Brevet FR2965576A1 — publié le 20120406

La présente invention concerne un dispositif de projection de béton de faible densité, notamment de béton de chanvre, comprenant un moyen d'homogénéisation d'un granulat léger, 5 en particulier de chanvre, et d'un liant, en particulier de la chaux, pour former une mélange homogénéisé à pression atmosphérique, un moyen de transport pneumatique dudit mélange comprenant une sortie de projection dudit béton de faible 10 densité, une unité de transfert, pour relier ledit moyen d'homogénéisation audit moyen de transport pneumatique, comprenant une écluse rotative. L'invention s'applique principalement au secteur de la 15 construction notamment pour l'isolation thermique et acoustique de surfaces, tels des murs, chapes, dalles ou toitures, et pour la rénovation de murs en colombages ou à ossature bois noyée. Actuellement les nouvelles tendances écologiques ont incité les professionnels du bâtiment à développer des matériaux 20 de construction écologiques, notamment à base de chanvre, de lin, de paille ou de fibre de bois avec des liants naturels comme par exemple la chaux ou l'argile. Ces constituants donnent à de tels matériaux des caractéristiques ressemblant à des bétons, avec des densités plus faibles que les bétons à base de 25 ciment et de sable, d'où leur classement dans la famille des « bétons de faible densité ». Les composants, typiquement végétaux tels que chanvre, lin, paille ou fibre de bois seront dans la suite dénommés « granulats légers », qu'ils se présentent sous forme de granulats ou de fibres, ou les deux 30 mélangés ou d'autres formes. Des dispositifs de projection de béton de faible densité sont connus, par exemple avec un malaxeur comme moyen d'homogénéisation, un compresseur et un tube comme moyen de transport pneumatique, et entre les deux une écluse rotative, 35 permettant de doser la quantité de mélange à faire entrer dans 2 le transporteur pneumatique et d'assurer l'étanchéité entre les deux. Une telle écluse rotative se présente sous la forme d'un rotor tournant dans un carter intérieurement circulaire, le rotor comprenant des pales dont la forme est adaptée à la forme interne du carter, de sorte que le volume défini entre deux pales successives est séparé de manière étanche du volume suivant défini entre les deux pales suivantes. Une telle écluse rotative permet d'assurer l'étanchéité entre la partie amont du circuit matière par rapport à l'écluse rotative, et la partie aval, tout en laissant passer un flux de matière dans le sens souhaité. On peut ainsi faire passer de la matière d'un volume à la pression atmosphérique en amont de l'écluse rotative vers un volume sous une pression supérieure en aval de l'écluse rotative, sans pour autant que l'air sous pression de la partie aval remonte vers la partie amont. En même temps, on peut régler le débit de passage par la vitesse de rotation du rotor de l'écluse rotative. Néanmoins les dispositifs de l'état de la technique ne donnent pas satisfaction, et notamment donnent lieu à de fréquents blocages. L'augmentation de la pression appliquée au transport pneumatique, pour réduire les blocages, augmente la quantité de rebonds de béton sur la surface à recouvrir, occasionnant des pertes de matiêre inacceptables. Souvent des dispositifs de récupération de la matière rebondie permettent de recycler cette matière, mais au prix de coûts supplémentaires, ainsi que d'un encombrement supérieur. Le but de la présente invention est de résoudre au moins en partie ces inconvénients, en proposant un dispositif de projection de béton de faible densité occasionnant moins de blocages et moins de rebonds, tout en restant d'une réalisation simple et compacte. C'est ainsi que dans une première démarche inventive on a imaginé un dispositif de projection comprenant un moyen de dosage distinct de l'écluse rotative. En effet, dans l'état de la technique l'écluse rotative doit à la fois assurer 3 l'étanchéité, pour éviter que la pression du transporteur pneumatique remonte dans le malaxeur, et la régularité du débit, tout en évitant des blocages. Quand le mélange sort du malaxeur en quantités incontrôlées, l'écluse rotative doit parfois très nettement ralentir sa vitesse, pour éviter que trop de mélange n'arrive dans le transporteur pneumatique. Cela est parfois incompatible avec la nécessité d'éviter les blocages. En disposant un moyen de dosage distinct de l'écluse rotative, la quantité de mélange arrivant dans l'écluse rotative est déjà dosée. On peut donc faire tourner l'écluse rotative à une vitesse suffisamment élevée pour éviter les blocages, sans risque de perturber le débit. En particulier un tel moyen de dosage distinct peut être une trémie de réception située en aval du malaxeur, et munie en fond de trémie d'une vis à auge. Une telle disposition permet de recevoir des « paquets » de mélange, et de les sortir à débit parfaitement régulier vers l'écluse rotative. Ainsi l'écluse rotative peut tourner plus rapidement et éviter des blocages. La vitesse de l'écluse rotative peut ainsi tourner au moins 3 fois plus vite que la vitesse permettant de doser le débit prédéterminé, ou même au moins 6 fois plus vite. Dans une seconde démarche inventive on a cherché à améliorer encore la souplesse de pilotage du dispositif, en disposant un débit d'air réglable dans le transporteur pneumatique. Cela permet d'ajuster la force de projection à la nature des produits projetés, dans le but d'obtenir une bonne tenue du produit, tout en minimisant les rebonds. Dans une troisième démarche inventive, on a cherché à rendre le dispositif plus compact. Dans ce but on dispose l'axe de ladite vis à auges parallèle à l'axe du malaxeur. On obtient ainsi un dispositif de projection très compact, qu'on peut charger sur une remorque, et transporter facilement sur les lieux d'un chantier de construction. Par ailleurs il est intéressant de disposer l'axe du 35 départ du transporteur pneumatique substantiellement perpendiculaire à l'axe de rotation de l'écluse rotative. De cette manière, et pour peu que le sens de rotation de l'écluse rotative soit choisi judicieusement, les pales de l'écluse rotative, en arrivant dans la partie basse de l'écluse rotative donnent une impulsion horizontale au mélange dans le sens où le transport pneumatique va l'emporter. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation et des dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente en vue de côté un dispositif de 10 projection selon l'invention, La figure 2 représente le dispositif de la figure 1 selon une vue de côté perpendiculaire, Tel que visible dans les figures 1 et 2 du dessin ci-joint, la présente invention a trait à un dispositif 1 de 15 projection de béton à faible densité, comprenant un malaxeur 2, d'axe 3 horizontal, permettant d'homogénéiser un mélange de chanvre et de chaux pour former un béton de faible densité. Ce malaxeur 2 est actionné par un moteur de malaxeur 22. Une trémie 4 située sous le malaxeur 2 permet de 20 réceptionner le mélange une fois malaxé, par exemple par une ouverture en fond du malaxeur 2, en quantités non contrôlées, même par paquets (voir flèche Fl figure 2). Au fond de cette trémie 4 est située une vis à auge 5 d'axe 6, permettant d'extraire le mélange de la trémie 4 en quantités contrôlées, 25 grâce à une cloison 21 délimitant une ouverture latérale limitée à travers laquelle la vis à auge extrait le produit de la trémie (voir flèche F2 figure 2), et grâce à la possibilité de faire varier la vitesse de rotation de la vis 5. Un moteur décalé 7 actionne la rotation de la vis à auges, et ledit moteur est 30 associé à un variateur de fréquence permettant de contrôler sa vitesse de rotation. Ladite trémie 4 peut comporter une cloison 21 sensiblement verticale du côté aval de la vis à auge 5, délimitant une ouverture latérale dont la section correspond sensiblement à la 35 section de la vis à auge. Une écluse rotative 8 est disposée sous l'extrémité de sortie de la vis à auges 5, actionnée par un moteur non représenté, également associé à un variateur de fréquence permettant de contrôler sa vitesse de rotation. Cette écluse rotative comprend un rotor muni de pales 9, et tourne de préférence dans le sens indiqué par la flèche F3, autour d'un axe de rotation 10. Le nombre de pales 9 représenté à la figure 2 est de 4, mais ce nombre peut bien entendu être différent. La vitesse de rotation de la vis à auges 5 est réglée par exemple à 17,6 tr/mn, grâce au réglage du variateur correspondant à environ 30Hz. Cela permet de délivrer à l'écluse rotative 8 un débit régulier d'environ 3m3/h, correspondant au débit prédéterminé qu'on souhaite voir projeté par le dispositif de projection 1. La vitesse de rotation de l'écluse rotative 8 est réglée à 15 tr/mn, grâce au réglage du variateur correspondant à environ 50Hz. Cette vitesse de rotation permettrait de faire passer un débit de 19m3/h à travers l'écluse rotative 8. Comme la vis à auges 5 ne délivre qu'un débit de 3m3/h, on comprend que l'écluse rotative 8 est très loin d'être saturée, et ainsi les blocages sont nettement réduits. Dans cet exemple la vitesse de rotation de l'écluse rotative 8 est réglée à plus de six fois la vitesse correspondant à son réglage pour le débit prédéterminé qui est ici de 3 m3/h. L'avantage de l'invention est néanmoins perceptible dès que la vitesse de rotation de l'écluse rotative est réglée supérieure à son réglage pour le débit prédéterminé. En particulier l'avantage devient significatif dès 1,5 fois ce réglage, et devient optimal au-dessus de 3 fois, ou même 6 fois ce réglage. En aval de l'écluse rotative 8 est disposé un transporteur pneumatique 11. I1 comporte une boîte de prise de vitesse 12, disposée sous l'écluse rotative 8, qui réceptionne le mélange sortant de l'écluse rotative 8. Cette boîte 12 permet la mise en vitesse horizontale du mélange dans la direction de la flèche F4, vers un tube 13 situé en aval et est connectée à son côté amont à une arrivée d'air comprimé, grâce à un compresseur 14. 6 Cet air comprimé donne une vitesse horizontale au mélange dans la direction de la flèche F4. La matière qui sort de l'écluse rotative 8 tombe verticalement, et avec une composante horizontale non nulle de par la rotation des pales 9 de l'écluse rotative 8. En disposant le transporteur pneumatique 11 perpendiculaire à l'axe de rotation 10 de l'écluse rotative 8, on peut tirer bénéfice de cette composante horizontale non nulle, en mettant le mélange en mouvement horizontal dans le même sens que le mouvement horizontal déjà occasionné par les pales 9 de l'écluse rotative 8. I1 suffit pour cela de faire tourner le rotor de l'écluse rotative 8 dans le bon sens, comme indiqué par la flèche F3 â la figure 2. De plus, en disposant l'axe du transporteur pneumatique 11 parallèle aux axes 3 du malaxeur 2 et 6 de la vis à auges 5, comme dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, on obtient un dispositif de projection 1 particulièrement compact et facile à transporter sur une remorque. Grâce à la forme de la boîte de prise de vitesse 12 ladite vitesse augmente, avant l'entrée du mélange dans un tube 13 flexible, à l'extrémité aval duquel se trouve une lance 15 de projection selon la flèche F5. C'est cette lance 15 qu'on va tenir manuellement devant la surface à recouvrir en béton de faible densité, et la déplacer devant cette surface de manière à recouvrir la surface d'une manière appropriée. Le tube 13 est typiquement constitué de l'association en série de deux tuyaux spiralés de longueur 20 m et de diamètre intérieur 63 mm. Les raccords entre tuyaux, non représentés sont des raccords à cames. Le poids par mètre d'un tel tube 13 est d'environ 0,91 kg/m. Le débit d'air comprimé dans le transporteur pneumatique est typiquement de 8 m3/mn. Ainsi, ledit moyen de transport pneumatique 11 peut comprendre un tube 13 de longueur supérieure à 20m, typiquement de l'ordre de 40m. La lance 15 est du même type et même diamètre que le tube 13, et d'une longueur de 3 m. Un anneau de mouillage 16 est situé à la jonction du tube 13 et de la lance 15, permettant d'ajouter de l'eau au mélange, ce qui provoque la réaction de durcissement du liant pour donner de la résistance mécanique au mélange une fois en place. Pour un débit de mélange de 3 m3/h, il faut prévoir typiquement un débit d'eau de 10 1/mn. Une housse 17 autour de l'anneau de mouillage 16 permet de le protéger. La position de l'anneau de mouillage 16 est déterminante pour obtenir une telle résistance mécanique, ainsi que pour la qualité de la projection. Un essai avec une lance 15 de 5m de long a donné lieu à une projection irrégulière et un rebond important, alors qu'avec une lance 15 de 3m de long, les résultats étaient satisfaisants. Une buse 18 à l'extrémité de la lance 15, ainsi qu'une réduction du diamètre de sortie permettent de supprimer l'effet goutte. Un carter 19 est disposé autour de l'ensemble malaxeur 2, trémie 4, vis à auges 5, pour contenir les poussières. On perçoit ici tout l'avantage de disposer l'axe 6 de la vis à auges 5 parallèle à l'axe 3 du malaxeur 2, la construction du carter 19 s'en trouvant nettement simplifiée. Le dispositif peut comprendre un plateau de chargement 20 20 mobile en translation verticale pour l'alimentation dudit moyen d'homogénéisation 2 en granulat léger et en liant. Un plateau de chargement 20 permet de monter les sacs de chanvre et de chaux mécaniquement pour faciliter le travail de l'opérateur du dispositif 1. 25 Bien que l'invention ait été décrite avec une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux, de sens de rotation, de circuit matière et de combinaisons de ces divers éléments sans 30 pour autant s'éloigner du cadre de la présente invention.