Brevet FR2962116A1 — publié le 20120106

-1- La présente invention concerne un dispositif perfectionnant le procédé de fabrication des vis d'Archimède par assemblage de secteurs. Ces vis sont utilisées pour la fabrication de systèmes de dosage ou de pompage de fluides visqueux, de liquides chargés de matières solides, de solides sous forme pulvérulente ou en granulés et se comportant comme de tels fluides visqueux. Plus spécifiquement, cette invention est particulièrement utile pour réaliser simplement des systèmes de dosage ou de pompage de produits liquides corrosifs ou se présentant sous forme de granulés. Le principe de la vis d'Archimède existe depuis plus de 22 siècles. A travers tous les pays et tous les âges de nombreuses solutions pour réaliser de tels équipements on été mises en oeuvre. Les ouvrages de référence sur la conception et les modes de réalisation de vis d'Archimède rédigés par M DAVAINE et datant de 1835 et 1846 présentent l'état de l'art sur ces techniques. Les principaux modes de réalisation consistent généralement à confectionner les filets à partir de tronçons hélicoïdaux soudés, collés ou fixés mécaniquement sur un axe central en métal ou en bois. Certaines vis sont réalisées par usinage dans la masse. Une variante permet de réaliser les filets par enroulement filamentaire. De nombreuses entreprises ont généré une activité basée sur la vente de petits éléments en métal découpés et cintrés permettant la réalisation de vis sur mesure assemblées, généralement par chaudronnerie. Le choix des matériaux reste limité et le temps de réalisation de la vis d'Archimède reste long. L'une des solutions fréquemment mise en oeuvre par l'homme de l'art consiste à réaliser plusieurs secteurs de filets, usinés ou moulés, puis à les assembler sur un axe. La forme de l'axe, par exemple hexagonale, cylindrique avec rainure de clavette, assure une liaison intime avec les différents secteurs. Cet axe permet de transmettre l'effort de rotation du moteur entrainant la vis aux différents secteurs. Cette méthode permet de réaliser simplement des vis de grandes longueurs, de faire varier le pas ou la géométrie, d'adjoindre des fonctions particulières de raclage ou des nez de vis spécifiques adaptés aux environnements de service. Des cas particuliers de vis assemblées par secteurs sur un axe et présents depuis de nombreuses années dans le domaine public ont la particularité de comporter des terminaisons coniques. Le choix des matériaux pouvant être mis en oeuvre pour la réalisation des secteurs est beaucoup plus large que celui rencontré habituellement en chaudronnerie et permet à la place du métal d'utiliser du plastique, du thermodurcissable et même de la terre cuite. La nature du matériau constituant l'axe peut varier en fonction du couple à transmettre. Elle peut être métallique, thermoplastique, composite. Ces solutions sont particulièrement adaptées pour la réalisation de vis de grande longueur et devant supporter un couple important pour mettre en mouvement un fluide très visqueux devant par exemple passer à travers un tamis. L'utilisation de secteurs permet également de ne remplacer qu'une zone endommagée lors de l'exploitation au lieu de remplacer complètement toute la vis. 2962116 -2- L'inconvénient de ce dernier mode de réalisation de vis par secteurs vient du défaut de continuité des spires lors de leur assemblage sur l'axe central et de la perte de surface de contact permettant la transmission du couple de rotation. Les secteurs ont plusieurs pas de longueur du fait de la nécessité d'assurer une certaine résistance mécanique lors de la 5 transmission d'efforts importants et ils ne peuvent avoir une faible longueur indispensable pour réaliser des vis de petite dimension pour les systèmes de dosage. Le raccordement des spires de chaque section se fait par diminution progressive de son épaisseur jusqu'à terminer sur une arrête très fine et en forme de sifflet. Cette solution permettant la fabrication par empilage successif des secteurs conduit au cours de l'utilisation de 10 la vis à la déformation des zones de jonction des spires résultant de l'introduction de particules solides entre les zones de raccordement des secteurs. Il se forme alors une arrête très tranchante pouvant conduire à l'endommagement du produit à convoyer, en particulier lorsqu'il s'agit de fruits à jus comme le raisin. Ce phénomène est considérablement amplifié en présence de fluides comprenant des fibres. Il se produit alors des bourrages de matière. La 15 durée de vie de la vis est par le fait rapidement diminuée. Pour assurer une liaison entre les sections et l'axe il est également nécessaire de prévoir une fixation par l'utilisation d'arbres en forme de polygones s'imbriquant dans une forme intérieure identique réalisée dans la section ou alors en prenant un jonc comportant une clavette. Cette solution est cependant insuffisante pour assurer une bonne tenue des sections 20 constituées d'un seul pas de longueur. Les secteurs en un seul filet et de un pas de longueur son particulièrement facile à fabriquer en petite série et ils sont parfaitement adaptés pour la réalisation de vis de petite longueur pour les systèmes de dosage. En revanche le montage par emboitement des secteurs de un filet implique de laisser dépasser une portion de filet pour permettre un emboitement. Cette configuration fragilise le secteur et risque de conduire à 25 l'arrachement sous contraintes mécaniques de cette partie du filet. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. II s'agit d'un assemblage de secteurs à une spire ayant une géométrie particulière permettant leur emboitement après assemblage sur un axe. Cette géométrie ne permet pas la formation de lacunes ou d'arrêtes pouvant dégrader les performances de la vis. Ces secteurs comportent en 30 effet selon une première caractéristique, une seule spire épaisse correspondant à un pas de la vis seulement. Ce filet suit une courbe hélicoïdale et se termine par un plan incliné d'un angle particulier. Le filet ne se termine donc pas par une arrête pouvant devenir tranchante aux extrémités. Ce filet est raccordé à un noyau présentant une forme sinusoïdale parallèle à celle du filet et dont la hauteur totale correspond au pas de la vis. La forme du noyau permet un 35 empilage des spires et une imbrication maximisant la surface de contact. Ce même noyau est creux et comprend une forme permettant son enfilage sur un axe. Selon une deuxième 2962116 -3- caractéristique, la courbe hélicoïdale définissant le contour du noyau est décalée de celle de la spire par une distance correspondant au moins à l'épaisseur de cette spire. Ce décalage permet de créer une face d'appui large sur la section du filet. Ainsi l'utilisateur réalise une vis d'Archimède en enfilant successivement les secteurs dont toute la face vient se plaquer sur le 5 filet suivant sans laisser d'arrêtes tranchantes ni de lacunes pouvant dégrader le fonctionnement de la vis. Les secteurs en un seul filet et de un pas de hauteur sont particulièrement facile à fabriquer en petite série et ils sont parfaitement adaptés pour la réalisation des vis de petites longueurs employées pour la fabrication de systèmes de dosage. 10 Selon des modes particuliers de réalisation : Le noyau comprend un ou plusieurs filets dont la longueur correspond à un seul pas de la vis. L'évidement central permettant l'assemblage sur un axe est de forme hexagonale. L'évidement central permettant l'assemblage sur un axe est de forme cylindrique avec 15 une rainure de clavette. L'évidement central permettant l'assemblage sur un axe est de forme carré. Le raccordement de la spire sur le noyau est rayonné ou à angle droit. Le filet est en métal ou en polymère thermoplastique ou en thermodurcissable ou en composite. 20 Le raccordement de la courbe hélicoïdale de la spire et de celle du noyau est assuré par une forme rayonnée. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 montre le dispositif en vue de face et à titre d'exemple non limitatif un secteur 25 à un filet et de un pas de longueur. La figure 2 montre une vue arrière et à titre d'exemple non limitatif un secteur composé de un filet mettant en évidence les deux courbes hélicoïdales constitutive du secteur de un pas de longueur. La figure 3 montre à titre d'exemple non limitatif une forme hexagonale permettant 30 l'assemblage des secteurs sur un axe de même forme. La figure 3 montre également la face d'appui du filet. La figure 4 montre une vue isométrique d'un filet mettant en évidence la face d'appui. La figure 5 montre le raccordement et la continuité des lignes du filet des différents secteurs assemblés. 2962116 -4- Les figures 6a, 6b, 6c montrent les étapes de l'assemblage du dispositif sur un axe permettant de constituer un tronçon de vis d'Archimède, par exemple constitué de 3 secteurs. En référence à ces dessins le dispositif comporte une spire (1) de un pas de longueur associée à un noyau hélicoïdal (2) de même longueur. L'ensemble constitue un secteur 5 élémentaire (3). La face (4) de terminaison de la spire est inclinée d'un angle (5) donné à titre d'exemple non limitatif de 25° par rapport à l'axe du secteur (6). La base (7) de la face (4) est normale à la génératrice hélicoïdale du filet (8). Le noyau (2) servant de base à la spire (1) suit une courbe hélicoïdale (9) parallèle en tout point à la courbe (8) servant de génératrice à la spire (1). La courbe hélicoïdale (9) est 10 décalée d'une valeur correspondant à titre d'exemple non limitatif à l'épaisseur (14) de la spire (1) à sa base. La spire (1) et le noyau (2) constituent un secteur (3) dont la hauteur correspondant à un pas de la vis d'Archimède obtenue par assemblage des secteurs (3) sur un axe. La définition géométrique de la spire (1) et du noyau (2) est obtenue par génération d'un volume ou d'une 15 surface à partir d'une section normale à une courbe hélicoïdale correspondant au pas de la vis. Le plan servant de support à la section permettant la génération du volume de la spire (1) et du noyau (2) est inclinée d'un angle identique à l'angle (5) et il donne l'inclinaison de la face de terminaison de la spire. Par construction les extrémités du noyau (2) se raccordent sur une zone (10) dont la largeur dépend de l'angle (5). Le raccordement (11) des faces du noyau (2) 20 est soit angulaire soit rayonné. Cette géométrie maximise les faces en contact et permet une transmission idéale du couple de rotation de la vis à travers les différents secteurs (3). Dans la forme de réalisation selon la figure 3 le secteur (3) comprend en son centre et selon l'axe (13) de la vis d'Archimède une ouverture (12) dont la forme correspond à celle de l'axe (13). Les dimensions de l'ouverture (12) sont idéalement ajustées pour permettent un 25 montage par glissement le long de l'axe (13) sans formation d'un jeu excessif entre l'axe (13) et le secteur (3). Selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 4 le secteur (3) ainsi obtenu à la particularité de s'emboiter sur d'autres secteurs (3) sans laisser de lacunes ou conduire à la formation d'an-ête vives lorsque ces mêmes secteurs (3) sont assemblés sur un axe (13) qui est 30 à titre d'exemple non limitatif de forme hexagonale. L'assemblage de ces secteurs (3) sur un axe (13) permet de réaliser une vis d'Archimède. La longueur de la vis ainsi réalisée dépend de la longueur de l'axe (13) et du nombre de secteur (3). La fixation des premiers et derniers secteurs (3) de la vis d'Archimède permettant de maintenir l'ensemble sur l'axe (13) est obtenue par fixation mécanique classique telle que le vissage ou le boulonnage. 2962116 -5- A titre d'exemple non limitatif le secteur (3) aura des dimensions de 100 mm de diamètre pour une hauteur de pas de l'ordre de 40 mm. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la réalisation de systèmes de dosage ou de pompage de produits visqueux, pulvérulent ou en granulés comportant au moins 5 une vis d'Archimède. REVENDICATIONS1. Dispositif pour réaliser des vis d'Archimède par assemblage de secteurs (3) caractérisé en ce que les secteurs (3) sont constitués d'un seul filet (1) de longueur correspondant à un pas de vis et s'imbriquent l'un dans l'autre sur un axe (13) sans formation de lacunes ni d'arêtes tranchantes. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la forme des secteurs permettant l'imbrication est obtenue en réalisant un filet (1) reposant sur un noyau (2) suivant respectivement une génératrice hélicoïdale (8) et (9) décalée d'au moins une épaisseur (14) de spire (1). 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face (4) de terminaison de la spire est inclinée d'un angle (5) par rapport à l'axe (6) du secteur (3). La base (7) de la face (14) est normale à la génératrice hélicoïdale du filet (1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 15 caractérisé en ce que le raccordement (11) des faces du noyau (2) est rayonné. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le secteur (3) comporte une ouverture (12) adaptée à l'axe (13) servant à la réalisation de la vis d'Archimède.