FR3117510A1

FR3117510A1 - Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive dans un fourreau

Info

Publication number: FR3117510A1
Application number: FR2013069A
Authority: FR
Inventors: Joseph Roland LIGEARD Paul
Original assignee: Cocquet Jean Jacques; Ligeard Paul; Merzeau Clement; Merzeau Michel
Current assignee: Wegreencity Ingenierie Fr
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: EP4011488A1; FR3117510B1

Abstract

Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive dans un fourreau de section circulaire, ledit fourreau étant équipé de moyens de chauffage (12-8) et comprenant une vis de transfert (14) disposée coaxialement au fourreau et munie de moyens moteur, un arbre (14-2) entraîné en rotation par lesdits moyens moteur ainsi que des pales (14-3) montées de façon radiale sur ledit arbre avec un angle, ce qui définit un intrados (IN), un bord de fuite (BF) et un bord d'attaque (BA), caractérisé en ce que chaque pale (14-3) porte un bossage (14-4) sur son bord de fuite (BF), côté intrados (IN). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3

Description

Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive dans un fourreau

L’invention concerne un dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive dans un fourreau.

Pour réaliser des chemins routiers, piétonniers, des allées de communication, des places de jardin public, il existe plusieurs méthodes et plusieurs produits avec leurs avantages et inconvénients. On peut réaliser ces allées au moyen de béton coulé dans un coffrage préalablement préparé, qui définit les contours dudit chemin, de ladite voie ou de la place. L'opération de coulage du béton requiert du matériel et du personnel pour respecter la contrainte principale qui est surtout un timing précis. Le béton dans la toupie bétonnière doit être coulé, mis en forme, taloché, voire lissé dans un délai donné avant qu'il ne tire et ne prenne. De plus, le béton est tributaire des conditions météorologiques car s'il y a trop de vent, trop de pluie, trop de chaleur, les paramètres changent. Bien entendu, des adjuvants permettent de travailler dans différentes conditions en adaptant le temps de prise, la fluidité du béton mais le produit reste délicat à mettre en œuvre. Le béton doit souvent être ferraillé et supporte mal les dilatations en faible épaisseur. Les mises en forme sur des surfaces ayant une pente sont impossibles car il faut travailler un béton avec une faible quantité d'eau, ce qui rend plus difficile la mise en œuvre et dans tous les cas, les pentes restent limitées.

Une autre technique consiste à prévoir un revêtement en enrobé d'origine pétrolière. En plus de ne pas être écologique, du fait de l'origine de ces produits, cette méthode de réalisation d'une surface circulable nécessite un matériel très important, du personnel pour le conduire, et reste également tributaire des conditions météorologiques. Le recours à ce type de produit reste difficile pour des surfaces à formes géométriques tourmentées. Le timing est également délicat car la pose est effectuée généralement à chaud. La préparation reste difficile. Cependant, ce type de produit est intéressant car il offre des possibilités de pose sur des surfaces ayant des pentes supérieures à celles autorisées par le béton. On note que cette surface comme celle du béton est totalement étanche sauf quelques enrobés drainants mais alors la mise en œuvre pour de telles surfaces est très complexe et de plus le caractère drainant n'est pas pérenne du fait des dépôts qui viennent obstruer les pores, il faut donc souvent nettoyer avec des moyens adaptés pour de telles surfaces souvent exiguës et de profil tourmenté. Les revêtements béton ou en enrobés ne permettent pas la réalisation de motifs décoratifs, seule la couleur initiale peut éventuellement être choisie : rouge, gris, beige pour le béton, de même pour les enrobés qui sont généralement noirs et qui peuvent être rouges ou verts.

On connaît des produits modulaires destinés au pavage de chemins routiers, piétonniers, allées de communication, place de jardin. Pour cela on réalise des modules en usine, ce qui permet une reproductibilité et une qualité industrielle, des dimensionnements standardisés et des formes de profils parfaitement conjugués. Le coût est également réduit et l'eau n'est pas transportée comme dans le béton liquide. Une telle production industrielle est la garantie d'une pose géométriquement adaptée pour autant qu'elle soit réalisée selon la mise en œuvre préconisée par ledit industriel. Les modules sont des profils déterminés pour permettre une imbrication mécanique et un auto-calage. L'avantage de ce type de produits modulaires, appelés communément pavés, car ils ressemblent aux pavés de l'antiquité dans le principe, sont en plus de la qualité, le coût et la mise en œuvre. La préparation est limitée puisqu'il suffit de recouvrir la surface d'un tissu anti-racine et repousse d'herbes, drainant et surfacer pour obtenir les pentes recherchées. La pose peut s'effectuer avec de très fortes déclivités. Ensuite la pose est généralement réalisée sur lit de sable ou sur béton maigre, uniquement pour assurer un appui, également drainant et pour absorber les inégalités du sol. Le béton maigre est en effet drainant du fait qu'il ne dispose d'aucune résistance mécanique et se fissure, laissant passer l'eau.

La réalisation de voies de circulation carrossables, piétonnière et plus généralement de surfaces tourmentées, de profils complexes ou encore avec des zones géométriquement étroites, courbes et avec du relief est tout à fait possible car les pavés sont juxtaposés et imbriqués mais autorisent un certain jeu et une forte conformabilité en 3D. Les pavés peuvent se couper si nécessaire pour ajuster les bords. Les motifs sont rendus possibles par le caractère modulaire des pavés, par la possibilité de réaliser de nombreuses couleurs et d'assembler lesdites couleurs suivant des motifs donnés. Les couleurs varient souvent avec la charge utilisée et les colorants introduits dans la composition. Les pavés auto bloquants réalisés en béton ont l'inconvénient de recourir à du sable comme charge or il est connu que la sable de construction est une denrée de plus en plus rare sur la planète, surtout si l'on recherche du sable d'une certaine couleur par exemple et surtout d'une certaine granulométrie. Le liant de cette charge ou de ces charges est un liant hydraulique dont la fabrication est elle-même gourmande en énergie, généralement en énergie fossile, ce qui ne relève pas, là encore, d'un caractère écologique marqué.

Le but de la présente invention est de proposer un dispositif permettant la fabrication de pavés par mélangeage d'une composition constituée de charges minérales de grande dureté comme les scories issues de la fabrication du nickel et d'un liant organique du type polymère issus du recyclage. Cette composition est très vertueuse du fait que la charge est un déchet et que le liant ne provient pas directement de l'industrie du pétrole. Or, le mélangeage intime des charges et du liant reste difficile car la viscosité est d'une part élevée car il n'est pas prévu de diluant et d'autre part l'abrasivité est extrêmement importante. Pour pouvoir produire des pavés à partir de charges de grande dureté telles que des scories issues de l'industrie du nickel conférant au produit de fortes propriétés de résistance à l'usure et une résistance à une fréquentation élevée donc à des passages répétés, on s'aperçoit que le mélangeage est un facteur important. Pour pouvoir assurer une production industrielle, à un coût acceptable et avec une reproductibilité adaptée, il faut pouvoir disposer d'un dispositif de mélangeage assurant un mélange intime, régulier et résistant à l'usure par abrasion.

Pour assurer le transfert afin de mouler les produits tout en assurant le mélangeage intime du liant avec la charge, on connaît les dispositifs d'extrusion et de mélangeage qui comportent un fourreau dans lequel tourne un arbre motorisé, muni d'une vis ou de pales inclinées qui assurent le transfert de la matière comme une hélice et le mélangeage lorsque ledit arbre est mis en rotation dans ledit fourreau. En sortie du fourreau, une ouverture contrôlée assure la mise en pression interne tandis qu'une trémie, en tête de fourreau, assure l'alimentation et l'introduction des composés de la composition finale recherchée, dans le fourreau.

L’invention concerne un dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive dans un fourreau de section circulaire, ledit fourreau comprenant une vis de transfert disposée coaxialement au fourreau et munie de moyens moteur, un arbre entraîné en rotation par lesdits moyens moteur ainsi que des pales montées de façon radiale sur ledit arbre avec un angle, ce qui définit un intrados, un bord de fuite et un bord d'attaque. Selon l’invention chaque pale porte un bossage sur son bord de fuite, côté intrados.

Selon une caractéristique de l’invention, le bossage est dans le même matériau que celui des pales.

Selon une autre caractéristique de l’invention, le bossage est dans une nuance d'alliage plus résistante à l'abrasion que le matériau constituant les pales.

Selon encore une autre caractéristique de l’invention, le bossage est rapporté par soudure sur la pale.

Selon une caractéristique de l’invention, le bossage se prolonge le long de l'extrémité distale de la pale, sur l'intrados.

Selon une autre caractéristique de l’invention, le fourreau est équipé de moyens de chauffage.

Selon une autre caractéristique de l’invention, les pales sont disposées suivant une hélicoïde.

Selon encore une autre caractéristique de l’invention, la composition abrasive concernée par ledit dispositif comprend au moins une matière plastique issue du recyclage et une charge à base de scories.

Le dispositif de transfert et de mélangeage selon présente invention est maintenant décrit à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et ceci à partir des dessins schématiques annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :

représente une vue d'un dispositif de transfert et de mélangeage avec une vis, selon la présente invention, ledit dispositif étant monté.

représente une vue en perspective de l'arbre rotatif, isolé, avec ses palettes.

représente une vue en perspective d'une palette disposée radialement sur ledit arbre rotatif du dispositif de transfert et de mélangeage selon la présente invention.

représente une vue schématique de la circulation de la composition dans le dispositif extrudeur mélangeur selon la présente invention, au droit de chaque pale.

Le dispositif de transfert et de mélangeage 10 d'une composition d'au moins un polymère et d'une charge à base de scories, notamment de scories issues de l'industrie du nickel, pour la fabrication de pavés modulaires de l’invention, est illustré notamment sur la . Le dispositif de transfert et de mélangeage 10 comporte un fourreau 12, de section interne circulaire, et une vis 14 de transfert et de mélangeage ainsi que représenté sur la . La composition destinée à être mélangée et transférée voire mise en température, est à base d'au moins un polymère, plus particulièrement issu du recyclage, et d'au moins une charge minérale du type scories issues de la production du nickel qui est extrêmement abrasive mais résistante à l'usure. Cette charge est également disponible en grande quantité. Cette charge est inerte et l'ensemble de la composition peut être recyclé après usage ou dégradation.

Le fourreau 12 comprend un fourreau 12-1 avec une entrée 12-2 munie d'une trémie 12-3 d'alimentation en composés de la composition finale et destinés à être mélangés et transférés de cette entrée 12-2 vers la sortie 12-4. Cette sortie 12-4 est avantageusement équipée d'une filière 12-5 avec des moyens de sectionnement, ceci de façon connue, afin de pouvoir produire successivement des quantités unitaires définies du produit mélangé. La sortie pourrait aussi être prévue vers le bas ou vers le haut, c’est-à-dire perpendiculairement à l'axe longitudinal. L'entrée 12-2 comprend, en extrémité du fourreau, un support 12-6, permettant l'accès à l'intérieur du fourreau 12. La sortie 12-4 peut aussi comporter un flasque 12-7 amovible ou rapportée de façon fixe. Dans tous les cas, au moins une extrémité porte un flasque amovible. La sortie peut aussi être indépendante du flasque et ménagé en dessous du fourreau Le fourreau 12 comprend des moyens de chauffage 12-8 dans des plages limitées de l'ordre de 160 à 220°C, pour donner un ordre d'idée, de façon à fluidifier un peu le mélange durant le transfert et le mélangeage, en assurant une fusion homogène, très loin des températures de plus de 1000°C nécessaires pour fabriquer un liant hydraulique. Les températures sont dépendantes des matières plastiques utilisées et issues du recyclage De tels moyens de chauffage ne sont pas représentés en détail, ce sont généralement des résistances électriques ménagés, intégrés dans l'épaisseur dudit fourreau. Une unité de contrôle centrale et des capteurs, référencés tous deux 12-9, permettent de piloter ledit dispositif en mesurant les paramètres de température en différentes parties du fourreau, les vitesses de rotation de la vis de transfert, les pressions de sortie etc.

La vis 14 de transfert est montée coaxialement au fourreau 12 et tourne dans deux paliers, simple, double, pour la reprise des efforts axiaux. Un des paliers est monté sur le flasque amovible 12-6 dudit fourreau et l'autre sur le flasque amovible ou fixe 12-7 de la sortie. Un moteur 14-1 d'entraînement est couplé, généralement à travers un motoréducteur avec ladite vis de transfert et peut la mettre en rotation sur elle-même. Cette vis de transfert 14 comprend un arbre central 14-2 en prise avec le moteur 14-1 et des pales 14-3 réparties sur ledit arbre, suivant une hélicoïde. Ces pales 14-3 sont de forme sensiblement rectangulaire, avec néanmoins un intrados IN et un extrados EX définis par rapport à la poussée. Chaque pale est montée radialement, avec un angle d'incidence de façon à transférer la composition en cours de mélangeage de l'entrée 12-2 vers la sortie 12-4. Compte tenu de la forte viscosité et de la forte densité du mélange, les pales sont espacées sur l'arbre circonférentiellement d'une part et forment une hélicoïde, suivant l'axe longitudinal d'autre part.

Sur la , une pale 14-3 est détaillée. La composition est poussée par l'intrados IN de chaque pale et il se produit un mouvement de glissement relatif de la composition par rapport à la surface de la pale, ladite composition en glissant sur la surface de l'intrados IN de ladite pale, provoquant une usure par abrasion, notamment sur le bord d'attaque comme indiqué en trait discontinu sur la . Sur le bord de fuite BF, le phénomène était identique mais sur cette figure où les effets bénéfiques de la présente invention sont figurés, le bord de fuite reste sensiblement de forme rectiligne. Selon la présente invention, il est prévu de ménager sur le bord de fuite BF un bossage 14-4, en surépaisseur sur l'intrados IN. Ce bossage 14-4 est par exemple une surépaisseur réalisée en déposant un cordon de soudure épais, comme cela est schématiquement représenté sur la . Le matériau d'apport du cordon peut être dans le même métal que celui des pales mais avantageusement dans un métal à haute résistance à l'abrasion. On note que l'extrados EX est aussi concerné par l'abrasion mais dans une moindre mesure du fait qu'il n'est pas soumis à la pression de poussée. Ce bossage 14-4 peut être prolongé le long de l'extrémité distale de la pale, sur l'intrados également. Sur cette même , on a représenté en pied la formation d'une accumulation de la composition à mélanger durant le fonctionnement comme cela va être expliqué.

Le fonctionnement du dispositif selon la présente invention est maintenant décrit. Lorsque la composition est introduite dans le fourreau, que la vis est en rotation, que la température du fourreau est régulée, les pales poussent le mélange en le cisaillant simultanément, ce qui assure la fonction de mélangeage et le déplacement en translation le long du fourreau.

Lors du cisaillement, la matière de la composition et donc les scories introduites frottent sur les pales et provoquent une abrasion du côté poussée c’est-à-dire de l'intrados IN car c'est sur cette face que s'exerce la pression. Le bord d'attaque BA qui entre dans la matière est concerné en premier lieu par l'abrasion et son bord s'use vers le bord de fuite d'une part et s'amincit au fur et à mesure, d'autre part. La surface de l'intrados IN s'use également et du fait du mouvement combiné de la rotation et du glissement relatif de la matière par rapport à l'intrados IN, de l'inclinaison de la pale rapportée avec un angle sur l'arbre 14-2, cette surface de l'intrados se courbe, conduisant à un profil alaire, comme une aile d'avion.

Le bord de fuite BF, libre, s'userait de la même façon que le bord d'attaque BA mais le bossage 14-4 réalisé, en l'occurrence en matériau d'apport par soudure, protège en partie le bord de fuite BF, ne serait-ce que par la quantité de matière qui se trouve augmentée. Ce bossage 14-4 s'use néanmoins, mais de façon courbe, dans la continuité de l'intrados IN. Ce bossage 14-4 assure une usure différentielle non seulement du fait de la surépaisseur de matière mais surtout par autoprotection. En effet, du fait de la forme courbe du bossage à l'origine, notamment lorsqu'il s'agit d'un cordon de soudure, la courbure est renforcée par l'usure et il se forme un creux en pied de bossage dans lequel s'accumule de la composition transférée et mélangée. Cette composition accumulée forme une autoprotection car la composition en mouvement glisse sur la composition accumulée, ce qui limite très fortement le frottement directement sur la pale. La composition accumulée est renouvelée par les mouvements de rotation et translation combinés mais de façon très limitée, en surface. Le dépôt est ainsi renouvelé en continu dans le creux et assure une autoprotection. Les pales sont réalisées en un acier plus commun que le cordon réalisé, lui, dans un métal ayant une résistance à l'abrasion très importante comme une stellite par exemple.

On constate que la prolongation du cordon 14-3 sur l'extrémité provoque les mêmes effets en extrémité distale de la pale car l'usure est moindre. Ainsi l'usure par abrasion maîtrisée conduit au profil schématique représenté en trait discontinu sur la . La durée de vie d'une pale peut ainsi être augmentée de 30%. On constate également que la poussée est amplifiée par la qualité de la pale dont la surface alaire reste importante pendant une durée supérieure et avec un profil de poussée adapté.

Claims

Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive dans un fourreau (12) de section circulaire, ledit fourreau comprenant une vis de transfert (14) disposée coaxialement au fourreau et munie de moyens moteur (14-1), un arbre (14-2) entraîné en rotation par lesdits moyens moteur ainsi que des pales (14-3) montées de façon radiale sur ledit arbre avec un angle, ce qui définit un intrados (IN), un bord de fuite (BF) et un bord d'attaque (BA), caractérisé en ce que chaque pale (14-3) porte un bossage (14-4) sur son bord de fuite (BF), côté intrados (IN).
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bossage (14-4) est dans le même matériau que celui des pales.
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bossage (14-4) est dans une nuance d'alliage plus résistante à l'abrasion que le matériau constituant les pales.
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bossage (14-4) est rapporté par soudure sur la pale.
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bossage se prolonge le long de l'extrémité distale de la pale (14-3), sur l'intrados (IN).
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fourreau (12) est équipé de moyens de chauffage (12-8).
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales (14-3) sont disposées suivant une hélicoïde.
Dispositif de transfert et de mélangeage d'une composition abrasive selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition abrasive concernée par ledit dispositif comprend au moins une matière plastique issue du recyclage et une charge à base de scories.