Brevet FR3149228A1 — publié le 20241206

L’invention concerne un mélangeur interne (10) comprenant une cuve de mélangeage (12) et deux rotors de mélangeage (R1,R2), la cuve de mélangeage comprenant une entrée (14) située au-dessus des rotors de mélangeage et une sortie (24) située sous les rotors de mélangeage, l’entrée de la cuve de mélangeage étant surmontée par une trémie d’alimentation (16) comprenant une ouverture (18) pour l’introduction des produits à mélanger dans le mélangeur interne, et le mélangeur interne comprenant un pilon presseur (20), le mélangeur interne comprenant un puits (34) traversant une paroi de la cuve de mélangeage et donnant accès à la partie supérieure (PS) de la cuve de mélangeage, et une vanne de dégazage étant installée dans ce puits, la vanne de dégazage pouvant prendre un état fermé dans lequel elle ne permet pas l’évacuation des gaz et un état ouvert dans lequel elle permet l’évacuation des gaz. Figure de l’abrégé : 1 MELANGEUR INTERNE COMPRENANT UNE SOUPAPE DE DEGAZAGE La présente invention est relative à un mélangeur interne par exemple destiné à la fabrication d’un mélange caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques. Lors de la réalisation d’un mélange caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques dans un mélangeur interne, différents gaz peuvent être libérés sous l’effet de l’augmentation de la température dans la cuve de mélangeage du mélangeur interne. Par exemple, sous l’effet de cette augmentation de température, les silices et les silanes utilisés dans les mélanges caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques vont générer des dégagements de vapeurs d’eau et d’alcool. Selon les dernières évolutions et afin d’améliorer certaines performances des pneumatiques, les quantités de silice et de silane dans les mélanges caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques ont augmenté. Donc, les mélanges caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques dégagent de plus en plus de gaz lors de leur réalisation dans un mélangeur interne et ces gaz entraînent des augmentations de pression trop importantes dans la cuve de mélangeage du mélangeur interne. Une solution pour réduire la pression à l’intérieur de la cuve de mélangeage consiste à faire remonter le pilon presseur du mélangeur interne pour créer une large ouverture en entrée de la cuve de mélangeage. Toutefois, cette solution n’est pas optimale. D’une part, pour évacuer efficacement les gaz avant que la pression ne soit trop importante dans la cuve de mélangeage, il est nécessaire de remonter fréquemment le pilon presseur pendant un cycle de mélangeage. Ces nombreuses remontées du pilon presseur réduisent l’efficacité du mélangeage et entraînent une perte de productivité. D’autre part, si on limite le nombre de remontées du pilon presseur, la pression augmente davantage dans la cuve de mélangeage entre chaque remontée du pilon presseur. Donc, les remontées du pilon presseur génèrent de brusques passages à la pression atmosphérique engendrant de fortes détentes des gaz présents dans la cuve de mélangeage, et ces détentes brutales des gaz peuvent entraîner une expulsion de certaines quantités de produits, notamment pulvérulents, à l’extérieur du mélangeur et donc entraîner des pertes matières et une perte de la maitrise de la composition du mélange. La présente invention a pour objectif d’apporter une meilleure solution de dégazage aux mélangeurs internes, notamment aux mélangeurs internes utilisés pour la fabrication d’un mélange caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques. A cet effet, l’invention a pour objet un mélangeur interne destiné à la fabrication d’un mélange caoutchouteux, le mélangeur interne comprenant une cuve de mélangeage à l’intérieur de laquelle sont disposés deux rotors de mélangeage, la cuve de mélangeage comprenant une entrée située au-dessus des rotors de mélangeage et une sortie située au-dessous des rotors de mélangeage, l’entrée de la cuve de mélangeage étant surmontée par une trémie d’alimentation comprenant une ouverture pour l’introduction des produits à mélanger dans le mélangeur interne, et le mélangeur interne comprenant un pilon presseur se déplaçant en translation dans la trémie d’alimentation et permettant de presser les produits à mélanger sur les rotors de mélangeage. Selon l’invention, le mélangeur interne comprend un puits traversant une paroi de la cuve de mélangeage et donnant accès à la partie supérieure de la cuve de mélangeage qui se situe au-dessus des rotors de mélangeage, et une vanne de dégazage est installée dans ce puits, la vanne pouvant prendre un état fermé dans lequel elle ne permet pas l’évacuation des gaz de la cuve de mélangeage et un état ouvert dans lequel elle permet l’évacuation des gaz de la cuve de mélangeage. Avantageusement mais non obligatoirement, l’invention peut aussi prévoir que : - la vanne comprenant un corps creux longiligne permettant de former un conduit d’évacuation des gaz depuis la cuve de mélangeage, la vanne comprend une soupape montée mobile à une première extrémité du corps creux qui se situe au plus près du volume interne de la cuve de mélangeage, - la soupape est de forme conique et montée de manière inversée par rapport à la direction d’évacuation des gaz, la section la plus importante de la soupape se situant du côté du volume interne de la cuve de mélangeage, - la soupape est montée à l’extrémité d’une tige montée coulissante en translation à l’intérieur du corps creux longiligne et animée en translation par un vérin monté sur la seconde extrémité du corps creux longiligne qui se situe vers l’extérieur de la cuve de mélangeage, - le mélangeur interne comprenant un circuit d’aspiration des gaz issus du mélangeage, la vanne de dégazage du mélangeur interne est reliée à ce circuit d’aspiration. L’invention a aussi pour objet un procédé de mélangeage utilisant un mélangeur interne selon l’invention, par exemple pour la réalisation d’un mélange caoutchouteux et par exemple pour la réalisation d’un mélange caoutchouteux destiné à la fabrication de pneumatiques. Selon ce procédé de mélangeage, la vanne de dégazage est dans son état fermé lorsqu’un ou des produits sont introduits dans la cuve de mélangeage du mélangeur interne. Toujours selon ce procédé de mélangeage, et lorsque le mélangeur interne est aussi équipé d’un capteur de température permettant de fournir des informations sur la température à l’intérieur de la cuve de mélangeage, la vanne de dégazage est emmenée vers son état ouvert lorsque la température dans la cuve de mélangeage dépasse un certain seuil, par exemple 80°C lorsque le mélange réalisé est un mélange caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Cette description, donnée à titre d’exemple et non limitative, se réfère aux dessins joints en annexe sur lesquels : - est une vue schématique de face et en coupe d’un mélangeur interne selon l’invention, - est une vue schématique de détail de l’implantation d’une vanne de dégazage sur la cuve de mélangeage d’un mélangeur interne selon l’invention, - est une vue schématique en coupe d’une vanne de dégazage pouvant être montée sur la cuve de mélangeage d’un mélangeur interne selon l’invention. L’invention est relative à un mélangeur interne, par exemple destiné à la fabrication d’un mélange caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques. De préférence, et comme l’illustre la , un tel mélangeur interne 10 comprend une cuve de mélangeage 12 à l’intérieur de laquelle sont disposés deux rotors de mélangeage R1,R2. La cuve de mélangeage 12 est de préférence formée par deux demi-cuves cylindriques DC1,DC2 accolées l’une à l’autre et dont les volumes internes communiquent l’un avec l’autre. Un rotor est installé dans chacune des demi-cuves cylindriques DC1,DC2. Les deux rotors de mélangeage sont de préférence montés sur des paliers et entraînés en rotation par des moteurs distincts. De préférence, les deux rotors de mélangeage sont contrarotatifs, c’est-à-dire entraînés en rotation en sens opposé. En vue de la réalisation d’un mélange, la cuve de mélangeage 12 comprend une entrée 14 située au-dessus des rotors de mélangeage R1,R2. Cette entrée 14 de la cuve de mélangeage est surmontée par une trémie d’alimentation 16 comprenant une ouverture 18 pour l’introduction des produits à mélanger dans le mélangeur interne. Par exemple, la trémie d’alimentation 16 prend la forme d’une colonne creuse verticale s’élevant au-dessus de la cuve de mélangeage 12. La trémie d’alimentation 16 est reliée de manière étanche à l’entrée 14 de la cuve de mélangeage de manière à former un conduit continu d’alimentation avec l’entrée 14 de la cuve de mélangeage jusqu’aux rotors de mélangeage R1,R2. Par exemple, la trémie d’alimentation 16 et l’entrée 14 de la cuve de mélangeage forment un conduit creux parallélépipédique et dont la section creuse est parallélépipédique. En vue de la réalisation du mélange, le mélangeur interne 10 comprend un pilon presseur 20 se déplaçant en translation T, illustrée par une double flèche en , dans la trémie d’alimentation 16 et permettant de presser les produits à mélanger sur les rotors de mélangeage R1,R2. Lorsque la trémie d’alimentation 16 et l’entrée 14 de la cuve de mélangeage forment un conduit creux parallélépipédique, le pilon presseur 20 est parallélépipédique. De préférence, les dimensions externes du pilon presseur 20 correspondent, au jeu de glissement près, aux dimensions internes du conduit creux formé par la trémie d’alimentation 16 et l’entrée 14 de la cuve de mélangeage. Le pilon presseur 20 est de préférence entraîné en translation T dans la trémie d’alimentation 16 et l’entrée 14 de la cuve de mélangeage par un vérin 22 par exemple monté au-dessus de la colonne formée par la trémie d’alimentation 16. Pour l’évacuation du mélange réalisé après un cycle de mélangeage, le mélangeur interne comprend une sortie 24 située sous les rotors de mélangeage R1,R2. Cette sortie 24 prend la forme d’une ouverture 26 prévue dans le fond de la cuve de mélangeage et pouvant être refermée à l’aide d’un ou deux volets 28. Comme la sortie de la cuve de mélangeage, l’ouverture 18 de la trémie d’alimentation 16 peut aussi être refermée, par exemple à l’aide d’un volet pivotant 30. Ce volet pivotant 30 forme un pan incliné en position ouverte pour l’introduction des produits à mélanger, et il forme une paroi verticale de la trémie d’alimentation lorsqu’il est en position fermée, par exemple pendant un cycle de mélangeage. Avantageusement, la cuve de mélangeage 12 est surélevée sur un support 32 permettant d’introduire un container C de réception du mélange sous la sortie 24 de la cuve de mélangeage. Afin de permettre d’évacuer les gaz de la cuve de mélangeage pendant la réalisation d’un mélange, le mélangeur interne 10 comprend un puits 34 traversant une paroi 36 de la cuve de mélangeage 12 et donnant accès à la partie supérieure PS de la cuve de mélangeage se situant au-dessus des rotors de mélangeage R1,R2, et une vanne de dégazage 38 est installée dans ce puits 34 , comme le montre la vue de détail en coupe en . Avantageusement, la vanne peut prendre un état fermé dans lequel elle ne permet pas l’évacuation des gaz de la cuve de mélangeage et un état ouvert dans lequel elle permet l’évacuation des gaz de la cuve de mélangeage. De préférence, la paroi 36 traversée par le puits 34 et dans laquelle est installée la vanne de dégazage 38 est une paroi latérale de la cuve de mélangeage, par exemple une des parois latérales de la cuve de mélangeage qui se situe face aux extrémités des deux rotors de mélangeage R1,R2. Par exemple, le puits 34 dans lequel est installée la vanne de dégazage 38 est un puits prévu par le fabricant du mélangeur interne 10 pour recevoir un capteur de température. De préférence, le puits 34 et la vanne de dégazage 38 sont cylindriques. Par exemple, la vanne de dégazage 38 comprend un corps creux 40 longiligne permettant de former un conduit d’évacuation 41 des gaz depuis la cuve de mélangeage. Pour permettre ou bloquer la sortie des gaz, et comme l’illustre la , la vanne de dégazage 38 comprend une soupape 42 montée mobile à une première extrémité E1 du corps creux 40 qui est montée au plus près du volume interne de la cuve de mélangeage 12. Plus en détail, la soupape 42 est déplacée en translation à la première extrémité E1 du corps creux 40 entre une position de fermeture, illustrée en traits continus en et dans laquelle elle obture cette première extrémité E1 du corp creux 40, et une position d’ouverture, illustrée en traits interrompus en et dans laquelle elle permet aux gaz de passer par cette première extrémité E1 du corp creux 40. A cet effet, la soupape 42 est montée à l’extrémité d’une tige 44 montée coulissante en translation à l’intérieur du corps creux 40 longiligne et animée en translation par un vérin 46 monté sur la seconde extrémité E2 du corps creux longiligne qui se situe vers l’extérieur de la cuve de mélangeage 12. Par exemple, le vérin 46 actionnant la soupape 42 est de type simple effet, son retour en position étant assuré par un ressort monté sur la tige 44 et mis en butée. Avantageusement, la vanne de dégazage 38 comprend un élément de guidage intermédiaire 48 de la tige 44 par rapport au corps creux 40 longiligne. Cet élément de guidage intermédiaire 48 se situe approximativement à mi-longueur du corps creux 40 longiligne et il permet de centrer la tige 44 à l’intérieur du corps creux 40 longiligne. Cet élément de guidage intermédiaire 48 est ajouré de manière à ne pas obturer le conduit d’évacuation 41 des gaz formé par le corps creux 40 longiligne. Afin de permettre l’évacuation des gaz vers l’extérieur de la cuve de mélangeage 12 lorsque la soupape 42 est en position d’ouverture, le conduit d’évacuation 41 des gaz formé par le corps creux 40 longiligne comprend une sortie 50 située à proximité de la seconde extrémité E2 du corps creux longiligne. Dans le cas où le mélangeur interne 10 comprend un circuit d’aspiration CA des gaz issus du mélangeage, la vanne de dégazage 38 du mélangeur interne est reliée à ce circuit d’aspiration CA via la sortie 50 du conduit d’évacuation 41 des gaz formé par le corps creux 40 longiligne. Afin d’éviter la pénétration de mélange à l’intérieur du conduit d’évacuation 41 de la vanne de dégazage lorsque la soupape est en position ouverte, la soupape 42 est de forme conique et montée de manière inversée par rapport à la direction d’évacuation des gaz G, la section la plus importante de la soupape 42 se situant du côté du volume interne de la cuve de mélangeage. La direction d’évacuation des gaz G s'étend de la première extrémité E1 du corp creux 40 où se situe la soupape vers la seconde extrémité E2 du corps creux 40 où se situe la sortie 50 du conduit d’évacuation 41. Avantageusement, l’angle du cône formé par la soupape 42 peut être adapté pour éviter au mieux la pénétration de mélange à l’intérieur du conduit d’évacuation 41 de la vanne de dégazage. Alternativement, la soupape 42 peut prendre une forme de demi-sphère montée de manière inversée par rapport à la direction d’évacuation des gaz G, la section la plus importante de la demi-sphère se situant du côté du volume interne de la cuve de mélangeage. En vue du montage de la vanne de dégazage 38 sur la cuve de mélangeage, le corps creux 40 longiligne comprend des moyens de fixation à une paroi de la cuve de mélangeage. Par exemple, le corps creux 40 longiligne comprend une bride annulaire 54 destinée à être fixée avec des vis sur la paroi de la cuve de mélangeage qui reçoit un puits 34. Avantageusement, le mélangeur interne comprend un deuxième puits 34 (non illustré) traversant de préférence une autre paroi de la cuve de mélangeage 12, comme par exemple la paroi opposée à la paroi dans laquelle est prévu le premier puits 34, et donnant accès à la partie supérieure PS de la cuve de mélangeage se situant au-dessus des rotors de mélangeage R1,R2. Ce deuxième puits 34 est de préférence utilisé pour l’installation d’un capteur de température (non représenté) permettant de fournir des informations sur la température à l’intérieur de la cuve de mélangeage 12. Avantageusement, ce capteur de température est relié à l’unité de commande pilotant le fonctionnement de la vanne de dégazage 38. Ainsi, l’ouverture et la fermeture de la soupape 42 de la vanne de dégazage 38 peuvent être pilotées en fonction de la température mesurée à l’intérieur de la cuve de mélangeage 12. L’invention a aussi pour objet un procédé de mélangeage utilisant un mélangeur interne 10 équipé d’une vanne de dégazage 38 comme cela vient d’être décrit, et pouvant être aussi équipé d’un capteur de température comme cela vient d’être décrit. Par exemple, le procédé de mélangeage utilise un mélangeur interne 10 selon l’invention pour la réalisation d’un mélange caoutchouteux. Selon ce procédé de mélangeage, la vanne de dégazage est dans son état fermé lorsqu’un ou des produits sont introduits dans la cuve de mélangeage du mélangeur interne. On évite ainsi que des produits ne pénètrent dans le conduit d’évacuation 41 de la vanne de dégazage. Ainsi, la vanne de dégazage est fermée lorsque l’on introduit les produits à mélanger dans le mélangeur interne avant la mise en œuvre du mélangeage, ou lorsque l’on introduit un ou des nouveaux produits dans le mélange en cours de mélangeage. Toujours selon ce procédé de mélangeage, la vanne de dégazage est emmenée vers son état ouvert lorsque la température dans la cuve de mélangeage dépasse un certain seuil, par exemple 80°C lorsque le mélange réalisé est un mélange caoutchouteux utilisé pour la fabrication de pneumatiques. En effet, lors de la réalisation d’un mélange caoutchouteux comprenant de la silice et des silanes, des vapeurs d’alcool sont libérés par les silanes contenues dans le mélange à partir de cette température de 80°C. A partir de 100°C, ce sont des vapeurs d’eau qui sont libérées par le mélange et plus particulièrement par la silice contenue dans le mélange. Bien entendu, sous l’effet du mélangeage et en fonction des composants du mélange, d’autres gaz peuvent être libérés par le mélange et doivent être évacués pour éviter une mise en pression trop importante de la cuve de mélangeage et des détentes trop violentes. Pour protéger les conduits du circuit d’aspiration CA d’une exposition à des gaz ayant des températures trop élevées susceptibles de les endommager, le procédé de mélangeage peut aussi prévoir que la vanne de dégazage retourne vers son état fermé lorsque la température dans la cuve de mélangeage dépasse un autre seuil, par exemple 160°C. Mélangeur interne (10) destiné à la fabrication d’un mélange caoutchouteux, le mélangeur interne comprenant une cuve de mélangeage (12) à l’intérieur de laquelle sont disposés deux rotors de mélangeage (R1,R2), la cuve de mélangeage comprenant une entrée (14) située au-dessus des rotors de mélangeage et une sortie (24) située sous les rotors de mélangeage, l’entrée de la cuve de mélangeage étant surmontée par une trémie d’alimentation (16) comprenant une ouverture (18) pour l’introduction des produits à mélanger dans le mélangeur interne, et le mélangeur interne comprenant un pilon presseur (20) se déplaçant en translation dans la trémie d’alimentation et permettant de presser les produits à mélanger sur les rotors de mélangeage, le mélangeur interne étant caractérisé en ce qu’il comprend un puits (34) traversant une paroi (36) de la cuve de mélangeage et donnant accès à la partie supérieure (PS) de la cuve de mélangeage qui se situe au-dessus des rotors de mélangeage, et en ce qu’une vanne de dégazage (38) est installée dans ce puits, la vanne de dégazage (38) pouvant prendre un état fermé dans lequel elle ne permet pas l’évacuation des gaz de la cuve de mélangeage et un état ouvert dans lequel elle permet l’évacuation des gaz de la cuve de mélangeage. Mélangeur interne selon la revendication 1, dans lequel, la vanne de dégazage (38) comprenant un corps creux longiligne permettant de former un conduit d’évacuation des gaz depuis la cuve de mélangeage, la vanne de dégazage (38) comprend une soupape (42) montée mobile à une première extrémité (E1) du corps creux (40) qui est montée au plus près du volume interne de la cuve de mélangeage. Mélangeur interne selon la revendication 2, dans lequel la soupape est de forme conique et montée de manière inversée par rapport à la direction d’évacuation des gaz (G), la section la plus importante de la soupape se situant du côté du volume interne de la cuve de mélangeage. Mélangeur interne selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel la soupape (42) est montée à l’extrémité d’une tige (44) montée coulissante en translation à l’intérieur du corps creux (40) longiligne et animée en translation par un vérin (46) monté sur la seconde extrémité (E2) du corps creux longiligne qui se situe vers l’extérieur de la cuve de mélangeage. Mélangeur interne selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, le mélangeur interne comprenant un circuit d’aspiration (CA) des gaz issus du mélangeage, la vanne de dégazage du mélangeur interne est reliée à ce circuit d’aspiration. Procédé de mélangeage utilisant un mélangeur interne (10) selon l’une des revendications 1 à 5. Procédé de mélangeage selon la revendication 6, dans lequel le mélangeur interne (10) est utilisé pour la réalisation d’un mélange caoutchouteux tel un mélange caoutchouteux destiné à la fabrication de pneumatiques. Procédé de mélangeage selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans lequel la vanne de dégazage est dans son état fermé lorsqu’un ou des produits sont introduits dans la cuve de mélangeage du mélangeur interne. Procédé de mélangeage selon la revendication 8, dans lequel, le mélangeur interne (10) étant aussi équipé d’un capteur de température permettant de fournir des informations sur la température à l’intérieur de la cuve de mélangeage (12), la vanne de dégazage est emmenée vers son état ouvert lorsque la température dans la cuve de mélangeage dépasse un certain seuil. Procédé de mélangeage selon la revendication 9, dans lequel la vanne de dégazage est emmenée vers son état ouvert lorsque la température dans la cuve de mélangeage dépasse 80°C.