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Perfectionnements relatifs aux machines à mélanger ou à emulsionner.
Cette invention est relative aux perfectionnements dans le, ou relative au, mélange, l'émulsion et le malaxage de matériaux et les machines pour le mélange, l'émulsion, le malaxage ou analogue désignés ci-après sous l'appellation de machines mélangeuses ou.analogues.
L'invention concerne particulièrement une machine telle que la machine mélangeuse, pour mortier ou bétmn pour le mélange intime d'eau, de ciment et de gravier (par exemple 3/6" et moins) et autres sables naturels ou ciment, sable et fragment jusque, par exemple 3/4". Cette invention est aussi applicable aux machines pour l'émulsion ou le mélange complet de matières
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diverses, telles que mélange de latex de caoutchouc avec des composés de goudron ou de bitume. Cette invention peut aussi être avantageusement appliquée pour le mélange intime de composés visqueux de goudron et de bitume avec une cha.rge de remplissage ou de composés émulsionnés de latex de caoutchouc, de goudron et de bitume avec une charge.
Cette invention a, en fait, un très large domaine d'application dans la techniquedu mélange et de l'émulsion, et d'autres applications particulières seront citées dans la description suivante.
Un but de l'invention est de procurer une machine de mélange ou de malaxage efficace effextuant un mélange intime pouvant être qualifié d'émulsion d'ingrédients solides et liquides, et qui, en ay amt une capacité de production relativement grande, est relativement peu coûteuse de fabrication èt d'opération par rapport aux machines existantes d'égale capacité.
Suivant la présente invention, il est procuré une machine de mélange, d'émulsion, de malaxage ou analogue, comprenant un réservoir pour les matières; à mélanger, des moyens d'impul- sion rotatifs logés, ou adaptés à être logés dans le réservoir pour produire un mouvement de remous des matériaux, et un moyen d'attaque pour ces moyens d'impulsion, dans laquelle les moyens d'impulsion comprennent deux ou plusieurs plaques d'impulsion disposées de façon planétaire autour de l'axe de rotation des moyens d'impulsion, à une distance considérable de cet axe et toutes inclinées de façon que leurs bords d'attaques soient sous leurs bords arrières et disposées pour travailler près des parois du réservoir au moins pendant une partie du mouvement de rotation des moyens d'impulsion..
Par le mouvement de remous de la matière, de la matière fraîche est amenée continuellement de la périphérie sers le centre du mouvement de remous, puis, par gravité, vers le bas jusqu'à la périphérie du réservoir et vice-versa.
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Pendant ce cycle d'opérations, les organes mélangeurs découpent et malaxent (et peuvent chauffer) la matière à mélanger. Dans certaines circonstances, un espace creux profond peut être formé au centre du remous et la paroi de cet espace tubulaire ou semblable à un entonnoir présente une surface libre ou coudie de matière continuellement changeante aux organes mélangeurs qui agissent efficacement pour mélanger ces matières. L'appareil, suivant la présente invention, a le grand avantage que les matières se déplacent continuellement vers les organes mélangeurs qui n'ont pas à ramasser eux-mêmes ces matières.
De plus, les organes mélangeurs peuvent ne travailler que sur les matières entourant immédiatiement l'espace tubulaïre au coeur du, remous pour obtenir un mélange effectif de ces matières et ceci, en combinaison avec le fait que le mélange s'effectue généralement au centre ou vers le centre de la masse, réduit la puissance né- cessair pour le fonctionnement de la machine.
Les organes mélangeurs comprennent de préférence des dents ou broches verticales logées vers le centre du réservoir de fagon qu'elles coupent et malaxent la matière quand elle se déplace du centre vers les parois du réservoir et/ ou des parois du réservoir vers le centre et provoquent un mélange complet et rapide de celle-ci.
L'unité rotative oblige la mélange à tourner en forme de remous formant une masse en forme d'entonnoir se déplaçait en spirale autour de l'axe des organes rotatifs et circulant dans un plan vertical soit vers l'axe soit en s'éloignant de de ce dernier. La hauteur à laquelle cette masse en forme d'entonnoir s'élève dans le mélangeur est fonction de la viscosité des matières/mélangées de la vitesse des organes rotatifs, de la dimension des plaques d'impulsion et de l'angle suivant lequel elles sont placées sur l'arbre, et, à un moindre degré, de la grandeur des dents et de la distance du centre à laquelle elles sont
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placées.
L'appareil est de préférence réglé et travaille de façon à ce que les dents soienttoujours submergées par le mélange.
Dans certains cas, il est avantageux de faire le réservoir de section transversale ovale, et ce réservoir peut avoir une ou des extrémités tronconiques. Pour l'émulsion de goudron, latex et matières analogues de grande viscosité, une grande vitesse des organes rotatifs est avantageuse. Avec un réservoir circulare, cependant, cette grande vitesse provoque un mouvement de remous trop rapide, le liquide monte à un niveau élevé sur les parois extérieures du réservoir et, le centre du mélangeur devenant vide de liquide, les dents tournent simplement dansl'air et n'ont plus d'action sur le liquide. Pour vaincre ce défaut, un réservoir ovale peut être employé. Avec cette forme de réservoir, le mouvement de remous est encore conservé, mais avec une très importante modification.
Suivant le grand axe du réservoir, le liquide en rotation peut s'éloigner des dents rotatives d'entraînement (l'entraîneur ayant un diamètre légèrement moindre) avec le résultat que le remous prend une forme ovale ou allongée et que la vitesse de ce mouvement de remous du liquide est fortement réduite, de sorte que la surface du liquide reste presque de niveau et que les dents sont continuellement submergées par le liquide. La ferme du réservoir est ainsi telle qu'une action émulsionnsn te très efficace est obtenue avec un minimum d'éclaboussure et de perte de température.
La combinaison du remous lent et de la grande vitesse des organes rotatifs produit une émulsion très rapide aes matières à mélanger.
Une autre caractéristiques de l'invention est que, lors de la vidange du mélangeur, les organes rotatifs exercent une pression sur les matières .'mélangées, effectuant ainsi une décharge rapide et absolue.
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L'invention va être décrite, comme exemple, avec référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
Figure 1 est un schéma montrant le principe de l'invention.
Figure 2 est une vue en plan de la figure 1.
Figure 3 est une élévation d'une machine mélangeuse simple, actionnée à la main, et conforme à l'invention.
Figure 4 est une élévation d'une machine mélangeuse simple, conforme à l'invention attaquée par moteur.
Figure 5 montre une applicatbn de l'invention à une machine mélangeuse transportable.
Figure 6 est une vue en plan de la machine montrée à la figure 5.
Figures 7 et 8 sont des vues de détail d'une vanne de vidange et de contrôle pour la décharge des matières des machines mélangeuses montrées dans la figure 4 ou dans les figures 5 et 6.
Figure 9 est un schéma d'une autre disposition de l'invar - tion.
Figure 10 est une élévation d'une forme d'unité rotative pour l'emploi avec les machines conformes à l'invention adaptée pour réaliser l'action de remous et de mélange requise.
Figure 11 est une vue en plan de la figure 10.
Figures 12,13 et 14 montrent d'autres exemples d'unités rotatives.
Figure 15 est une élévation d'une autre unité rotative convenant particulièrement pour le travail lourd.
Figure 16 est une coupe transversale par la ligne XVI XVI de la figure 15 et Figure 17 montre encore une autre forme d'unité malaxeuse rotative convenant particulièrement au malaxage de la pâte en boulangerie.
Se référant aux figures 1 et 2 des dessins, 20 représente le réservoir pour les matières à mélanger et 21 l'organe mélangeur
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rotatif. L'organe mélangeurrotatif comprend un arbre central vertical 22 mouvant être mis en rotation, et un membre transver- sal muni de bras 23, soudé à la partie inférieure de l'arbre.
Chaque bras, porte, à son extrémité, une plaque propulsive 24 inclinée, en forme de disque, et, entre la plaque et l'arbre, un organe de mélange en forme de dent verticale 25. L'action de limité rotative, quand elle tourne, est de produire une remous dans les matières à mélanger, comme montré. La direction du courant des matières est indiquée par les flèches et on voit que ces matières s'écoulent à l'intérieurde l'espace central en forme d'entonnoir 26 où elles sont attaquées, puis entièrement mélangées et malaxées par les dents 25. Le degré de concavité de la surface libre 27 dépend de la matière particulière à mélan- ger, de la forme du réservoir et de la construction de l'unité rotative.
Dans certaines circonstances, il est désirable qu'il n'y ait pas de surface libre ex.:osée au voisinage des dents mélangeuses 25 et, -cour obtenir ce résultat, la concavité du remous peut être réduite, comme indiqué en traits pointillés; en faisant le r servoir ovale en plan comme indiqué à la figure 2.
Cette disposition est particulièrement convenable quand l'air agit sur les matières mélangées, comme par exemple les mélanges de latex. D'autres avantages du réservoir ovale ont eté signalé plus haut.
Dans la disposition de l'invention nontrée à la figure 3, la machine comprend un cha@sis avec une base triangulaire 29 adaptée pour supporter une auge 30. Le chassis comprend également un pilier vertical 31 sur lequel estfixé perdes gonds, en 32,un menbre88 avec un support34 pour une manivellemain 35.Cette manivelleporte une unité rotative de mélange comprenant un châssis de passage dans lequel sont montés des plaques propulsives inclinées 37 et des dents mélangeuses 38, L'unité mélangeuse est placée dans l'auge 30 avec un jeu suffisait pour per-
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mettre la rotation libre.
La partie 39 du membre 33 constitue une poignée pour relever et abaisser l'unité rotative (soit au commencement, à la fin ou au cours du mélange) et est munie d'un appui 40 qui repose sur le bord de l'auge.
La machine montrée à la figure 4 comprend un réservoir circulaire ou ovale pour les matières à'mélanger, ouvert au sommet et muni d'un fond plat, qui peut avoir une faible pente, dans toutes les directions vers une vanne de décharge décrite plus complètement plus loin. Le fond est légèrement bombé aux endroits où il rejoint les parois latérales cylindriques en 42, de façon qu'il se joigne doucement et sans angle vif avec ces parois latérales.
Un arbre vertical 43 ayant son axe en alignement avec l'axe vertical du réservoir 41 est toutillonné dans des paliers à billes ou autres 44, à la partie supérieure de la machine, et au-dessus du réservoir; cet arbre est conditionné pour être attaqué, par un moteur, par exemple un moteur à explosions ou un moteur électrique par l'intermédiaire d'engrenages côniques 45, d'une courroie et d'une transmission à poulies étagées 46 qui permet la commande de l'arbre 43 à différentes vitesses. A la partie inférieure de cet arbre de commande 43 est fixé une unité de mélange et d'impulsion 47 par un joint à douille vissé ou fixé par tout autre joint convenablé. L'unité particulière placée sur cette madhine est montrée en détails aux figures 15 et 16.
Cette unité est construite de deux, trois, quatre, six (dansl'exemple montré), huit ou plus, barrres rondes, demi-rondes ou ovales suivant la dimension du mélangeur. Ces barres sont soudées à une courte tige centrale 49 vissée ounfixée autrement à l'arbre d'attaque cité ci-dessus. Les barres sont pliées vers l'extérieur' à partir du membre central 49 à un angle faible, et, en un point à distance donnée de l'axe de l'arrbre de commande mentionné plus haut, les barres sont pliées parallèlement à cet axe, le diamètre de l'organe mélangeur ainsi
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formé variant, avec le di@mètre du réservoir extérieur,
la capacité de la machine et la nature des matières à mélanger. Finale- ment les barres 48 sont pliées vers l'intérieur à angles droits comme indiqué en 58 et toutes soudées entre elles. Sur les barres verticales 48 sont soudés par paires des bras ronds, demi-ronds, ovales ou de forme convenable quelconque, tournant dans un plan horizontal, une prire près du fond du mélangeur, et la paire suivante rai-distance entre la paire inférieure et la surface du matériau mélanger quand l'unité rotative a quatre barres verticales, ou '-- des intervalles convenables dans le cas de six bras ou plus.
Ces bras horizontaux s'étendent jusque, environ 1/2" du réservoir, et, sur leurs extrémités, sent soudées des plaques p ropulsives 52, faisant un angle faible,soit 20 , avec l'horizontale. Four la comodité, ces plaques propulsives peuvent être emboîtées de façon qu'elles puissent être réglées ra-
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dialement et angulairement. Les barres verticales 4&, qui sont parallèles à l'axe de l'arbre de commende forment les dents mélangeuses. On voit que l'organe rotatif complet forme un organe léger mais très rigide et solide.
Dans les grosses machines, il est commode de former la partie supérieure de l'unité rotative par une plaque mince pli- ée en forme de cône dont la base est soudée à une plaque circu- laire de diamètre plus grand que cette base. Dans cet Le partie en porte à faux de la. plaque circulaire peuvent être forés des trous dans lesquels sont boulonnés les dents ou organes de mélange auxquels peuvent être soudés les bras horizontaux des plaques propulsives. Cette méthode de construction a l'avantage, dans tous les types de mélangeurs, que les organes mélangeurs et les plaques propulsives qui sont les seules parties des organes rotatifs soumis à- l'usure, peuvent être facilement et rapidement remplacés.
La vanne et le dispositif de vidange montrés aux figures
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7 et 8 comprennent une ouverture 53 munie d'une goulotte ou chute anti-éclaboussure et conditionnée pour être fermée par un obturateur qui s'appuye contre unoint amovible en caoutchouc ou autre. L'obturateur' est monté sur un arbre rainuré 57 articulé sur le réservoir en 58. Un levier de commande 59 muni d'une poignée 61 est articulé sur le réservoir, sur une broçhe filetée 60.
Ce levier se prolonge dans le bras par la rainure,et, par action sur ce levier dans/la direction indiquée par la flèche dans la figure 8, le levier engage la face 62 du bras 57 et force fortement l'obturateur dans sa position de fermeture. L'obturateur est relâché et placé automatiquement dans sa position d'ouverture par déplacement en sens opposé du levier 59. Tout jeu qui peut se produire entre le levmer 59 et le bras 57 peut être rattrapé en enlevant momentanément le bras 57 et en donnant au levier un tour complet autour de la broche 60. Pour les mélanges contenant des particules trop grosses pour s'écouler, une large ouverture couverte par un registre facile à manoeuvrer' doit être laissée dans le fond.
La méthode d'opération du mélangeur pour le mélange, par ; exemple, de ciment, eau et sable, à une consistance convenable pour le maçonnage, est la suivante:
Le moteur est démarré pour mettre l'unité rotative en mouvement, de préférence à une vitesse de plusieurs centaines de tours par minute, cette vitesse étant fonction du diamètre de l'unité rotative et du type de matières à mélanger. L'eau est ensuite introduite dans le réservoir'et l'unité rotative l'oblige à tourner en formant une masse en forme d'entonnoir et en prenant un mouvement tourbillonaire.
Le ciment, ou si c'est plus favorable, le ciment et le sable sont alors introduits dans le mélangeur de façon que le remous continue, mais la masse en forme d'entonnlliir prend un angle plus plat, cet angle variant'avec la viscosité du mélange.
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'si l'unité rotative ne contenait pas les @ents (dont on peut en certains cas se dispenser) la vitesse de la masse tour- nante de matières peut être choisie de 'façon que son sommet coï- ncide avec l'axe de l'arbre de commande.
Cependant, avec l'intro- duction des dents, le mouvement de rotation de ce?¯:Les--ci empêche la matière d'atteindre le centre, la surface de la matière mélangée, qui est en contact avec l'air prenant une forme en entonnoir avec le centre en forme de tuyau vertical dont le diamè- tre dépend de l'espacement des dents.
Les matières essayent de passer au-delà des Gents rotati- ves, mais en sont empêchées par le mouvement de rotation, avec le résulatat que, en ce point les matières sont malaxées et tra- vaillées avec le minimum de frottement sur une face verticale ouverte l'air.
Les plaques impulsives 52 (figure 15) fixées sous un. an- µle faible aux extrémités des bras horizontaux 51 agissent sur la matière 1-é, ou la vitesse angulaire est maximum et les plaques impulsives étant étalées, elles aident à former et à augmenter de hauteur la masse en forme d'entonnoir de liquide et de particules se replaçant circulairem ent et en spirale vers le bas, la !-..auteur accrue aidant à ce mouvement vertical dù à la pesanteur.
Le mouvement de remous, aidé par les plaques impulsives et l'action malaxeuse des cents rotatives et le mélange sur la face verticale libre procure un mélange très parfait et sont en même temps les plus économiques, en utilisant le minimum d'énergie
Dans la disposition de l'invention montrée aux figures 5 et 6, le réservoir 63 est monté sur un charriot muni de roues 64. Le réservoir est ovale en plan (car le mortier n'est pas un mélange très consistant) et la longueur du grand axe est d'envi- l'on 1,75 fois celle.du petit.
Une unité impulsive rotative 65
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est logée dans le réservoir et cette unité est commandée par transmission à poulies et courroies par un moteur à explosion monté sur le charriot. Le fonctionnement de cette machine est semblable à celui de la machine précédement décrite et, les mêmes chiffres repères ont été employés pour les parties identi- ciues .
La figure 9 contre une disposition de l'intention dans laquelle l'attaque de l'unité rotative de mélange est faite au moyen d'une poulie 69 placée spus le réservoir 70. Les paliers pour l'arbre 71 de l'unité rotative sont réalisés par un montant tubulaire monté sur la base du réservoir. Les dents mélangeuses 72 de l'unité impulsive de mélange dépendent d'une pièce supérieure cônique de l'arbre 71 et les dents sont pliées vers l'extérieur à leur partie inférieure pour former des bras sur lesquels les plaques impulsives 73 sont àfixées. Cette forme d'attaque procure un espace entièrement libre au sommet du réservoir pour l'introduction des matières à mélanger.
Dans les unités mélangeuses et impulsives diverses montrées aux figures 10 à 14 et 17, 74 représente l'arbre de commande, 75 les dents mélangeuses et 76 les plaqaes impulsives.
Ces unités sont, chacune, convenables pour un type ou classe particulier de travail. Par exemple, l'unité montrée à la figure 17 fut trouvée particulièrement efficace dans le mélange e. t le malaxage de la pâte en boulangerie. Généralement,l'unité rotative comporte des dents mélangeuses., mais, pour certaines classes de travail, on peut s'en dispenser et le mouvement de remous dù aux bras 76a et aux plaques impulsives seulement, comme montré à la figure 12, suffit pour donner l'action mélangeuse. La direction de rotation des unités impulsives est indiquée par des flèches, et on notera que, dans tous les cas, les bords d'attaque des plaques impulsives sont plus has que leurs bords arrières.
Dans certains cas, la nature des matières traitées peut
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être telle que le courant ae remous est en direction opposée à celle décrite plus spécialement ci-dessus, c'est-à-dire que les matières s'écoulent vers le haut au centre, puis vers l'extérieur et vers le bas à la périphérie du réservoir. Le terme remous employé aans cette spécification est sensé inclure un courant de cette nature. Par exemple, il a été constaté que la pâte, en boulangerie grimpe sur les dents centrales et que la combinai son des forces centrifuges; verticale et angulaire agissant sur la pâte provoque, au moins dans la partie supérieure de la masse, un mouvement centrifuge de la, pâte.
La tendance des matières à grimper sur les dents peut être réduite en augmentant la distance des dents,donc en augmentant leur vitesse angulaire.
Le mélangeur décrit ci-dessus a été employé avec succès dans la réalisation des mélanges suivants : REVENDICATIONS.
---------------------------- 1.- machine à mélanger, émulsionner, malaxer ou analogue compre- nant un réservoir pour les matières à mélanger, des organes rotatifs impulsifs logés ou adaptés pour êtrelogés dans le réservoir ,)sur y produire un mouvement de remous des matières et un mécanisme de commande pour ces organes impulsifs rotatifs, dans laquelle les organes impulsifs rotatifs comprennent deux ou plusieurs plaques impulsives disposées de façon planétaire autour de l'axe de prtation des organes impulsifs et une grande distance de cet axe,
et toutes inclinées de fa@on que leur bord d'attaque soit plus bas que leurs bords arrières et disposées pour fonctionner près des parois du réservoir pendant au moins une partie du ouvenent rotatif des organes impulsifs.