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BREVET D'IMPORTATION basé sur le brevet des Etats Unis d'A mérique No.2.004.936 du 18 juin 1935 (date de délivrance constituant date. légale).
(dépôt de cette demande des Etats-Unis : 16 janvier 1934).
Appareil pour la fabrication de plaques au moyen d'une pâte à base de ciment ou analogues
La présente invention concerne un appareil pour fabri- quer, à partir d'une pâte à base de ciment, des plaques des- tinées à l'emploi pour différentes applications de construc- tion, par exemple comme couverture de toiture, et comme parois latérales et cloisons pour des bâtiments.
L'invention concerne plus particulièrement un appareil renfermant une matrice rigide, un moyen de mettre une pâte à base de ciment sous la forme d'une couche et d'appliquer cette couche sur la matrice, et une presse destinée à recevoir la matrice et à comprimer une couche de pâte sur celle-ci pour en expulser l'eau en excès et pour amener la couche à la densité désirée sans dranger sensiblement ni redisposer les consti- tuants solide de la plaque et sans développer des surfaces de compression élevée à intervalles irréguliers ni provoquer des
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efforts tendant à produire une distorsion de la plaque pendant le séchage ou après que la plaque a été achevée et est en ser- vice.
L'invention comprend également une nouvelle trémie d'a- limentation destinée à former une couche de pâte à base de ciment, ayant une teneur désirée et avantageusement relative- ment faible en humidité et à la déposer sur la matrice sensi- blement sous la forme de la section transversale désirée dans la plaque terminée.
D'autres caractéristiques de l'invention comprennent une disposition de l'appareil du type décrit ci- dessus par laquelle uhe matrice est amenée en position relative de réception par rapport à plusieurs trémies d'alimentation, pour recevoir des couches successives de la pâte façonnée et la plaque feuilletée ainsi formée est alors comprimée jusqu'à la forme finale désirée et une' disposition du moyen de forma- tion de couche et d'alimentation ou de la trémie, destiné à orienter les fibres, dans une pâte contenant des matières fi- breuses, dans des plans plus où-moins parallèles à la surface de la touche telle qu'elle est en formation, et l'emploi d'un certain nomre de matrices mobiles indépendamment, destinées à servir de palettes pour les plaques comprimées pendant qu'elles sont séchées à la forme finale.
Dans une autre demande de brevet déposée sous le No. 320.177 le II juillet 1935, on a représenté et décrit une nouvelle plaque de construction et un procédé pour la fabri- cation de celle-ci. La présente invention se rapporte à-un ap- pareil qui peut être employé pour la réalisation du procédé mentionné et elle sera décri te dans son application à la fabri- cation de plaques de construction à partir d'une pâte à base de ciment consistant en un mélange de fibres d'asbeste et de ciment hydraulique, bien qu'il soit évident qu'elle est appli- cable à la production de plaques de construction au moyen d'autres matières du genre du ciment que le ciment hydrailique ou de mélanges de ces autres matières analogues à du ciment et d'autres matières fibreuses.
L'invention sera plus facilement comprise à l'aide des dessins annexés dans lesquels les mêmes chiffres de référence
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figures et dans lesquels :
La fig. I est une vue en élévation d'un appareil pour faire les plaques à base de ciment mentionnées ci-dessus.
La fig. 2 est une vue en plan correspondante.
La fig. 3 est une vue en élévation, en partie en coupe d'une trémie et de pièces adjacentes à celle-ci.
La fig. 4 est une vue en plan de la trémie.
La fig. 5 est une vue de détail d'un excentrique régla- ble.
La fig. 6 est une vue en perspective, en partie en cou- pe, d'une variante de la trémie représentée aux fig. 3 et 4.
La fig. 7 est une vue de côté, en partie en coupe, de la trémie.représentée à la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en élévation, en partie en cou- pe, des parois latérales à mouvement de va-et-vient de la trémie et de la matrice conjuguée,
La fig. 9,est une représentation schématique des parois latérales à mouvement de va-et-vient, lorsque la paroi de , gauche à atteint sa position la plus basse.
La fig. 10 est une représentation schématique des parois latérales à mouvement de va-et-vient, lorsque la paroi de droite a atteint sa position la plus basse.
Si l'on se reporte plus particulièrement aux dessins on voit représenté aux fig. I et 2 en 10 un transporteur du type galets entraînés. N'importe quel autre type approprié de transporteur, sans fin ou non, peut être substitué à celui- ci. Sur le transporteur 10 repose une matrice II ayant une surface supérieure 12 de forme sensiblement identique à c elle de la plaque à fabriquer.
On a représenté en 13 une trémie contenant de la pâte
14. La trémie 13 a une ouverture 15 placée transversalement d'une longueurégale à la largeur désirée de la couche 16 de pâte qui est formée par la pâte 14 passant à travers l'ouvertu- re 15. La pâté 14 peut être d'une consistance telle qu'elle s'écoule par la pesanteur à travers l'ouverture 15 mais elle a de préférence une teneur moindre en eau. Ceci nécessite un moyen
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spécial pour obliger la pâte à s'écouler à travers l'ouver- ture 15 à cause de la consistance plus épaisse et visqueuse.
Ce moyen peut comprendre une trémie vibratoire dont une forme sera décrite plus particulièrement ci-après, ou bien n'importe quel autre dispositif tel qu'un dispositif destiné à expulser la couche 16 à travers une matrice de forme cor- respondant à l'ouverture 15'désirée, au moyen d'une pression sur la pâte I4 ou avec sans 'emploi de chaleur.
Si la pâte contient une fibre comme la pâte faite de ciment hydraulique, de fibres d'asbeste et d'eau, les fibres en passant par l'ouverture étroite 15 seront orientées dans des plans sensiblement parallèles à la surface de la couche 16 formée par l'ouverture 15. On trouve qu'une orientation notable est obtenue avec des couches allant jusqu'à 3/4 de pouce d'épaisseur.
La matrice II est placée et mise en mouvement par rap- port à la couche 16 de façon que l'extrémité de la couche 16 vienne en contact avec l'extrémité de droite de la matrice II comme on le voit à la fig. I, à la matrice II se mouvant de préférence vers la droite à une vitesse correspondant plus ou moins exactement à la vitesse avec laquelle la couche 16 sort de l'ouverture 15, de sorte que la couche 16 est déposée sur la matrice II sans allongement excessif ni formation de boucles à mesure que la matrice repose sur le transporteur 10 et est déplacée par celui-ci.
Moyennant une réalisation convenable des parois laté- rales convergentes de la trémie vibratoire 13, expliquée en détail ci-après, la couche 16 sortant de l'ouverture 15 sera exécutée par ces parois de telle manière qu'elle a une forme correspondant au contour de la matrice II. Les parois de la trémie 13 peuvent donc être établies pour déployer une cou- che de plaque d'épaisseur sensiblement uniforme sur la ma- trice II, que cette matrice soit plate, ondulée ou de n'im- porte quelle autre configuration.
Suivant le type de dispositif employé pour déposer la couche 16, cette dernière peut avoir une légère inégalité de
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surface ou des ondulations. Pour éliminer ces irrégularités, on peut prévoir un rouleau 18 destiné à toucher légèrement la surface supérieure de la couche 16 sur toute sa largeur, le rouleau 18 ayant un contour de forme correspondant à celle de la couche 16. Le rouleau 18 est de préférence actionné de fa- çon que sa surface se meuve en sens inverse de celui de la couche 16 et à une vitesse sensiblement plus grande . Le rou- leau 18 est essentiellement un rouleau lisseur et son contact avec la couche 16 ne doit pas être tel qu'il obligela pâte à du c8té antérieur s'accumuler/du rouleau 18.
N'importe quel autre moyen pourrait être substitué au rouleau 18, par exemple un sabot destiné à venir légèrement en contact avec la surface supérieure de la couche 16.
On peut faire remarquer ici qu'il n'est pas nécessaire d'expulser de l'eau de la couche 16 en ce point. L'expulsion de l'eau est accomplie au moyen d'une presse 25 comportant une matrice supérieure 26 de forme correspondant à celle de la surface supérieure de la couche 16 et une matrice inférieure 27 pour maintenir la matrice II.
Pour expulser l'eau, la matrice 27 avec la matrice II et la couche se trouvant sur celle-ci sont soulevées au moyen du dispositif de piston et de cylindre teprésenté en 28, la surface supérieure de la couche 16 venant en contact avec la matrice 26 et étant rendue compacte de façon sensiblement uniforme par celle-ci sur toute son étendue de telle façon que l'eau est expulsée sans qu'on dérange sensi- blement la position relative structurale antérieure de la couche 16 ou qu'on déplace sensiblement les particules de la couche 16 dans un sens latéral et sans qu'on provoque des z8nes de pression élevées à des endroits irréguliers dans toute la sur- face. La réduction de section sera petite et uniforme dans toute la couche 16.
Dans le but d'évacuer l'eau qui est expulsée de la couche 16, les matrices II et 26 peuvent être perforées de la manière bien connue, comme on l'a représenté en 71 à la fig. 6. Toute- fois, n'importe quelle autre forme d'assise filtrante peut être
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employée. D'autres moyens peuvent être substitués à la presse 25 pour expulser l'eau des plaques.
L'appareil s'adapte de lui-même très facilement à la fabrication de plaques. feuilletées il est simplement né- cessaire d'établir en double la trémie 13, comme on l'a re- présenté en 21, ou d'ajouter n'importe quel nombre supplé- mentaire de trémies suivant le nombre de feuilletages désirés.
Comme on l'a représenté, le rouleau 18 a été utilisé en dou- ble comme on le voit en 23.
Toutes les couches supplémentaires telles que la couche 20 déposée sur la couche 16 se conformeront à la configura- tion de la couche 16 sous tous les rapports de la même maniè- re que la couche 16 s'est conformée à la matrice II. Suivant la fluidité des couches de pâte et le soin avec lequel la seconde douche est déposée sur la première, il peut y avoir un déplacement léger et sans conséquence de la matière, de peut sorte qu'une couche/être très légèrement plus épaisse en un point qu'en un autre. Toutefois ce léger déplacement de la matière est tout-à-fait accidentel et ne s'écarte en aucune façon de l'essence de la présente invention.
L'orientation des fibres augmente considérablementla résistance à la traction de la couche par unité de teneur en fibres. Par variation de la teneur en fibre dans chaque cou- che, la résistance à la traction, en travers d'une section de la plaque, peut être modifiée suivant les besoins. Par exemple si. la charge est sur une face de la plaque, la cou- che voisine de la charge sera sous compression et la couche opposée à la charge sera sous tension, La couche se trouvant sous compression peut par conséquent contenir moins de fi- bres par suite de la résistance plus élevée à la compression des matières de ce type. Ceci augmente sa résistance aux élé- ments.
Il est très simple de prévoir un moyen d'étudier la ligne de division entre les feuilles adhérentes en utili- sant simplement un dispositif approprié tel que celui re-
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présenté en 19 pour déposer une mince pellicule ou des bandes de matière colorée 17 sur la couche 16 avant l'application de la couche 20 sur celle-ci. Lorsque la plaque est composée de plus de deux feuilles, il va de soi que, si on le désire, on peut ajouter n'importe quel nombre supplémentaire de.dis- positifs déposant de la couleur.
La fabrication de plaques feuilletées au moyen de l'ap- pareil indiqué procure la possibilité d'incorporée;, efficace- ment des organes d'armature pendant les phases de superposi- tion des couches. Par exemple dans la fabrication de plaques ondulées, particulièrement de celles employées pour la cou- verture de toits, dans lesquelles les vallonnements sont pla- cés sous tension et les crêtes sous compression, attendu que la résistance à la compression de ce type de matière est sen- siblement p lus grande que la résistance à la tension, il est désirable de renforcer les vallonnements. Ceci peut être réa- lisé en plaçant des tiges longitudinales dans les vallonne- ments, entre les trémies 13 et 21. Ces tiges longitudinales ne sont évidemment'pas refaçonnées dans la presse 25 mais ont déjà la forme qu'elles auront dans le produit fini.
Il est évidemment possible d'insérer également des tiges dans les crêtes si on le désire, ou d'insérer des tiges dans les crê- tes seulement. Il est aussi possible d'employer n'importe quelle autre forme d'armature, seule ou supplémentairement aux tiges, telie qu'un treillis dont la toile métallique et le métal déployé sont des exemples. Un semblable treillis doit être façonné au préalable pour avoir une forme corres- pondante à celle de la surface supérieure de la couche T6 de telle façon qu'aucune remise sous forme n'est nécessaire dans la presse 25 ou autrement. Si par exemple la plaque est ondulée, le treillis doit être également ondulé.
Après que les feuilles en nombre désiré ont été super- posées avec/ou sans matière colorante et/ou armatures inter- posées, la masse complexe est placée dans la presse 25 et l'eau estexpulsée de la même manière qu'on l'a indiqué ci-
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dessus. La matrice II est alors retirée et la plaque en est détachée ou autorisée à faire prise sur la matrice suivant les désirs.
Bien que l'invention ait été décrite dans le cas d'une seule matrice, il va de soi que les matrices II se succèdent l'une l'autre sur le transporteur 10. En fait, lesmatrices II peuvent être disposées sur le transporteur 10 avec les extrémités jointives de façon que les couches de pâte puis- sent être déposées continûment, le sectionnement des couches entre les matrices II ayant lieu juste avant l'introduction de chaque matrice dans la presse 25.
On a représenté aux fig. 3 et 4 une trémie vibrai te.
Cette trémie comprend des parois létérales 29 et 30 à mouè vement de va-et-vient, disposées en face l'une de l'autre et qui dans la forme de réalisation représentée sont placées en forme de V avec une ouverture 31 au sommet. Les parois laté- rales ne doivent pas être nécessairement disposées en forme de V; par exemple une des parois latérales peut être placée dans une position verticale et l'autre paroi latérale inclinée par rapport à celle-ci. Les parois latérales 29 et 30 sont représentées disposées entne des parois d'extrémité fixes 32, les parois latérales 29 et 30 étant supportées dans des gui- des 33 fixés aux parois d'extrémité 32.
Sur le châssis 34 sont montés des arbres transversaux 35 et 36. L'arbre 35 est représenté actionné par un moteur 37 au moyen, d" engrenages réducteurs 38 et d'une courroie ou d'une chaîne 39. L'arbre 36 est représenté actionné à partir de l'arbre 35 au moyen d'une chaîne 40. L'arbre 35 est support dans des blocs coulissants 41 dont la position est-réglable au moyen de vis 42 pour déplacer là paroi latérale 29 par rapport à la paroi latérale 30 en vue du réglage de l'ouver- ture 31. L'arbre 36 est supporté dans des blocs 43 qui soht réglables au moyen des vis 44 en vue de mouvoir la paroi laté- rale 30 par rapport à la paroi latérale 29 pour régler l'ou- verture 31. La paroi latérale 29 est montée sur des excen-
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font mouvoir en va-et-vient la paroi latérale 29 lors de la rotation de l'arbre 35.
La paroi latérale 30 est montée sur des excentriques 46 pladés sur l'arbre 36 d'une manière telle que la paroi latérale 30 est mise en mouvement de va-et-vient lors de la rotation de l'arbre 36.
Le mouvement de va-et-vient de la paroi latérale 29 peut déjà être réglé par rapport au mouvement de va-et-vient de la paroi latérale 30 au moyen de la chaîne de réglage 40 placéesur une roue de chaîne 47 de l'arbre 35 et sur une roue de chaîne 48 de l'arbre 36. Le réglage est de préférence tel que les parois latérales 29 et 30 se meuvent ensemble, c'est- à-dire en synchronisme. Il va de soi que la longueur de la chaîne 40 variera suivant le réglage en 42 et 44.
La variation de dimension de l'ouverture 31 et le mou- vement des parois latérales 29 et 30 autour de l'ouverture 31 par suite du mouvement de va-et-vient des parois latéra- les 29 et 30 n'obligent pas seulement la pâte 49 à s'écouler par l'ouverture 31 sous forme de couche mais tendent également à obliger les fibres dans la pâte à s'orienter dans des plans sensiblement parallèles aux surfaces de la couche de pâte formée à l'ouverture 31. Comme on l'a représenté, l'ouverture 31 a'une dimension longitudinale plus ou moins égale à la largeur de la matrice II.
Le contour dela section transversale de la couche de pâte peut être modifié par variation du bord inférieur de la paroi latérale 30 et/ou de la paroi latérale 29 et égale- ment par variation de la surface intérieure de ces parois latérales comme c'est expliqué en détail dans la suite. Ceci est avantageux pour la formation de plaques ondulées à crétes et à vallonnement épaissis.
La paroi latérale 29 est représentée à la fig. 3 comme étant un peu plus longue que la paroi latérale 30 à l'ouver- ture 31, La/paroi latérale 29 agit ainsi en quelque sorte comme une base vers laquelle la paroi latérale 30 peut se
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mouvoir dans la formation d'une couche, les.deux parois latéra- les agissant pour faire avancer les couches à travers l'ou- verture 3L. N'importe quelle autre disposition des extrémités des parois latérales 29 et 30 peut toutefois être utilisée.
La couche 16 sortant de l'ouverture 31 peut être plus ou moins de nature ondulatoire. Si on le désire un rouleau 50 peut être prévu pour lisser la couche 16. L'action du rouleau 50 est simplement de lissage et le rouleau ne touche pas plus que légèrement la surface de la couche 16. Le rouleau 50 tour- ne de préférence en sens opposé du mouvan.ent de la couche 16 sur la matrice II et aura de préférence une vitesse péri- phérique quelque peu accrue . Le rouleau 50 peut être rendu réglable verticalement au.moyen de vis 51.
La cheminée de descente représentée en 52 appartient à un dispositif pour maintenir la pâte 49 à une hauteur uniforme dans la trémie et ne fait pas partie de la présente invention.
D'autres moyens pour régler le mouvement de va-et-vient de la paroi latérale 29 par rapport au mouvement de va-et-vient de la paroi latérale 30 consiste en l'emploi d'une came régla- ble. Une semblable came est toutefois plus utile pour faire varier la longueur de la course des parois latérales à mouve- ment de va-et-vient. Une forme de came réglable est représen- tée à la fig. 5 dans laquelle une portion marginale d'excentri- que 53 est rendue réglable par rapport à un moyeu d'excentrique 54 monté sur un arbre 55. Le réglage peut être réalisé par le fait qu'on munit le moyeu 54 d'un certain nombre de rainures espacées 56 qui sont destinées à coopérer avec une rainure complémentaire 57 dans la portion marginale 53 pour former une voie pour une clavette 58. Il va évidemment de soi que toute autre forme de came réglable peut être employée.
En déplaçant la portion marginale 53 par rapport au moyeu 54, on peut faire varier la longueur de la course de la paroi latérale, comme le comprendront les personnes du métier. Les réglages nécessaires pour ce qui concerne la synchronisation peuvent être faits par réglage de la chatne 40 représentée à la fig. 4.
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employé pour actionner les arbres 35 et 36 et pour relier ces arbres ensemble de façon à synchroniser les mouvements des parois latérales 29 et 30.
La vue en perspective de la fig. 6 montre une variante de la trémie représentée aux fig. 3 et 4 et décrite ci-dessus.
La variante consiste principalement en une construction modi- fiée des parois latérales à mouvement de va-et-vient 59 et 60, représentées à la fig. 6, en comparaison des parois latérales à mouvement de va.-et-vient 29 et 30, représentées aux fig. 3 et 4. La paroi 59 à mouvement de va-et-vient a sa surface in- térieure 61 ainsi que son arête inférieure 62 onduléesde telle manière que les crêtes et les vallonnements correspondent à ceux de la matrice II. Cette construction a pour résultat de façonner au préalable la pâte ou autre matière 49 située dans la trémie avant qu'elle atteigne la matrice façonnée II, pour lui donner la forme qu'elle prend finalement après dépôt sur la matrice II.
Le résultat de ceci est que la pâte 49 ou toute autre matière employée se dépose sur la matrice ondulée II plus uniformément et pr.nd une forme correspondant à celle de la matrice II plus aisément qu'elle ne le ferait si la surface intérieure entière et l'arête inférieure de la paroi 59 à mouvement de va-et-vient étaient rectilignes au lieu d'être ondulées. L'autre paroi 60 à mouvement de va-et-vient a éga- lement été modifiée en comparaison de la paroi correspondante 30 des figures antérieures par le fait qu'on a ondulé son arête inférieure 63 sous un angle approprié et de telle manière que les crêtes et les vallonnements coïncident avec ceux de la paroi ondulée 59 et de la matrice II.
Le but de cette cons- truction est de produire un dépt plus efficace de la pâte 49 ou autre matière sur la matrice II et plus particulièrement de balayer ou de nettoyer la surface ondulée 61 et le bord ondulé 62 de la paroi''59 à mouvement de va-et-vient. Cette action sera décrite plus en détail ci-dessous à propos des f ig. 9 et 10.
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Pendant le fonctionnement, les parois 59 et 60 reçoivent leur mouvement de va-et-vient dans leurs fentes respectives 53, formées dans les parois terminales 32, comme on l'a décrit ci-dessus au moye d'une courroie de transmission 40, d'ar- bres transversaux 35 et 36 et d'excentriques 45 et 46. La roue de commande 64. est reliée par une courroie ou une chaîne à un meteur 37.
Les rainures ou ondulations qui sont formées le long des bords inférieurs de la paroi ondulée 59 et de la paroi plane 60 sont représentées clairement à la fig. 7 par les li- gnes incurvées 65 et 66. Ces lignes 63 et 66 représentent les bords inférieurs des parois 59 et 60 respectivement et la ligne incurvée 67 représente le sommet de la surface ondulée de la matrice II.
Le fonctionnement des parois 59 et 60 à mouvement de va-e et-vient se comprendra clairement d'après un examen de la fig.
8. Lorsque les arbres 35 et 36 sont mis en rotatio. de la maniè- re expliquée ci-dessus, les parois 59 et 60 sont mises en mou- vement de va-et-vient vers le haut et vers le bas. Lorsque les arbres 35 et 36 et par conséquent les excentriques 45 et 46 ont tourné approximativement de 180 à partir de la position représentée à la fig. 8, les parois 59 et 60 sont par consé- quent écartées suivant une ligne sensiblement droite, de toute la course des excentriques 45 et 46, par rapport à la matrice II. Cette action ouvre un intervalle considérable au point 31.
Comme les matières 49 ont été amenées à un état dé- terminé de plasticité, elles ont une tendance à s'écouler par l'ouverture 31 et à se déposer en une couche 16 sur la matrice II lorsque les arbres 35 et 36 continuent à tourner dans la même direction et que les parois 59 et 60 commencent à cpnverger au point 31.
Dans une variante, la trénie représentée à la fig. 8 fon etionne de la manière décrite ci-dessous. Les détails des mouvements des parois 59 et 60 sont représentés aux fig. 9 etIO.
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Dans ce type de fonctionnement, les excentriques 45 et 46 ne sont pas réglés de façon que les parois 59 et 60 atteignent le point mort au même instant, mais l'excentrique 45 reçoit une avance par rapport à l'excentrique 46 d'une quantité, no- table par exemple 12 . Lorsque la paroi 59 a atteint sa course maxima vers le bas, comme on l'a représenté à la fig. 9 par l'organe 68 , la paroi 60, représentée à la fig. 9 par l'or- gane 69, doit encore se mouvoir dans la direction vers le bas de la distance qu'implique la rotation.de l'excentrique 46 de 12 de sa révolution. En conséquence, lorsque la paroi 59 représentée à la fig. IO par l'organe 68, commence à s'élever dans sa course, la paroi 60, ou l'organe 69, doit encore cir- culer sur une légère distance vers le bas et dépasser son point mort avant de commencer aon mouvement vers le haut .
Comme l'organe 68, ou la paroi 59, constitue une ondulation femelle sur toute sa surface intérieure et que l'organe 69 ou la paroi 60,constitue une ondulation mâle le long de bord inférieur, de préférence au moyen d'une section sous une in- clinaison d'environ 60 par rapport à son plan, comme on l'a indiqué par la ligne en pointillé 70 à la fig. 10, lorsque les organes 68 et 69 ou, en d'autres termes, les parois 59 et 60 convergent pleinement, l'organe 69 sera en prise dans l'or- gane 68 par suite de leuts ondulations complé mentaires et du retard de l'excentrique 46 ? Le résultat de cette action de prise entre les organes 68 et 69 , ou les parois 59 et 60, est que la pâte ou une autre matière 49 est balayée ou essuyée du point inférieur de la paroi 59, ou de l'organe 68 et obligée de se déposer sur la matrice II.
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IMPORT PATENT based on United States Patent No. 2,004,936 of June 18, 1935 (date of issue constituting legal date).
(United States filing of this request: January 16, 1934).
Apparatus for the manufacture of plates by means of a paste based on cement or the like
The present invention relates to an apparatus for making, from a cement-based paste, boards intended for use in various building applications, for example as roofing, and as side walls. and partitions for buildings.
More particularly, the invention relates to an apparatus comprising a rigid die, a means of forming a cement-based paste in the form of a layer and applying this layer to the die, and a press for receiving the die and compressing a layer of paste thereon to expel excess water and to bring the layer to the desired density without significantly disturbing or rearranging the solid constituents of the plate and without developing surfaces of high compression at irregular intervals nor cause
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efforts tending to distort the plate during drying or after the plate has been completed and is in use.
The invention also comprises a novel feed hopper intended to form a layer of cement-based paste having a desired and advantageously relatively low moisture content and to deposit it on the die substantially in the form. of the desired cross section in the finished plate.
Other features of the invention include an arrangement of the apparatus of the type described above by which a die is brought into a relative receiving position with respect to several feed hoppers, to receive successive layers of the shaped dough. and the laminated plate thus formed is then compressed to the desired final shape and an arrangement of the layer forming and feeding means or the hopper, for orienting the fibers, in a pulp containing fine materials. - breuses, in planes more or less parallel to the surface of the key as it is being formed, and the use of a certain number of independently movable dies, intended to serve as pallets for the compressed plates while 'they are dried to the final form.
In another patent application filed under No. 320,177 on July 11, 1935, a novel building plate and a process for the manufacture thereof has been shown and described. The present invention relates to an apparatus which can be employed for carrying out the mentioned process and will be described in its application to the manufacture of building boards from a cement paste consisting of: a mixture of asbestos fibers and hydraulic cement, although it is obvious that it is applicable to the production of building plates by means of other cement-like materials than hydraulic cement or of mixtures of these other cement-like materials and other fibrous materials.
The invention will be more easily understood with the aid of the accompanying drawings in which the same reference numerals
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figures and in which:
Fig. I is an elevational view of an apparatus for making the cement-based slabs mentioned above.
Fig. 2 is a corresponding plan view.
Fig. 3 is an elevational view, partly in section, of a hopper and parts adjacent to it.
Fig. 4 is a plan view of the hopper.
Fig. 5 is a detail view of an adjustable eccentric.
Fig. 6 is a perspective view, partly in section, of a variant of the hopper shown in FIGS. 3 and 4.
Fig. 7 is a side view, partly in section, of the hopper shown in FIG. 6.
Fig. 8 is an elevational view, partially in section, of the reciprocating side walls of the hopper and the mating die,
Fig. 9, is a schematic representation of the reciprocating side walls, when the left wall has reached its lowest position.
Fig. 10 is a schematic representation of the reciprocating side walls, when the right wall has reached its lowest position.
If one refers more particularly to the drawings, it is shown in FIGS. I and 2 by 10 a conveyor of the driven roller type. Any other suitable type of conveyor, endless or not, can be substituted for this. On the conveyor 10 rests a die II having an upper surface 12 of substantially identical shape to that of the plate to be manufactured.
There is shown at 13 a hopper containing dough
14. The hopper 13 has an opening 15 placed transversely of a length equal to the desired width of the layer 16 of dough which is formed by the dough 14 passing through the opening 15. The dough 14 may be of consistency as it flows by gravity through opening 15 but preferably has a lower water content. This requires a means
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special for causing the dough to flow through the opening 15 because of the thicker and viscous consistency.
This means may comprise a vibratory hopper, a shape of which will be described more particularly below, or else any other device such as a device intended to expel the layer 16 through a die of shape corresponding to the opening. 15 'desired, by means of pressure on the dough I4 or without the use of heat.
If the pulp contains a fiber like the pulp made of hydraulic cement, asbestos fibers and water, the fibers passing through the narrow opening 15 will be oriented in planes substantially parallel to the surface of the layer 16 formed by opening 15. Noticeable orientation has been found to be achieved with layers up to 3/4 of an inch thick.
The die II is placed and set in motion with respect to the layer 16 so that the end of the layer 16 comes into contact with the right-hand end of the die II as seen in FIG. I, with the matrix II moving preferably to the right at a speed corresponding more or less exactly to the speed with which the layer 16 exits the opening 15, so that the layer 16 is deposited on the matrix II without elongation excessive or looping as the die rests on and is moved by the conveyor 10.
With a suitable construction of the converging side walls of the vibratory hopper 13, explained in detail below, the layer 16 coming out of the opening 15 will be executed by these walls in such a way that it has a shape corresponding to the contour of matrix II. The walls of the hopper 13 can therefore be set up to deploy a layer of plate of substantially uniform thickness over the matrix II, whether that matrix is flat, corrugated, or any other configuration.
Depending on the type of device used to deposit the layer 16, the latter may have a slight unevenness of
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surface or ripples. To eliminate these irregularities, one can provide a roller 18 intended to lightly touch the upper surface of the layer 16 over its entire width, the roller 18 having a contour of shape corresponding to that of the layer 16. The roller 18 is preferably actuated. so that its surface moves in the opposite direction to that of layer 16 and at a substantially greater speed. Roll 18 is essentially a smoothing roll and its contact with layer 16 should not be such as to cause dough on the front side to build up / of roll 18.
Any other means could be substituted for the roller 18, for example a shoe intended to come into slight contact with the upper surface of the layer 16.
It can be noted here that it is not necessary to expel water from layer 16 at this point. The expulsion of the water is accomplished by means of a press 25 having an upper die 26 of shape corresponding to that of the upper surface of the layer 16 and a lower die 27 to hold the die II.
To expel the water, the matrix 27 with the matrix II and the layer on it are lifted by means of the piston and cylinder device shown at 28, the upper surface of the layer 16 coming into contact with the matrix. 26 and being made substantially uniformly compacted thereby over its entire extent such that water is expelled without significantly disturbing the prior structural relative position of layer 16 or substantially displacing the layers. particles of layer 16 in a lateral direction and without causing high pressure zones at irregular locations throughout the surface. The section reduction will be small and uniform throughout layer 16.
In order to evacuate the water which is expelled from the layer 16, the dies II and 26 may be perforated in the well known manner, as shown at 71 in FIG. 6. However, any other form of filter bed can be
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employee. Other means may be substituted for the press 25 to expel water from the plates.
The apparatus adapts itself very easily to the manufacture of plates. puffs it is simply necessary to duplicate hopper 13, as shown at 21, or add any additional number of hoppers depending on the number of puffs desired.
As shown, roll 18 has been used in duplicate as seen at 23.
Any additional layers such as layer 20 deposited on layer 16 will conform to the configuration of layer 16 in all respects the same way that layer 16 conformed to matrix II. Depending on the fluidity of the layers of paste and the care with which the second shower is placed on the first, there may be a slight and inconsequential displacement of the material, so that a layer / be very slightly thicker in one not that in another. However, this slight displacement of the material is quite accidental and in no way deviates from the essence of the present invention.
The orientation of the fibers greatly increases the tensile strength of the diaper per unit of fiber content. By varying the fiber content in each layer, the tensile strength, across a section of the plate, can be varied as required. For example if. the load is on one face of the plate, the layer adjacent to the load will be under compression and the layer opposite the load will be under tension. The layer under compression may therefore contain less fibers as a result of the higher compressive strength of materials of this type. This increases its resistance to the elements.
It is very simple to provide a means of studying the line of division between the adherent sheets simply by using a suitable device such as that re-
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shown at 19 for depositing a thin film or strips of colored material 17 on the layer 16 prior to the application of the layer 20 thereon. When the plate is composed of more than two sheets, it goes without saying that, if desired, any additional number of color depositing discs can be added.
The manufacture of laminated plates by means of the apparatus indicated provides the possibility of effectively incorporating reinforcing members during the phases of superimposing the layers. For example in the manufacture of corrugated sheets, particularly of those used for roofing, in which the undulations are placed under tension and the ridges under compression, since the compressive strength of this type of material is significantly greater than the resistance to tension, it is desirable to strengthen the undulations. This can be done by placing longitudinal rods in the valleys between hoppers 13 and 21. These longitudinal rods are obviously not reshaped in press 25 but already have the shape they will have in the finished product. .
It is of course possible to also insert rods into the ridges if desired, or to insert rods into the ridges only. It is also possible to use any other form of reinforcement, alone or in addition to the rods, such as a mesh of which wire mesh and expanded metal are examples. Such a mesh must be preformed to match the shape of the top surface of the T6 layer so that no reshaping is required in press or otherwise. If, for example, the plate is corrugated, the mesh must also be corrugated.
After the sheets of the desired number have been superimposed with / or without coloring matter and / or interposed reinforcements, the complex mass is placed in the press and the water is expelled in the same manner as it was. shown below
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above. The die II is then withdrawn and the plate is detached from it or allowed to set on the die as desired.
Although the invention has been described in the case of a single die, it goes without saying that the dies II follow one another on the conveyor 10. In fact, the matrices II can be arranged on the conveyor 10. with the ends joined so that the layers of dough can be deposited continuously, the cutting of the layers between the dies II taking place just before the introduction of each die into the press 25.
There is shown in FIGS. 3 and 4 a vibrating hopper.
This hopper comprises reciprocating side walls 29 and 30, arranged opposite each other and which in the embodiment shown are placed in a V-shape with an opening 31 at the top. The side walls do not need to be arranged in a V-shape; for example one of the side walls can be placed in a vertical position and the other side wall inclined with respect thereto. The side walls 29 and 30 are shown arranged as fixed end walls 32, the side walls 29 and 30 being supported in guides 33 attached to the end walls 32.
On the frame 34 are mounted transverse shafts 35 and 36. The shaft 35 is shown operated by a motor 37 by means of reduction gears 38 and a belt or chain 39. The shaft 36 is shown. actuated from the shaft 35 by means of a chain 40. The shaft 35 is supported in sliding blocks 41, the position of which is adjustable by means of screws 42 to move the side wall 29 relative to the side wall 30 for adjusting the opening 31. The shaft 36 is supported in blocks 43 which are adjustable by means of the screws 44 for moving the side wall 30 relative to the side wall 29 to adjust. opening 31. The side wall 29 is mounted on excen-
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cause the side wall 29 to move back and forth during the rotation of the shaft 35.
The side wall 30 is mounted on eccentrics 46 flattened on the shaft 36 in such a way that the side wall 30 is moved back and forth during the rotation of the shaft 36.
The reciprocating motion of the side wall 29 can already be adjusted relative to the reciprocating motion of the side wall 30 by means of the adjusting chain 40 placed on a chain wheel 47 of the shaft. 35 and on a chain wheel 48 of the shaft 36. The adjustment is preferably such that the side walls 29 and 30 move together, ie in synchronism. It goes without saying that the length of chain 40 will vary depending on the setting at 42 and 44.
The variation in size of the opening 31 and the movement of the side walls 29 and 30 around the opening 31 as a result of the back and forth movement of the side walls 29 and 30 does not only force the pulp 49 to flow through opening 31 as a layer but also tend to cause fibers in the pulp to orient in planes substantially parallel to the surfaces of the pulp layer formed at opening 31. As one shown, the opening 31 has a longitudinal dimension more or less equal to the width of the die II.
The contour of the cross section of the dough layer can be altered by varying the lower edge of the side wall 30 and / or the side wall 29 and also by varying the inner surface of these side walls as explained. in detail below. This is advantageous for the formation of corrugated plates with thickened ridges and undulations.
The side wall 29 is shown in FIG. 3 as being somewhat longer than side wall 30 at opening 31, side wall 29 thus acts as a sort of base to which side wall 30 can rest.
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moving in the formation of a layer, the two sidewalls acting to advance the layers through the opening 3L. Any other arrangement of the ends of the side walls 29 and 30 can however be used.
The layer 16 emerging from the opening 31 can be more or less wave-like in nature. If desired a roller 50 can be provided to smooth the layer 16. The action of the roller 50 is simply smoothing and the roller does not touch the surface of the layer 16 more than lightly. The roller 50 preferably rotates. opposite to the movement of layer 16 on die II and will preferably have a somewhat increased peripheral speed. The roller 50 can be made vertically adjustable by means of screws 51.
The descent chimney shown at 52 belongs to a device for maintaining the dough 49 at a uniform height in the hopper and does not form part of the present invention.
Other means of adjusting the reciprocating motion of side wall 29 relative to the reciprocating motion of side wall 30 is through the use of an adjustable cam. Such a cam, however, is more useful for varying the length of stroke of the reciprocating sidewalls. An adjustable cam shape is shown in fig. 5 in which an eccentric marginal portion 53 is made adjustable with respect to an eccentric hub 54 mounted on a shaft 55. The adjustment can be achieved by providing the hub 54 with a number. spaced grooves 56 which are intended to cooperate with a complementary groove 57 in the marginal portion 53 to form a path for a key 58. It goes without saying that any other form of adjustable cam can be used.
By moving the marginal portion 53 relative to the hub 54, the length of the side wall stroke can be varied, as will be understood by those skilled in the art. The necessary adjustments as regards the synchronization can be made by adjusting the chain 40 shown in FIG. 4.
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used to actuate the shafts 35 and 36 and to link these shafts together so as to synchronize the movements of the side walls 29 and 30.
The perspective view of FIG. 6 shows a variant of the hopper shown in FIGS. 3 and 4 and described above.
The variant consists mainly of a modified construction of the reciprocating side walls 59 and 60, shown in FIG. 6, in comparison with the reciprocating side walls 29 and 30, shown in FIGS. 3 and 4. The reciprocating wall 59 has its interior surface 61 as well as its lower edge 62 corrugated such that the ridges and valleys correspond to those of matrix II. This construction results in pre-shaping the paste or other material 49 located in the hopper before it reaches the shaped die II, to give it the shape which it finally assumes after deposition on the die II.
The result of this is that the paste 49 or other material employed settles on the corrugated die II more evenly and takes a shape corresponding to that of the die II more easily than it would if the entire interior surface and the lower edge of the reciprocating wall 59 was rectilinear instead of wavy. The other reciprocating wall 60 has also been modified in comparison with the corresponding wall 30 of the previous figures by the fact that its lower edge 63 has been corrugated at an appropriate angle and in such a way that the ridges and the valleys coincide with those of the corrugated wall 59 and of the matrix II.
The purpose of this construction is to produce a more efficient deposit of the paste 49 or other material on the die II and more particularly to sweep or clean the corrugated surface 61 and the corrugated edge 62 of the wall '' 59 with movement. back and forth. This action will be described in more detail below in connection with f ig. 9 and 10.
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During operation, the walls 59 and 60 receive their reciprocating movement in their respective slots 53, formed in the end walls 32, as described above by means of a transmission belt 40, transverse shafts 35 and 36 and eccentrics 45 and 46. The control wheel 64. is connected by a belt or a chain to a meter 37.
The grooves or corrugations which are formed along the lower edges of the corrugated wall 59 and the planar wall 60 are clearly shown in FIG. 7 by the curved lines 65 and 66. These lines 63 and 66 represent the lower edges of the walls 59 and 60 respectively and the curved line 67 represents the top of the corrugated surface of the die II.
The operation of the reciprocating walls 59 and 60 will be clearly understood from an examination of FIG.
8. When shafts 35 and 36 are rotated. as explained above, the walls 59 and 60 are reciprocated up and down. When the shafts 35 and 36 and therefore the eccentrics 45 and 46 have rotated approximately 180 from the position shown in FIG. 8, the walls 59 and 60 are consequently spaced apart in a substantially straight line, over the entire stroke of the eccentrics 45 and 46, relative to the die II. This action opens a considerable gap at point 31.
As the materials 49 have been brought to a determined state of plasticity, they have a tendency to flow through the opening 31 and to deposit in a layer 16 on the die II as the shafts 35 and 36 continue to rotate. in the same direction and that the walls 59 and 60 start to verge at point 31.
In a variant, the trenia shown in FIG. 8 works as described below. The details of the movements of the walls 59 and 60 are shown in FIGS. 9 etIO.
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In this type of operation, the eccentrics 45 and 46 are not adjusted so that the walls 59 and 60 reach neutral at the same instant, but the eccentric 45 receives an advance relative to the eccentric 46 by an amount , notable for example 12. When the wall 59 has reached its maximum downward stroke, as shown in FIG. 9 by the member 68, the wall 60, shown in FIG. 9 by the organ 69, must still move in the downward direction of the distance implied by the rotation. Of the eccentric 46 of 12 of its revolution. Consequently, when the wall 59 shown in FIG. IO by member 68, begins to rise in its course, the wall 60, or member 69, must still circulate a slight distance downwards and pass its neutral point before starting its movement towards the bottom. high .
Like the member 68, or the wall 59, constitutes a female corrugation over its entire inner surface and the member 69 or the wall 60, constitutes a male corrugation along the lower edge, preferably by means of a section under an inclination of about 60 from its plane, as indicated by the dotted line 70 in FIG. 10, when members 68 and 69 or, in other words, walls 59 and 60 fully converge, member 69 will engage with member 68 as a result of the additional undulations and the delay of the eccentric 46? The result of this gripping action between members 68 and 69, or walls 59 and 60, is that paste or other material 49 is swept or wiped off from the lower point of wall 59, or member 68 and forced to settle on the matrix II.