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Berfectionnements à la fabrication de béton de ciment et aux appareils pour cette. fabrication.
La présente invention concerne la fabrication de béton de ciment et les appareils destinés . cette fabrication.
Tans la fabrication de béton telle qu'elle est pratiquée généralement, par suite du mélange complet des ingrédients, qui est absolument nécessaire, un volume d'air relativement grand est enfermé dans' la masse, avec ce résultat que le bé- ton possède lorsqu'il a fait prise de nombreux vides ou pores qui s'opposent \ là solidité dè l'objet ou de la construc- tion produit, même si avant le mélange les ingrédients ont été convenablement classés.
Il a été établi par des recherches que dans un mélange
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sec de matières pour le béton de ciment, l'air est présent sous deux formes: d'abord de l'air en masse qui a une tendan- ce à être expulré lorsque l'eau est ajoutée au mélange, et en second lieu de l'air sous la forme de petits globules adhé- rant aux particules de la matière et absorbés dans celles-ci, ce que l'on peut appeler de l'air entrainé. Ce dernier est très difficile à enlever.
on a essayé d'enlever l'air conte- nu dans la masse lors de la fabrication de pierre artificiel- le exempte d'air et à cet effet il a été proposé que les in- grédients secs soient débarrassés de l'air qu'ils contien- nent par épuisement au moyen d'une pompe à air et qu'après une humidification préliminaire au moyen d'eau débarrassée d'air, la pompe à air soit de nouveau mise en action.Dès que l'épuisement requis a été produit, le volume complet d'eau exempte d'air était introduit dans le mélangeur et en même temps le mélange était ensuite agité pour produire un mala- xage parfait. on a trouvé que l'enlèvement de l'air entraîné par un mélange sec est très difficile et pour le faire il est nécessaire d'agiter violemment la masse sous un vide, mais ceci a pour résultat d'extraire une partie du ciment.
on a observé toutefois que l'air contenu est enlevé ef- fectivement lorsque le traitement d'élimination de l'air est appliqué à la masse pendant qu'elle est humide et qu'elle est agitée.
La présente invention consiste par conséquent à extraire ou à épuiser l'air entraîné ou contenu dans la masse, unique- ment alors que les ingrédients sont en train d'être mélangés à l'état humide.
En d'autres termes, l'invention consiste 'ci mélanger à l'é. tat humide les ingrédients du béton de ciment dans une cham- bre dans laquelle il règne ou on entretient un degré de pres- sion inférieur à la pression atmosphérique.
L'invention va être maintenant écrite avec référence
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aux dessins annexés qui montrent deux formes de machines à malaxer le béton* auxquelles la présente invention a été ap- pliquée.
Les fig. 1 et 2 sont respectivement une vue de coté et une vue en bout d'un mélangeur du type à palettes dans lequel la cuve de mélange ne tourne pas.
Les fig. 5 et 4 sont des vues semblables d'un mélangeur du type à tambour rotatif.
Sur les fige 1 et 2, la cuve de mélange a repose normale- ment sur une plaque de fondation b et est pourvue d'un couver- cle c, une garniture d'étanchéité en caoutchouc ou autre d étant disposée entre là plaque de couvercle et la caisse.pour que la caisse puisse être hermétiquement fermée, le léger bâti en fer e de la machine porte une extrémité f1 d'un système à leviers articulés à genouillères f, tandis que l'autre extré- mité du système est articulée au couvercle c. Une vis trans- versale g actionnée par un volant g1 est utilisée pour dé- ployer ou contracter les leviers articulés pour soulever ou ouvrir ou bien abaisser et fermer le couvercle L'arbre de mélangeur h passe au moyen de boites à bourrage k à l'inté- rieur de la cuve et porte les palettes de mélange usuelles (non représentées).
Pour actionner l'arbre de mélange h, une p aire de poulies 1, l'une fixe et l'autre folle, est supportée par l'arbre m qui à son tour est supporté dans des paliers des supports n, L'arbre m porte une roue de chaine o qui à l'aide d'une chaine actionne une autre roue de chaine q montée'sur un manchon ri tournant sur l'arbre r porté par des paliers des mêmes sup- ports n. Sur le manchon r1 est supportée une roue dentée s qui est en prise avec une roue t montée sur une extrémité de l'arbre de commande h.
Au moyen du traind'engrenages indiqué ci-dessus, on ob- tient une réduction de vitesse de l'arbre mélangeur et la cuve
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de mélange peut basculer autour du centre'de l'arbre r d'un côté ou de l'autre en vue du déchargement du béton mélangé, la roue droite t tournant autour du pignon s pour permettre ce mouvement. x est un volant à. main qui, lorsqu'il est actionné, fait fonctionner au moyen des engrenages y, y et de l'arbre u, les roues dentées v, w et provoque le basculement de la cuve autour du centre r. pour épuiser l'air de la cuve de mélange, une pompe à air de construction appropriée est supportée sur la même assise h et est actionnée par les poulies à courroies 1 au moyen de roues dentées de multiplication 7.
L'air est extrait de la cu- ve par le conduit d'aspiration 8, le séparateur 9, le conduit 10 et le branchement flexible 11 dont l'extrémité pénètre dans la cuve a à travers le couvercle c. Le branchement il est pourvu d'un manomètre indiquant le vide 12 et d'une vanne 13 pour admettre la pression atmosphérique lorsqu'on ouvre la cuve.
Le fonctionnement de la machine se fait comme suit :
Après que le béton a été mélangé de la manière usuelle, le couvercle c est refoulé vers le bas sur le dessus de la cu- ve par la manoeuvre du volant g1 de telle façon que le mécanis me à genouillères f est contracté pour former ainsi un joint étanche à l'air. La vanne d'arrêt 15 étant alors fermée, la continuation de la marche de la machine produit une pression inférieure à la pression atmosphérique à l'intérieur de la cuve, ce qui est indiqué par le manomètre 12, de sorte que la masse acquiert une plus grande densité et que les espaces d'air ou les pores laissés dans la masse sont fortement ré- duits.
Lorsque le traitement est achevé, on ouvre la vanne 13 et le mécanisme a genouillères est actionné pour soulever le couvercle en l'enlevant de la cuve, apres quoi on actionne le volant à main x pour faire basculer/ la cuve de façon que le contenu en puisse être déchargé.
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Si on le désire, un embrayage peut être disposé sur l'arbre moteur de façon que le mélangeur puisse être actionné indépen- damment de la pompe air ou que les deux appareils puissent fonctionner ensemble.
Dans l'exemple des fige 3 et 4, ,le mélangeur à tambour ro- tatif 14 est actionné dans le sens circonférentiel par un mo- teur approprié quelconque et les roues 15 supportent le tambour sur une fondation appropriée 16 sur laquelle est dressé un léger bâti 17 pour les pièces de la machine. Chaque côté du tambour comporte une ouverture pour le chargement et le déchar- gement, chaque ouverture étant destinée à être fermée par un couvercle circulaire 18 fermé hermétiquement comme précédemment;.
Chaque porte est pourvue en son centre d'un tourillon 19 et présente un trou central s'étendant à travers celui-ci, et pout supporter chaque porte il est fait usage d'un bras radial 20. une extrémité de ce bras est en prise avec son tourillon correspondant 19 au moyen d'un palier à bielles non représenté, tandis que l'autre extrémité est articulée sur un pivot verti- cal 21 supporté par'une petite console fixée au bâti 17 de la machine. L'extrémité supérieure du pivot vertical de charnière porte une roue de vis sans fin indiquée en 22 et en prise avec une vis sans fin 23a. Les deux vis sans fin sont montées sur un arbre 23 s'étendant d'un côté à l'autre du tambour et sont actionnées par le volant à main 24.
Les deux vis sans fin sont respectivement enroulées à droite et à gauche et la disposition est telle qu'en faisant tourner le volant, on actionne les deux couvercles 18 simultanément pour fermer ou découvrir les ouvertures respectives des côtés du tambour.
Deux tuyaux'flexibles 25 et 26 sont reliés respectivement aux extrémités extërnes des tourillons 19, un tuyau étant le tuyau à vide et l'autre étant en communication avec une arri- vée d'eau pour introduire l'eau dans le ambour. La disposition de la pompe à air, du séparateur et d'au tres détails peut être
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la même que celle décrite au premier exemple et ne sera p as décrite ici,
On comprend d'après ce qui précède que les deux plaques de couvercle peuvent être fermées hermétiquement sur les ou- vertures du tambour par le mécanisme vis sans fin et tour- nent avec le tambour dans leurs paliers à billes des extrémi- tés des bras radiaux.
Lorsque l'élimination de l'air est accom plie, les deux plaques de couvercle peuvent être rabattues de façon à s'ouvrir et à dégager le mécanisme usuel de chargement ou de déchargement.
En vue de produire un dégagement rapide des portes, un mécanisme approprié à embrayage ou à rochet (non représentée peut être combiné aux pivots de charnière 21 de façon que les portes puissent être basculées à la main pour être dégagées du mécanisme d'alimentation ou de déchargement.
Il doit être bien entendu que si c'est nécessaire, le béton peut être débarrassé de l'air dans une chambre séparée de la chambre usuelle de mélange. Le béton peut par exemple être mélangé dans n'importe quel mélangeur ordinaire, et être ensuite déchargé dans une chambre d'extraction d'air, où il est simplement agité pour faciliter l'élimination de l'air.
Dans une grande installation, plusieurs mélangeurs peuvent en outre être desservis par un seul mécanisme d'épuisement de l'air et dans le cas des fig. 3 et 4, des dispositifisappro- priés sont prévus pour maintenir les centres des couvercles dans l'alignement de l'axe du tambour.
Il résulte de ce qu i précède que le béton de ciment fa- briqué de la manière décrite aura une structure très dense et sera par. conséquent plus résistant, ce qui est d'une impor- tance particulière lorsque le béton doit être exposé aux in- tempéries ou est soumis à une usure comm c'est le cas sur les routes en béton, où ces deux facteurs interviennent.
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Improvements in the manufacture of cement concrete and apparatus for this. manufacturing.
The present invention relates to the manufacture of cement concrete and the apparatus for it. this manufacture.
In the manufacture of concrete as it is generally practiced, owing to the complete mixing of the ingredients, which is absolutely necessary, a relatively large volume of air is enclosed in the mass, with this result which the concrete possesses when. It has taken many voids or pores which interfere with the strength of the article or construction produced, even though prior to mixing the ingredients have been properly classified.
It has been established by research that in a mixture
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Dry of materials for cement concrete, air is present in two forms: first bulk air which has a tendency to be expelled when water is added to the mixture, and secondly air in the form of small globules adhering to particles of matter and absorbed into them, which can be called entrained air. The latter is very difficult to remove.
an attempt has been made to remove the air contained in the mass during the manufacture of artificial stone - the air-free one and for this purpose it has been proposed that the dry ingredients be freed of the air which they contain by exhaustion by means of an air pump and that after a preliminary humidification by means of water free of air, the air pump is put into action again. As soon as the required exhaustion has been achieved produced, the entire volume of air-free water was introduced into the mixer and at the same time the mixture was then stirred to produce a perfect mix. it has been found that the removal of air entrained by a dry mixture is very difficult and to do this it is necessary to violently agitate the mass under vacuum, but this results in the removal of part of the cement.
however, it has been observed that the contained air is effectively removed when the air removal treatment is applied to the mass while it is moist and agitated.
The present invention therefore consists in extracting or exhausting the air entrained or contained in the mass, only while the ingredients are being mixed in the wet state.
In other words, the invention consists of mixing with e. The ingredients of the cement concrete are moistened in a chamber in which it prevails where a degree of pressure below atmospheric pressure is maintained.
The invention will now be written with reference
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to the accompanying drawings which show two forms of concrete mixing machines * to which the present invention has been applied.
Figs. 1 and 2 are respectively a side view and an end view of a paddle type mixer in which the mixing vessel is not rotating.
Figs. 5 and 4 are similar views of a rotary drum type mixer.
In figs 1 and 2, the mixing tank a normally rests on a foundation plate b and is provided with a cover c, with a rubber seal or the like d being disposed between the cover plate. and the box. so that the box can be hermetically closed, the light iron frame e of the machine carries one end f1 of a system of articulated levers with toggle f, while the other end of the system is articulated to the cover c. A transverse screw g operated by a handwheel g1 is used to extend or contract the articulated levers to raise or open or lower and close the cover The mixer shaft h passes by means of stuffing boxes k to the inside the tank and carries the usual mixing paddles (not shown).
To actuate the mixing shaft h, a pair of pulleys 1, one fixed and the other idle, is supported by the shaft m which in turn is supported in bearings of the supports n, The shaft m carries a chain wheel o which, by means of a chain, actuates another chain wheel q mounted on a sleeve ri rotating on the shaft r carried by bearings of the same supports n. On the sleeve r1 is supported a toothed wheel s which engages with a wheel t mounted on one end of the control shaft h.
By means of the gear train shown above, a reduction in the speed of the mixing shaft and the tank is obtained.
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The mixing wheel can swing around the center of the shaft r to one side or the other for unloading the mixed concrete, the spur wheel t rotating around the pinion s to allow this movement. x is a flywheel at. hand which, when actuated, operates by means of the gears y, y and the shaft u, the toothed wheels v, w and causes the tilting of the tank around the center r. in order to exhaust the air from the mixing tank, an air pump of suitable construction is supported on the same base h and is actuated by the belt pulleys 1 by means of multiplication gears 7.
The air is extracted from the tank through the suction duct 8, the separator 9, the duct 10 and the flexible connection 11, the end of which enters the tank a through the cover c. The connection is provided with a manometer indicating the vacuum 12 and a valve 13 to admit the atmospheric pressure when the tank is opened.
The operation of the machine is as follows:
After the concrete has been mixed in the usual manner, the cover c is forced down over the top of the tank by the operation of the handwheel g1 so that the knee mechanism f is contracted to thereby form a airtight seal. The stop valve 15 then being closed, the continuation of the operation of the machine produces a pressure lower than the atmospheric pressure inside the tank, which is indicated by the manometer 12, so that the mass acquires a greater density and that the air spaces or the pores left in the mass are greatly reduced.
When the treatment is completed, the valve 13 is opened and the toggle mechanism is actuated to lift the lid by removing it from the tank, after which the handwheel x is actuated to tilt / the tank so that the contents can be unloaded.
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If desired, a clutch can be arranged on the drive shaft so that the mixer can be operated independently of the air pump or the two devices can operate together.
In the example of Figs 3 and 4, the rotary drum mixer 14 is operated in the circumferential direction by any suitable motor and the wheels 15 support the drum on a suitable foundation 16 on which is raised a slight frame 17 for the machine parts. Each side of the drum has an opening for loading and unloading, each opening being intended to be closed by a circular cover 18 hermetically sealed as before ;.
Each door is provided at its center with a journal 19 and has a central hole extending therethrough, and to support each door use is made of a radial arm 20. one end of this arm is engaged. with its corresponding journal 19 by means of a connecting rod bearing, not shown, while the other end is articulated on a vertical pivot 21 supported by a small bracket fixed to the frame 17 of the machine. The upper end of the vertical hinge pivot carries a worm wheel indicated at 22 and engaged with a worm 23a. The two worms are mounted on a shaft 23 extending from one side of the drum to the other and are operated by the hand wheel 24.
The two worms are respectively wound on the right and on the left and the arrangement is such that by turning the handwheel, the two covers 18 are actuated simultaneously to close or uncover the respective openings of the sides of the drum.
Two flexible pipes 25 and 26 are respectively connected to the outer ends of the journals 19, one pipe being the vacuum pipe and the other being in communication with a water inlet for introducing water into the chamber. The arrangement of the air pump, separator and other details can be
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the same as that described in the first example and will not be described here,
It will be understood from the above that the two cover plates can be hermetically closed on the openings of the drum by the worm mechanism and rotate with the drum in their ball bearings at the ends of the radial arms. .
When the air removal is accomplished, the two cover plates can be folded back so as to open and disengage the usual loading or unloading mechanism.
In order to produce quick release of the doors, a suitable clutch or ratchet mechanism (not shown can be combined with the hinge pins 21 so that the doors can be manually tilted to be released from the feed mechanism or from the door. unloading.
It should of course be understood that if necessary, the concrete can be stripped of air in a chamber separate from the usual mixing chamber. Concrete can for example be mixed in any ordinary mixer, and then be discharged into an air extraction chamber, where it is simply agitated to facilitate the removal of air.
In a large installation, several mixers can additionally be served by a single air exhaustion mechanism and in the case of Figs. 3 and 4, suitable devices are provided for keeping the centers of the covers in alignment with the axis of the drum.
It follows from the above that cement concrete made in the manner described will have a very dense structure and will be. therefore stronger, which is of particular importance when the concrete is to be exposed to the elements or is subject to wear as is the case on concrete roads, where both factors are involved.