CH616719A5 - - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un appareil de projection pneumatique de mélanges de ciment non seulement pulvérulents, mais aussi fortement pâteux lorsqu'ils sont gâchés avec de l'eau.
Dans ce qui suit, l'expression mélange de ciment désignera indifféremment un mortier de ciment ou un béton de composition quelconque. Les canons à ciment sont des appareils pneumatiques permettant de projeter des mélanges de ciment sur des parois. Les canons à ciment de l'art antérieur sont généralement limités à la projection de mélanges pulvérulents de ciment et de sable. Plus précisément, le mélange sec de ciment et de sable convenablement dosés est entraîné par un jet d'air, et de l'eau est injectée dans la buse de projection pour produire un mortier de ciment humide.
Lorsque le ciment et l'eau sont convenablement dosés, bien mélangés et projetés de manière uniforme, on obtient un revêtement gunité homogène et durable. Cependant, ces conditions sont difficiles à remplir, car la longueur de la buse de projection ne permet pas de réaliser un mélange et un brassage efficaces du ciment, du sable et de l'eau de gâchage. En pratique, cela se traduit par un manque d'homogénéité du jet dont les fines gouttelettes d'eau et les particules de ciment atteignent tour à tour la surface à traiter, et le revêtement obtenu n'est pas suffisamment uniforme. De plus, l'opérateur doit fréquemment contrôler la cohésion du mélange projeté pour corriger éventuellement le débit d'eau à l'aide d'un robinet monté sur le canon. En effet, une insuffisance d'eau affecte la qualité du revêtement. En résumé, l'habileté et le jugement de l'opérateur du canon à ciment sont déterminants pour l'obtention d'un revêtement gunité de bonne qualité.
Différentes méthodes ont été proposées pour résoudre ces différents inconvénients. Par exemple, le brevet des E.U.A. N° 3161442 décrit un appareil dans lequel un disque rotatif formant des alvéoles reçoit le mélange de ciment et l'amène d'une manière discontinue en face d'un dispositif d'éjection. En position d'éjection, l'alvéole forme une chambre étanche dans laquelle de l'air comprimé est injecté pour refouler le mélange de ciment dans une tuyauterie qui aboutit à la buse de projection. Lorsque le mélange de ciment est à peu près sec, il coule sans difficulté dans les alvéoles du disque rotatif et l'appareil fonctionne correctement. Cependant, si la quantité voulue d'eau est ajoutée au mélange de ciment, sa consistance devient fortement pâteuse et il a tendance à former un pont au-dessus des alvéoles du disque au lieu de les remplir. Dans ces conditions, les alvéoles arrivent à peu près vides en position d'éjection et l'appareil n'est pas utilisable. Une solution évidente à ce problème serait d'ajouter un agitateur à palettes brassant le mélange de ciment pour éviter la formation de ponts, mais la présence du dispositif d'éjection pneumatique empêche de le monter suffisamment près du dessus du disque rotatif. En résumé, l'appareil décrit dans le brevet des E.U.A. N° 3161442 n'est pas utilisable pour des mélanges de ciment fortement pâteux.
La présente invention a donc pour objet un appareil de projection pneumatique fonctionnant non seulement avec un mélange de ciment pulvérulent, mais aussi avec un mélange fortement pâteux de ciment, de sable et d'eau.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe axiale dans un plan vertical d'un appareil classique de projection pneumatique d'un mélange de ciment.
La fig. 2 est une coupe transversale dans le plan A-A de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe analogue à celle de la fig. 1, qui montre la formation d'un pont de mélange empêchant l'écoulement normal dans les alvéoles du disque distributeur.
La fig. 4 est une coupe axiale verticale d'une forme de l'appareil de l'invention pour la projection pneumatique d'un mélange de ciment.
La fig. 5 est une coupe transversale dans le plan B-B de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe à grande échelle d'un vibrateur pneumatique.
La fig. 7 est une coupe du vibrateur dans le plan C-C de la fig. 6.
Avant d'aborder la description détaillée d'une forme préférée de l'invention, on va décrire brièvement les principes et les inconvénients d'un appareil classique pour la projection pneumatique des mélanges de ciment.
L'appareil de la fig. 1 comprend une trémie 1 et un disque distributeur 2 monté dans le bras de la trémie sur un arbre rotatif vertical 4. On voit, sur la fig. 2, que le disque distributeur forme une série d'alvéoles 3 régulièrement espacés dans le sens circonférentiel et ayant une section sensiblement semi-circulaire. Un agitateur à palettes 5 est également fixé coaxialement à l'arbre moteur 4 pour brasser un mélange de ciment 6 contenu dans la trémie 1. Pendant la rotation du disque distributeur 2, le mélange de ciment 6 tombe dans les alvéoles 3 pour être transporté jusqu'à un poste d'éjection pneumatique 10. Le poste d'éjection 10 com2
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H)
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prend un joint de caoutchouc 7 obturant l'ouverture de chaque alvéole 3, un tube d'admission 8 introduisant de l'air comprimé dans l'alvéole et une tuyauterie de refoulement 9 par laquelle sort le mélange de ciment. La pression de l'air comprimé qui est introduit dans l'alvéole 3 par le tube 8 chasse le mélange de ciment dans la tuyauterie de refoulement 9 qui est reliée à une buse de projection (non représentée) du mélange de ciment sur une surface à guniter.
Les mélanges de ciment relativement secs sont suffisamment fluides pour s'écouler régulièrement de la trémie 1 dans les alvéoles 3 d'où ils sont régulièrement éjectés par l'air comprimé. L'eau nécessaire au gâchage est introduite dans le mélange de ciment au niveau de la buse de projection. Cependant, si on ajoute l'eau au mélange de ciment qui est contenu dans la trémie, sa consistance devient fortement pâteuse et il a tendance à former des ponts empêchant l'écoulement normal dans les alvéoles, comme illustré sur la fig. 3. En pratique, ces ponts se traduisent par une interruption totale ou partielle du transport du mélange de ciment au poste d'éjection 10.
Pour tenter de résoudre ce problème, l'appareil a été muni de l'agitateur à palettes 5 qui brasse le mélange de ciment 6 pour empêcher la formation de ponts au-dessus des alvéoles 3. Cependant, l'agitateur 5 ne peut pas être monté à proximité immédiate du disque distributeur 2 à cause de la présence du tube d'air comprimé 8 et de la tuyauterie de refoulement 9, de sorte que son efficacité pratique n'est pas satisfaisante. En résumé, le canon à ciment des fig. 1 à 3 (brevet des E.U.A. N° 3161442) ne permet pas de projeter des mélanges de ciment déjà gâchés si leur viscosité est trop importante.
Un appareil selon la présente invention, illustré sur les fig. 4 et 5, comprend schématiquement une trémie 11, un ensemble de distribution 32, un ensemble d'éjection 28 et un mécanisme d'entraînement. Le fond 31 de la trémie 11 est fermé du côté de l'ensemble de distribution 32 par une plaque horizontale partiellement circulaire 12, et du côté de l'ensemble d'éjection 28 par une plaque en secteur 29' qui est complémentaire de la plaque 12. Une cloison verticale 29 fixée à la plaque 29' sépare l'ensemble d'éjection 28 de l'ensemble de distribution 32. La plaque horizontale 12 est percée d'une ou plusieurs ouvertures de passage 12' (fig. 5) dont le nombre et la forme dépendent essentiellement de la viscosité du mélange de ciment. La ou les ouvertures 12' communiquent avec une goulotte verticale 18 qui se termine à proximité de la surface supérieure d'un disque distributeur 15. Le disque 15, qui comporte une série d'alvéoles 16 régulièrement espacés dans le sens circonférentiel, est entraîné en rotation autour d'un axe vertical. La goulotte 18 peut être subdivisée en autant de passages qu'il y a d'ouvertures 12'.
Un vibrateur pneumatique 19, qui sera décrit en détail dans la suite, est fixé à l'extérieur de la goulotte 18 par des boulons 39 passant dans des trous 17' de l'enveloppe extérieure 17. Pour éviter la transmission des vibrations de la goulotte 18 aux autres éléments de l'appareil, on dispose des isolateurs 20 et 21 respectivement entre la plaque horizontale 12 et la trémie 11 et entre la goulotte 18 et l'enveloppe extérieure 17.
Lorsque le disque distributeur 15 tourne, ses alvéoles 16 transportent le mélange de ciment de la goulotte 18 au poste d'éjection 28. L'arbre vertical du disque 15 est entraîné par un moteur pneumatique 23 par l'intermédiaire d'un train d'engrenages 22. Un arbre vertical 24 fixé coaxialement sur l'arbre du disque 15 porte plusieurs lames ou palettes inclinées 25 qui tournent dans la trémie 11 à proximité de son fond 31. L'ouverture d'une vanne 26 admet de l'air comprimé dans le moteur pneumatique 23, l'air utilisé s'échappant à travers un silencieux 27 destiné à réduire le bruit.
Le vibrateur pneumatique 19 est monté sur la goulotte 18 en tenant compte du mode et de la direction des vibrations pour produire une amplitude vibratoire maximale qui accélère l'écoulement du mélange de ciment dans la goulotte. Cependant, les meilleurs résultats sont obtenus pour des vibrations rotatives dans un plan horizontal, car elles décollent le mélange de ciment de la surface interne 18' de la goulotte, ce qui diminue considérablement les frottements s'opposant à l'écoulement par gravité du mélange. On pourrait aussi utiliser des vibrateurs à moteur ou à entraînement magnétique, mais le vibrateur pneumatique 19 présente l'avantage de produire une fréquence réglable en continu (en faisant varier la pression de l'air), ce qui permet de l'adapter à la viscosité et aux autres propriétés du mélange de ciment.
Le vibrateur pneumatique 19 de l'appareil des fig. 4 et 5 est représenté sur les fig. 6 et 7. Son corps sensiblement cylindrique forme un chemin de roulement annulaire 34 de section circulaire, un orifice d'admission 36 débouchant tangentiellement dans le chemin de roulement et un orifice d'échappement 37 étant percé radialement. Une bille d'acier 35 d'un diamètre légèrement inférieur à celui du chemin de roulement 34 tourne librement dans le corps, propulsée par l'air qui est injecté par l'orifice 36 et s'échappe par l'orifice 37. Le corps du vibrateur 19 comporte deux pattes latérales percées de trous 38 pour le passage des boulons 39 qui assurent une liaison rigide avec la goulotte 18. En service, la bille d'acier 35 décrit un mouvement orbital dans le chemin de roulement 34 et imprime une vibration circulaire horizontale à la goulotte pour faciliter l'écoulement du mélange de ciment, comme décrit plus haut.
En revenant aux fig. 4 et 5, on voit que l'ensemble d'éjection 28 comprend un tube 13 injectant de l'air comprimé dans l'alvéole 16 du disque 15 qui se trouve au poste d'éjection, une tuyauterie de refoulement 14 aboutissant à une buse de projection (non représentée) et un joint d'élastomère 33 assurant l'étanchéité du dessus de l'alvéole 16. L'ensemble d'éjection 28 est séparé du reste de l'appareil par la paroi 29 pour faciliter l'accès au joint 33 qui doit être périodiquement réajusté ou remplacé.
On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil de projection de la fig. 4. Les vannes 30 et 26 étant ouvertes, de l'air comprimé est admis dans le vibrateur 19 et dans le moteur pneumatique 23 qui entraîne le disque distributeur 15 et l'arbre vertical 24 de l'agitateur 25. Le mélange de ciment 6, qui est brassé dans la trémie 11 par les lames ou palettes inclinées de l'agitateur, est poussé dans les ouvertures 12' et descend dans la goulotte 18. Dans la goulotte, les vibrations produites par le vibrateur 19 accélèrent la descente du mélange de ciment qui vient remplir les alvéoles 16 du disque distributeur 15. La rotation du disque distributeur amène tour à tour chaque alvéole plein au poste d'éjection 28 où le joint 33 obture l'ouverture de l'alvéole. L'air comprimé, qui est admis par le tube 13, chasse le mélange de ciment hors de l'alvéole et le refoule dans la tuyauterie 14 dans le sens de la flèche. La tuyauterie de refoulement se termine par une buse (non représentée) qui permet de projeter le mélange de ciment contre une forme de construction ou une paroi à revêtir. Il est évident que la rotation du disque 15 amène successivement chaque alvéole 16 en position d'éjection et que les alvéoles vidés se remplissent à nouveau en passant sous la goulotte 18. On obtient ainsi un débit puisé à la sortie de l'ensemble d'éjection 28.
On remarquera que l'appareil décrit est entièrement pneumatique, ce qui permet de l'employer avec un simple groupe compresseur sur des chantiers ne disposant pas d'une alimentation électrique.
Un tel appareil peut projeter des mélanges de ciment secs ou gâchés et en particulier des bétons à base d'agrégats de diverses granulométries, par exemple jusqu'à 20 mm de diamètre. Un tel canon à ciment permet en outre de projeter en continu des mélanges de ciment correctement dosés, ce qui évite les variations de qualité que l'on constate généralement avec des opérateurs peu expérimentés. Le revêtement obtenu est parfaitement homogène et présente des caractéristiques stables.
Le tableau de la page suivante donne les résultats de quelques expériences pratiques effectuées avec un appareil selon l'invention:
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« e
Cu CD vi
Cfi
B'
Matériau
ILUJJUi L-LUllb en volume ciment:sable:eau
Grosseur maxi, des particules
Affaissement (mm)
Pression d'air (bars)
Débit
(m3/h)
Remarques
Mortier de ciment
1:4
sable de rivière (moyen)
30
3 à 4
2,0
sans vibrateur
1!
M
H
25
II
4,0
avec vibrateur
Il
II
H
35
11
4,8
II
Béton
1:4:2
gravier 0 5 mm
35
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5,5
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11
11
gravier 0 20 mm
0
11
3,8
11
tt
11
II
12
11
6,0
11
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II
11
22
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7,0
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ft
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II
35
II
6,3
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II
11
II
22
11
2,5
sans vibrateur
Os
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Claims (6)
1. Appareil de projection pneumatique d'un mélange de ciment, caractérisé en ce qu'il comprend :
a) une trémie destinée à contenir le mélange de ciment à projeter,
b) un agitateur à palettes rotatives destiné à brasser le mélange de ciment dans la trémie,
c) une goulotte verticale disposée sous la trémie,
d) un disque distributeur rotatif disposé sous la goulotte et formant une série d'alvéoles régulièrement espacés dans le sens circonférentiel, le disque distributeur tournant en synchronisme avec l'agitateur à palettes,
e) un vibrateur imprimant des vibrations à la goulotte verticale,
f) un tube d'admission d'air comprimé dans l'un des alvéoles qui se trouve à un poste d'éjection,
g) une tuyauterie de refoulement du mélange de ciment vers une buse de projection.
2. Appareil de projection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agitateur à palettes qui tourne dans la trémie est disposé de manière que ses palettes soient le plus près possible du fond de la trémie.
3. Appareil de projection selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des palettes de l'agitateur est inclinée par rapport à la verticale pour pousser le mélange de ciment vers le bas dans la goulotte.
4. Appareil de projection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vibrateur est fixé à l'extérieur de la goulotte par des liaisons rigides traversant des trous surdimensionnés d'une enveloppe extérieure de l'appareil, la goulotte étant montée sur des amortisseurs de vibrations évitant que ses vibrations soient transmises au reste de l'appareil.
5. Appareil de projection selon la revendication 1, caractérisé en ce que des garnitures élastiques sont interposées entre la goulotte et l'enveloppe de l'appareil à la fois pour empêcher le passage du mélange de ciment dans l'espace qui sépare la goulotte de l'enveloppe, et pour éviter la transmission à l'enveloppe et au reste de l'appareil des vibrations qui sont imprimées à la goulotte par le vibrateur.
6. Appareil de projection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vibrateur fixé à la goulotte lui imprime des vibrations rotatives dans un plan horizontal pour faciliter l'écoulement du mélange de ciment en le décollant des parois de la goulotte.
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