Brevet FR3053606A1 — publié le 20180112

L'invention se situe dans le domaine des mélangeurs de laboratoire et notamment des mélangeurs à cylindres. Les mélangeurs à cylindres sont utilisés pour mélanger de petites quantités de matières sensiblement visqueuses, notamment des plastiques ou des 15 caoutchoucs. Par exemple, dans certains cas, l'objectif est d'homogénéiser un mélange composé de caoutchouc et d'un additif complémentaire, et ce de manière automatique. De tels mélangeurs comprennent deux cylindres entre lesquels est introduite la 20 matière à malaxer. Il existe des mélangeurs automatisés. Les mélangeurs automatisés comprennent en outre une ou plusieurs lames ; chaque lame est biaise relativement à l'axe d'un des cylindres et comprend un bord de raclage qui vient épouser la forme des cylindres. Cette lame coupe la matière sur le cylindre en rotation, décolle cette matière du cylindre et rabat la matière en 25 direction d'une extrémité du cylindre. Cette opération est répétée de nombreuses fois, jusqu'à ce que la matière soit suffisamment mélangée. Cependant, notamment en fonction des matières à mélanger, on peut être amené à choisir des cylindres de diamètre spécifique. Chaque lame ayant un 30 bord de raclage qui vient épouser la forme des cylindres, cela contraint à avoir une ou plusieurs lames spécifiques à chaque diamètre de cylindre. 3053606 Le but de l'invention est de proposer un système de malaxage et un procédé de malaxage associés qui permettent de limiter le nombre de lames nécessaire à l'usage de plusieurs diamètres de cylindres. 5 Selon l'invention, un système pour réaliser un mélange de matières et destiné à équiper un mélangeur comprenant deux cylindres, chacun étant monté rotatif autour d'un axe respectif, ces axes étant parallèles entre eux et sensiblement dans un même plan sensiblement horizontal, est caractérisé en ce qu'il comprend : une lame de mélange comprenant un fil de lame sensiblement parallèle aux génératrices de la surface cylindrique d'un premier cylindre parmi les cylindres ; des moyens d'escamotage radial pour la lame ; dés moyens de translation pour la lame ; les moyens d'escamotage radial étant prévus de sorte que la lame est mobile entre une position de travail, dans laquelle le fil de lame est sensiblement en contact avec une génératrice de la surface cylindrique du premier cylindre ; et, une position distale dans laquelle la lame est radialement escamotée, éloignée de cette surface ; et, les moyens de translation étant prévus pour déplacer la lame parallèlement à l'axe du premier cylindre. De préférence, le fil de lame est formé entre un intrados, en vis-à-vis de la surface cylindrique, et un extrados, l'extrados formant, le long du fil de lame, un angle non nul avec un plan radial à la surface cylindrique. Cet angle est de préférence compris entre 30 et 65 degrés d'angle ; encore plus de préférence compris entre 45 et 55 degrés d'angle ; encore plus de préférence voisin de 50 degrés d'angle. 3053606 De préférence, la lame est montée rotative autour d'un axe parallèle à l'axe du premier cylindre, les moyens d'escamotage comprenant un vérin, de préférence pneumatique, pour faire tourner la lame autour de son axe. 5 De préférence aussi, les moyens de translation comprennent un chariot monté en translation relativement au bâti, entrainé par une vis à bille, elle-même entrainée par un moteur, de préférence électrique, la lame étant mobile en translation avec le chariot. 10 Avantageusement, un système selon l'invention comprend en outre un châssis sur lequel sont notamment solidarisés : la lame, ses moyens d'escamotage et ses moyens de translation. Selon un deuxième objet de l'invention, un mélangeur pour réaliser un 15 mélange de matières comprend deux cylindres portés par un bâti, chaque cylindre étant monté rotatif autour d'un axe respectif, ces axes étant sensiblement parallèles entre eux et sensiblement dans un même plan sensiblement horizontal, et comprend en outre un système selon l'invention. 20 Selon un troisième objet, l'invention porte aussi sur un procédé pour réaliser un mélange de matières à l'aide d'un mélangeur selon la revendication précédente, comprenant les étapes suivantes : - mettre la lame en position distale à une première extrémité du premier cylindre ; puis, 25 manchonner les matières à mélanger sur le cylindre, en rotation ; - mettre la lame en position de travail, de sorte que le fil de lame est sensiblement au contact cylindre ; puis, - translater le chariot selon une première direction ; puis, - mettre la lame en position distale lorsqu'elle a parcouru une partie seulement de la longueur du cylindre, de préférence plus de la moitié de cette longueur, de préférence environ les trois-quarts de cette longueur ; 3053606 -4 - laisser le manchon se reformer ; et, - positionner le chariot à la deuxième extrémité du cylindre, en vue d'une translation selon une deuxième direction, opposée à la première. 5 Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement une vue partielle et de profil d'un mélangeur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de l'arrière selon la direction I de la figure 1, au 10 cours d'un mélange : la figure 3 est une vue partielle de trois-quarts arrière gauche du système de lame du mélangeur de la figure 1; et, la figure 4 est une vue partielle, de trois-quarts avant gauche, de la partie droite du mélangeur de la figure 1. 15 La figure 1 illustre un mélangeur 1 selon l'invention. Le mélangeur 1 comprend deux cylindres 2, 3 montés rotation sur un bâti 4 du malaxeur 1, chacun autour d'un axe respectif X2, X3. Les axes des cylindres sont parallèles entre eux, dans un même plan sensiblement horizontal 20 perpendiculaire au plan de la figure. Dans leur sens du malaxage, chaque cylindre 2, 3 tourne dans un premier sens respectif R2, R3, de telle sorte que des matières 5, déposées sur les cylindres au-dessus du plan de leurs axes X2, X3, sont entrainées vers le bas entre les cylindres. L'écartement E des cylindres entre eux est défini pour que ces matières soient malaxées et 25 mélangées en passant entre eux. L'écartement E des cylindres est réglable afin d'adapter le mélangeur 1 à l'épaisseur, la dureté et/ou la viscosité des matières à mélanger. Ainsi, si nous caractérisons le terme technique "outil à cylindre", parfois 30 appelé mélangeur à cylindre, il est composé de deux cylindres 2, 3 parallèles entre eux, et en mouvement de rotation R2, R3 par rapport à leurs axes 3053606 5 respectifs X2, X3. Le cylindre avant 3 est fixe dans le plan horizontal, tandis que le cylindre arrière 2 est en mouvement dans le plan horizontal. Chacun d'eux tournant dans un sens opposé. 5 Les cylindres comprennent un cylindre avant 3 et un cylindre arrière 2, disposés de telle sorte que le cylindre arrière 2 est derrière le cylindre avant relativement à une position d'un opérateur utilisant le mélangeur 1. Le cylindre avant 3 est dit « fixe », c'est-à-dire que son axe X3 est fixe relativement au bâti 4. Le cylindre arrière 2 est dit « mobile », c'est-à-dire que 10 son axe X2 peut être déplacé d'avant en arrière relativement au bâti 4, afin de régler l'écartement E entre les deux cylindre 2, 3. Le mélangeur 1 comprend en outre une lame de mélangeage 6 disposée à l'avant et au-dessus du cylindre avant 3. La lame 6 comprend un fil de lame 8 15 rectiligne prévu pour venir sensiblement en contact contre la surface cylindrique 9 du cylindre avant 3, le long d'une génératrice de cette surface. Le fil de lame 8 est formé à la jonction d'une surface intrados 11 et d'une surface extrados 12. La surface intrados est en vis-à-vis de la surface 20 cylindrique 9. Au voisinage immédiat du fil de lame 8, l'extrados 12 forme un angle Al2 avec un plan P3 s'étendant radialement au cylindre 3 et passant par le fil de lame 8. Dans l'exemple illustré, l'angle Al2 de l'extrados est voisin de 50 degrés d'angle, et, l'intrados et l'extrados de la lame sont des plans. 25 La lame est montée rotative relativement à un chariot mobile 14, autour d'un axe de lame X6, parallèle aux axes X2, X3 des cylindres 2, 3. Sur le chariot mobile, un vérin pneumatique 16 fait pivoter une lame. En position de travail, le bout de la lame, c'est-à-dire le fil de la lame 8, vient tangenter le cylindre avant. Le fil de la lame est parallèle aux génératrices du cylindre. La position 30 de travail est illustrée aux figures 1 et 2. 3053606 -6 Sous l'action du vérin 14, la lame peut prendre une position escamotée, radialement éloignée de la surface du premier cylindre. Cette position escamotée est illustrée à la figure 4. 5 Le chariot 14 est mobile en translation, sensiblement parallèlement aux axes X2, X3 des cylindres. Le mouvement de translation se fait via une vis à bille 18, horizontale et parallèle aux axes des cylindres. Le chariot est en prise avec la vis 17, de sorte que cette vis 17 entraine le chariot 14 sur lequel est embarqué le vérin 16. Ce mouvement de translation est automatique, un 10 moteur électrique 18 entraine la vis à bille en rotation par l'intermédiaire d'une courroie 19. La lame 6, ses moyens d'escamotage X6, 16 et ses moyens de translation 14, 17, 18, 19, sont monté sur un châssis 20. La lame 6, ses moyens d'escamotage 15 X6, 16, ses moyens de translation 14, 17, 18, 19, et le châssis 20 constituent ensemble un système de lame 21, particulièrement illustré à la figure 3. Ce système est prévu pour être fixé d'un bloc sur le bâti 4 du mélangeur 1. La lame peut prendre deux positions de parking, l'une à droite du premier 20 cylindre, l'autre à gauche de ce même cylindre. Lorsque le système 21 est en position de parking, il est escamoté sur le côté du mélangeur, puis il est positionné devant le cylindre fixe 3, c'est-à-dire que la lame 6 est devant le cylindre avant, lorsqu'il est en fonctionnement. 25 Ainsi, les différents actionneurs 16, 18 du système 21 combinent un mouvement de translation à un mouvement de pivot. Pour décrire le fonctionnement du système 21, considérons les conditions initiales suivantes : la matière 5 est manchonnée sur le cylindre avant 3, c' est-30 à-dire qu'elle forme un manchon 23 autour du cylindre avant, qui est en rotation R3. De plus, la tige du vérin 14 est rentrée ; de ce fait, la lame 6 n'est 3053606 -7 pas au contact du cylindre 3. Le chariot mobile 14 est positionné sur le côté droit du cylindre 3, tel qu'illustré à la figure 4. On va décrire maintenant le cycle de fonctionnement du système de lame : 5 - dans un premier temps, la lame 6 est mise en position de travail, de sorte que le fil de lame 8 vient au contact du cylindre ; puis, - le chariot translate de droite à gauche, selon la direction T. De cette manière, le côté gauche 24 de la lame 6 pénètre le manchon de matière par le côté. De par la cohésivité de la matière 5, il se forme un bourrelet 10 25 qui grossit au fur et à mesure que le chariot translate, comme illustré à la figure 2. Le bourrelet transfert de la droite vers la gauche toute la matière qu'il y a sur le cylindre 3 ; puis, aux trois-quarts de la longueur du cylindre 3, on ordonne la rentrée de la tige du vérin 14, de sorte que la lame 6 sort de la matière 5. Le but n'est 15 pas de couper le manchon de matière ; le manchon doit se reformer à chaque cycle ; et, - pendant que le manchon se reforme, le chariot 14 vient se positionner sur le côté gauche du cylindre, en position de parking. 20 Le cycle de translation gauche/droite puis droite/gauche est répétable autant de fois que la matière le demande, le but étant qu'elle soit homogénéisée. Le système de lame 21 forme un ensemble qui peut aisément être monté, d'un seul bloc, sur un mélangeur de l'art antérieur, en remplacement d'un autre 25 système, moins performant. Dans l'exemple illustré : - les cylindres sont de diamètre identique égal à 200 mm, pour une longueur axiale utile de 500 mm ; 30 - chaque cylindre est entrainé par un motoréducteur frein asynchrone, équipé d'une mesure d'angle d'arrêt ; 3053606 8 - une commande manuelle permet la rotation des cylindres, notamment en cas de défaut d'énergie. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Un tel mélangeur permet, notamment par les réglages possibles, de produire tout type de gomme, dans de grands intervalles de viscosité, de dureté ou de charge massique. REVENDICATIONS1. Système (21) pour réaliser un mélange de matières et destiné à équiper un mélangeur, ledit mélangeur comprenant deux cylindres (2, 3) portés par un bâti (4), chaque cylindre étant monté rotatif autour d'un axe (X2, X3) respectif, lesdits axes étant sensiblement parallèles entre eux et sensiblement dans un même plan sensiblement horizontal, caractérisé en ce qu'il comprend : - une lame de mélange (6) comprenant un fil de lame (8) sensiblement parallèle aux génératrices de la surface cylindrique (9) d'un premier cylindre (3) parmi lesdits cylindres ; - des moyens (16) d'escamotage radial pour ladite lame ; des moyens (14,17,18,19) de translation pour ladite lame ; les moyens d'escamotage étant prévus de sorte que ladite lame est mobile entre : - une position de travail, dans laquelle ledit fil de lame est sensiblement en contact avec une génératrice de ladite surface cylindrique ; et, une position distale dans laquelle la lame est radialement escamotée, éloignée de ladite surface ; les moyens de translation étant prévus pour déplacer la lame parallèlement à l'axe dudit premier cylindre (3). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil de lame (8) est formé entre un intrados (11), en vis-à-vis de la surface cylindrique, et un extrados (12), ledit extrados formant, le long du fil de lame, un angle (Al2) non nul avec un plan (P3) radial à la surface cylindrique, ledit angle étant de préférence compris entre 30 et 65 degrés d'angle ; encore plus de préférence compris entre 45 et 55 degrés d'angle ; encore plus de préférence voisin de 50 degrés d'angle. 3053606 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce la laine (6) est montée rotative autour d'un axe (X6) parallèle à l'axe (X3) du premier cylindre (3), les moyens d'escamotage comprenant un vérin (16), de préférence pneumatique, pour faire tourner ladite lame autour 5 de son axe (X6). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de translation comprennent un chariot (14) monté en translation relativement au bâti (4), entrainé par une vis à bille (17), elle-même 10 entrainée par un moteur (18), de préférence électrique, la lame étant mobile en translation avec ledit chariot. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un châssis (20) sur lequel sont notamment solidarisés la lame (6), 15 ses moyens d'escamotage (X6, 16) et ses moyens de translation (14, 17, 18, 19). 6. Mélangeur (1) pour réaliser un mélange de matières, caractérisé en ce qu'il comprend deux cylindres (2, 3) portés par un bâti (4), chaque 20 cylindre étant monté rotatif autour d'un axe (X2, X3) respectif, lesdits axes étant sensiblement parallèles entre eux et sensiblement dans un même plan sensiblement horizontal, et comprenant en outre un système selon l'une des revendications 1 à 5. 25 7. Procédé pour réaliser un mélange de matières à l'aide d'un mélangeur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - mettre la lame (6) en position distale, à une première extrémité du premier cylindre (3) ; puis, 30 - manchonner les matières à mélanger sur le cylindre (3), en rotation (R3) ; 3053606 - mettre la lame (6) en position de travail, de sorte que le fil de lame (8) est sensiblement au contact dudit cylindre ; puis, - translater le chariot (14) selon une première direction (T) ; puis, - mettre la lame (6) en position distale lorsqu'elle a parcouru une partie 5 seulement de la longueur du cylindre (3), de préférence plus de la moitié de ladite longueur, de préférence environ les trois-quarts de la longueur du cylindre ; - laisser le manchon se reformer ; et, - positionner ledit chariot (14) à la deuxième extrémité du cylindre (3). 10