pour faciliter le chargement et le déchargement de la matière. Dans cette optique, le bâti peut comprendre, dans ses parties en contact avec le sol, des prises destinées à coopérer avec les fourches d'un chariot élévateur afin de déplacer le mélangeur vers une zone de déchargement, éventuellement en altitude, et de procéder au déchargement en faisant basculer la cuve. Il est également envisageable de doter le mélangeur de caractéristiques supplémentaires pour des mélanges particuliers. La cuve de mélange peut par exemple comprendre un couvercle relevable permettant le mélange dans une enceinte fermée pour des raisons de sécurité. De plus, un tel couvercle peut être agencé pour, lorsqu'il est en position fermée, former avec la cuve une enceinte étanche comprenant un dispositif d'injection ou de pompage de gaz destiné à créer dans ladite enceinte étanche une surpression ou un vide partiel permettant ainsi les mélanges sous vide ou sous pression. De même, la cuve de mélange peut comprendre, dans l'épaisseur de ses parois, un dispositif de circulation de fluides de chauffage ou de refroidissement afin de procéder à des mélanges à température contrôlée. io L'invention a également pour objet une installation comprenant un mélangeur tel que décrit précédemment ainsi qu'un dispositif de déchargement de la matière mélangée. Une telle installation comprend un mélangeur à cuve basculante, une trémie et un dispositif de convoyage de la matière mélangée, ces trois éléments étant agencés de telle sorte que, en fin de mélange, le basculement de la cuve du mélangeur provoque la chute de la matière mélangée dans la trémie, celle-ci orientant ladite matière mélangée vers le dispositif de convoyage. Dans un mode de réalisation de l'installation, le mélangeur est monté sur un élévateur intégré permettant le déversement de la matière mélangée dans une trémie en altitude. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après relative aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est une vue latérale d'un mélangeur selon l'invention, la cuve, la motorisation et la transmission étant vues en coupe; la figure 2 est une vue de dessus du mélangeur de la figure 1, - la figure 3 est une vue én perspective du mélangeur de la figure 1; la figure 4 est une vue en perspective d'un mélangeur selon un autre rnode de réalisation de l'invention; la figure 5 représente une installation selon l'invention; la figure 6 représente une installation selon un autre mode de réalisation de l'invention. i0 Le mélangeur 1 représenté sur les figures 1 à 6 est constitué d'un bâti 2 formant un socle en liaison pivot selon un axe horizontal avec le support 3 d'un moto-réducteur 4. Une cuve 5, destinée à contenir la matière à mélanger, et des outils 6a, 6b de mélange rotatifs forment un ensemble supporté par le moto-réducteur 4. Plus précisément, le moto-réducteur 4 comporte un arbre 7 de sortie à plateau sur lequel est fixée la cuve 5 de mélange de manière que la rotation dudit arbre 7 entraîne la rotation de la cuve 5 suivant sa direction axiale. Une couronne dentée 8 est fixée sur le corps du moto- réducteur 4, entre le moto-réducteur 4 et le fond de la cuve 5 et entourant l'arbre 7 de sortie du moto-réducteur 4, la direction axiale de la roue dentée 8 étant confondue avec l'axe de rotation de la cuve 5 et de l'arbre 7 de sortie du moto-réducteur. Les deux outils de mélange 6a, 6b, montés de part et d'autre de l'axe de rotation de la cuve 5, sont constitués chacun de 1,1 deux bras soudés sur un arbre monté tournant dans un palier étanche 9a, 9b solidaire du fond de la cuve 5. Chacun de ces arbres débouche de la paroi externe du fond de la cuve 5, du côté du moto-réducteur 4, et comprend, fixé à cette extrémité, un pignon 10a, 10b engrainant sur la couronne dentée 8. Les bras de chacun des outils sont situés dans des plans perpendiculaires entre eux et lesdits outils balayent des volumes s'imbriquant l'un dans l'autre. to Dans le mode de réalisation décrit ici, le mélangeur comprend deux outils de mélange mais il est entendu qu'il peut en comporter plus, par exemple trois outils de mélange, disposés à 120 les uns des autres autour de l'axe de rotation de la cuve, ces outils balayant des volumes s'imbriquant les uns dans les autres. L'ensemble cuve outils de mélange motorisation transmission est ainsi porté par le support 3 du moto-réducteur 4 et peut s'incliner par rapport au bâti 2. Le mélangeur 1 que l'on vient de décrire fonctionne de la manière indiquée ci-après. La cuve 5 est entraînée en rotation par le moto-réducteur 4. Ce mouvement de révolution de la cuve 5 entraîne les axes des outils de mélange 6a, 6b à décrire une trajectoire circulaire, autour de l'axe de rotation de la cuve 5, en faisant rouler les pignons 10a, 10b sur la couronne dentée fixe 8, provoquant ainsi la rotation des outils 6a, 6b. La conception générale du mélangeur est telle que l'ensemble comprenant la cuve 5, le moto-réducteur 4 et les moyens de transmission est en liaison pivot avec le socle 2 et permet d'incliner la cuve 5 de sorte que l'axe de rotation de la cuve 5 forme un angle a avec la verticale (voir figure 1). II est ainsi possible de former un angle a pendant le mélange, s ceci permettant d'augmenter l'efficacité du mélange vis-à-vis des zones mortes c'est à dire des volumes de la cuve 5 qui ne sont pas balayés par les outils 6a, 6b et où la matière mélangée a tendance à stagner. io Avec une inclinaison appropriée durant la phase de mélange, la matière se trouvant dans les zones mortes tombe par gravité dans les volumes balayés par les outils. Il est aussi possible d'utiliser les possibilités d'inclinaison de 15 la cuve 5, en fin de mélange, à des fins de déchargement de la matière mélangée. On peut prévoir un déchargement très simple en équipant le mélangeur de prises 11 pour fourches de chariot élévateur et, au moment du déchargement, porter le mélangeur à l'endroit et à la hauteur voulue puis faire basculer fortement la cuve de manière à la vider. La figure 4 donne un exemple d'un tel mélangeur. Des installations permettant le déchargement sont également présentées aux figures 5 et 6. Sur la figure 5, il s'agit d'un mélangeur fixé à la hauteur du sol, déversant dans une trémie 12 en contrebas. La figure 6 décrit un mélangeur fixé sur une colonne élévatrice 14 et déversant dans une trémie 15 en altitude. La machine décrite ci-dessus présente notamment les avantages de: permettre un accès total à la cuve 5 pour la phase de chargement ou de déchargement; disposer d'un mécanisme simple et robuste donc fiable; être réalisable à un coût inférieur à celui des machines équivalentes grâce à la réduction du nombre et à la simplification des pièces en mouvement. io REVENDICATIONS 1. Mélangeur (1) comprenant au moins deux outils (6a, 6b) de mélange, un bâti (2) supportant d'une part une cuve (5) pour contenir la matière à mélanger et d'autre part des moyens (4, 8) de motorisation pour entraîner en rotation la cuve (5) et les outils de mélange (6a, 6b) caractérisé en ce que le fond de ladite cuve (5) est solidaire d'un arbre (7) relié aux moyens (4, 8) de motorisation pour entraîner la io cuve (5) en rotation, chaque outil (6a, 6b) de mélange comprend un arbre monté en rotation dans le fond de la cuve (5) et qui coopère avec les moyens de motorisation (4, 8) pour que la rotation de la cuve (5) provoque la rotation desdits outils (6a, 6b) de mélange. 2. Mélangeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de motorisation comprennent un moto-réducteur (4) relié à l'arbre (7) solidaire de la cuve (5), une couronne dentée (8) traversée par ledit arbre (7), libre par rapport à cet arbre (7) et solidaire du motoréducteur (4), en ce que chaque arbre des outils (6a, 6b) de mélange porte un pignon (10a; 10b) en prise directe avec ladite couronne dentée (8). 3. Mélangeur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la couronne dentée (8) est pourvue d'une denture extérieure, lesdits pignons (10a, 10b) engrenant sur le périmètre externe de la couronne dentée (8). 4. Mélangeur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la couronne dentée (8) est pourvue d'une denture intérieure, lesdits pignons (10a, 10b) engrenant sur le périmètre interne de la couronne dentée (8). 2881969 Il Mélangeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de motorisation comprennent un moto-réducteur relié à l'arbre solidaire de la cuve, une couronne dentée traversée par ledit arbre, libre par rapport à cet arbre et solidaire du moto-réducteur, en ce que chaque arbre des outils de mélange porte un pignon, lesdits pignons et ladite couronne dentée étant situés sensiblement dans le même plan et étant en prise par l'intermédiaire d'un moyen de o transmission synchrone. 6. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte deux outils (6a, 6b) de mélange, les bras de chacun des outils étant situés dans des plans perpendiculaires entre eux et en ce que lesdits outils (6a, 6b) balayent des volumes s'imbriquant l'un dans l'autre. 7. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte trois outils de mélange, disposés à 120 les uns des autres autour de l'axe de rotation de la cuve (5), et en ce que lesdits outils balayent des volumes s'imbriquant les uns dans les autres. 8. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite cuve (5) de mélange est sensiblement cylindrique. 9. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 30 caractérisé en ce que ladite cuve (5) de mélange est sensiblement oblongue. 10. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite cuve (5) est montée sur un dispositif de basculement permettant de former un angle a entre l'axe de rotation de la cuve (5) et s la verticale. 11. Mélangeur selon la revendication 10 caractérisé en ce que la cuve (5) et les moyens (4, 8) de motorisation forment un ensemble relié au bâti (2) par une liaison pivot. 12. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite cuve (5) comprend un couvercle relevable. 13. Mélangeur selon la revendication 12 caractérisé en ce que ledit couvercle en position fermée forme avec la cuve (5) une enceinte étanche comprenant un dispositif d'injection ou de pompage de gaz destiné à créer dans ladite enceinte étanche une surpression ou un vide partiel. 14. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite cuve (5) comprend, dans l'épaisseur de ses parois, un dispositif de circulation de fluides de chauffage ou de refroidissement. 15. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit bâti (2) comprend, dans ses parties en contact avec le sol, des prises (11) destinées à coopérer avec les fourches d'un chariot élévateur. 16. Installation industrielle de mélange caractérisée en ce qu'elle comprend un mélangeur (1) selon les revendications ou Il, ou bien 12 à 15 lorsque celles-ci dépendent des revendications 10 ou 11, une trémie (12; 15) et un dispositif (13) de convoyage de la matière mélangée, ces trois éléments étant agencés de telle sorte que, en fin de mélange, le basculement de la cuve (5) du mélangeur (1) provoque la chute de la matière mélangée dans la trémie (12; 15), celle-ci orientant ladite matière mélangée vers le dispositif (13) de convoyage. 17. Installation industrielle de mélange selon la revendication 16 caractérisée en ce que le mélangeur est monté sur un élévateur intégré (14) permettant le déversement de la matière mélangée dans une trémie (15) en altitude.