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HELICE DE MALAXEUR
La présente invention concerne une hélice de malaxeur comprenant un certain nombre de pales s'étendant en spirale à partir d'un moyeu central qui est supporté de manière à pouvoir tourner dans le sens d'enroulement des pales, chaque pale ayant, vue dans le sens de rotation, un bord d'attaque sensiblement perpendiculaire à la direction de rotation.
L'invention concerne plus particulièrement des malaxeurs utilisés dans l'industrie du papier notamment pour la préparation de pâte à papier à partir de fibres vierges ou pour le traitement de fibres recyclées de déchets en papier ou en carton.
Ces hélices tournent devant une plaque perforée à travers laquelle est forcée la pulpe. Celle-ci contient notamment, dans le cas de la cellulose de récupération, un grand nombre de déchets qui doivent être séparés de la fibre par le raclage de l'hélice du malaxeur sur la plaque perforée. Suivant la nature de ces déchets, qui peuvent être métalliques, plastiques, en verre, en pierre, etc, les pales des malaxeurs, notamment leur bord d'attaque, peuvent être soumises à une intense usure par abrasion.
Ces malaxeurs sont, en général, des pièces de fonderie en acier austénitique inoxydable du type 316 ou 304. Pour les applications à usure faible, la dureté de 100 à 300 HB peut être suffisante, si bien que ces malaxeurs peuvent être utilisés tels quels. En revanche, en cas de forte sollicitation, notamment dans le cas de traitement de fibres recyclées, il est nécessaire de prévoir des mesures pour réduire l'usure du bord d'attaque des pales. Une solution couramment utilisée consiste à protéger le bord d'attaque des pales par un rechargement dur par soudure. Le métal d'apport est souvent un alliage à base de cobalt ou du carbure de tungstène. Ce procédé de protection des
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pales est toutefois très coûteux en raison de la nature du métal d'apport.
Une augmentation de la dureté de toute l'hélice du malaxeur augmenterait certes la résistance à l'abrasion du bord d'attaque mais, d'un autre côté, rendrait l'hélice plus cassante, donc moins résistante aux sollicitations mécaniques et aux chocs et rendrait plus compliqué l'usinage de son moyeu.
Le but de la présente invention est de prévoir une nouvelle hélice de malaxeur qui présente à la fois une bonne résistance à l'usure et une bonne résistance aux sollicitations mécaniques.
Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose une hélice de malaxeur du genre décrit dans le préambule qui est caractérisée en ce que chaque pale est un élément de fonderie bimétallique dont la majeure partie du bord d'attaque est constituée par un insert en un matériau ayant une bonne résistance à l'usure et qui est supporté par un alliage de base plus ductile, la liaison entre l'insert et l'alliage de base étant une liaison mécanique assurée par un sertissage de l'insert dans le métal de base.
Chaque insert comporte, de préférence, un corps allongé courbe dont le côté concave est prolongé sur toute la longueur par une âme plus étroite pénétrant dans l'alliage de base, ladite âme présentant sur toute sa longueur une série de perforations à travers lesquelles s'étend ledit second alliage.
L'insert peut être en acier martensitique d'une dureté comprise entre 50 et 55 Rc tandis que l'alliage de base peut être un acier inoxydable d'une dureté comprise entre 25 et 30 Rc.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré présenté ci-dessous, à titre
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d'illustration, en référence aux Figures annexées dans lesquelles : - la Figure 1 représente une vue globale d'une hélice de malaxeur selon la présente invention ; - la Figure 2 représente une vue latérale d'un insert d'une pale de malaxeur, les figures 2a, 2b et 2c étant des sections transversales en différents endroits de la figure 2 ; - la Figure 3 représente une coupe longitudinale à travers une pale et - la Figure 4 représente une coupe agrandie à travers une pale suivant le plan de coupe IV-IV de la Figure 3.
L'hélice de malaxeur 10 représentée sur la Figure 1 est constituée d'une série de pales 12 qui s'enroulent en spirale autour d'un moyeu 14 qui est porté par un axe de rotation non montré pour tourner dans le sens représenté par la flèche sur la Figure 1. Chaque pale 12 comporte un bord d'attaque 16 qui racle une plaque perforée à travers laquelle est forcée la pulpe de la pâte à papier. C'est donc ce bord d'attaque 16 qui est soumis à la plus grande usure par abrasion au contact des déchets et contaminants solides se trouvant dans la pulpe.
Pour améliorer la résistance à l'usure tout en préservant une ductilité suffisante pour garantir une bonne résistance aux sollicitations mécaniques, l'invention propose des pales bimétalliques ou composites dont le bord d'attaque 16 est formé par un insert à dureté élevée et bonne résistance à l'usure.
Un tel insert est représenté en 18 sur la Figure 2. Cet insert comporte un corps allongé courbe 20 dont la face dorsale convexe 26 est destinée à former le bord d'attaque 16 de la pale 12. Sur la face ventrale concave du corps 20 se trouve une âme 22 moins épaisse s'étendant de la région médiane du corps 20. Cette âme
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22 comporte sur toute sa longueur des perforations 24 qui traversent toute l'épaisseur de l'âme 22.
L'insert 18 est coulé dans un moule approprié. Il est en acier martensitique et sa dureté après trempe et revenu est de l'ordre de 50 à 55 Rc. Sa teneur élevée en chrome lui confère une bonne résistance à la corrosion et l'abrasion.
Les inserts 18 destinés aux différentes pales 12 de l'hélice sont disposés dans un moule aux formes complémentaires de l'hélice 12 et y sont fixés provisoirement, par exemple par collage. On procède ensuite à la coulée de l'alliage de base 28 pour la formation de l'hélice 12. Cet alliage peut être en acier inoxydable, par exemple du type UNSJ 91540 dont la dureté après trempe et revenu est relativement faible, de l'ordre de 25 à 30 Rc.
Lors de cette coulée de l'alliage de base 28, celui-ci enrobe partiellement les inserts 18 dont le corps 22 formera une grande partie du bord d'attaque 16 de chaque pale, tel que représenté sur la Figure 3.
Lors de cette coulée de l'alliage de base 28, celui-ci enrobe plus particulièrement toute l'âme 22 de chaque insert et forme des ponts à travers les différentes perforations 24 comme représenté sur la Figure 4 pour établir une liaison mécanique rigide avec chaque insert. Cette liaison se renforce en outre, lors du refroidissement et de la rétraction de l'alliage de base qui forme ainsi un sertissage optimal entre l'insert et le reste de la pale.
Au lieu de couler entièrement l'hélice, il est également possible de couler séparément les différentes pales 12 et de les assembler ensuite au moyeu central 14 par soudure. Ceci présente l'avantage, en cas d'usure des pales, de pouvoir récupérer le moyeu dont le coût de fabrication est relativement important en
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raison de l'usinage nécessaire pour le monter sur un arbre d'entraînement.
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MIXER PROPELLER
The present invention relates to a mixer propeller comprising a number of blades extending in a spiral from a central hub which is supported so as to be able to rotate in the direction of winding of the blades, each blade having, seen in the direction of rotation, a leading edge substantially perpendicular to the direction of rotation.
The invention relates more particularly to kneaders used in the paper industry in particular for the preparation of paper pulp from virgin fibers or for the treatment of recycled fibers from waste paper or cardboard.
These propellers rotate in front of a perforated plate through which the pulp is forced. This contains in particular, in the case of recovered cellulose, a large number of waste which must be separated from the fiber by scraping the propeller of the mixer on the perforated plate. Depending on the nature of this waste, which can be metallic, plastic, glass, stone, etc., the blades of mixers, in particular their leading edge, can be subjected to intense abrasion wear.
These mixers are, in general, castings made of austenitic stainless steel of type 316 or 304. For applications with low wear, the hardness of 100 to 300 HB may be sufficient, so that these mixers can be used as such. On the other hand, in the event of high stress, in particular in the case of treatment of recycled fibers, it is necessary to provide for measures to reduce the wear of the leading edge of the blades. A commonly used solution is to protect the leading edge of the blades by hard surfacing by welding. The filler metal is often an alloy based on cobalt or tungsten carbide. This method of protecting
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blades is however very expensive due to the nature of the filler metal.
An increase in the hardness of the entire propeller of the mixer would certainly increase the abrasion resistance of the leading edge but, on the other hand, would make the propeller more brittle, therefore less resistant to mechanical stress and impact and would make machining its hub more complicated.
The object of the present invention is to provide a new mixer propeller which has both good wear resistance and good resistance to mechanical stresses.
To achieve this objective, the present invention provides a mixer propeller of the type described in the preamble which is characterized in that each blade is a bimetallic foundry element the major part of the leading edge of which is constituted by an insert made of a material having good wear resistance and which is supported by a more ductile base alloy, the connection between the insert and the base alloy being a mechanical connection ensured by crimping the insert into the base metal.
Each insert preferably comprises an elongated curved body the concave side of which is extended over the entire length by a narrower core penetrating into the base alloy, said core having over its entire length a series of perforations through which extends said second alloy.
The insert can be made of martensitic steel with a hardness between 50 and 55 Rc while the base alloy can be a stainless steel with a hardness between 25 and 30 Rc.
Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description of a preferred embodiment presented below, by way of
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for illustration, with reference to the appended Figures in which: - Figure 1 shows an overall view of a mixer propeller according to the present invention; - Figure 2 shows a side view of an insert of a mixer blade, Figures 2a, 2b and 2c being cross sections at different locations in Figure 2; - Figure 3 shows a longitudinal section through a blade and - Figure 4 shows an enlarged section through a blade along the section plane IV-IV of Figure 3.
The mixer propeller 10 shown in FIG. 1 consists of a series of blades 12 which wind in a spiral around a hub 14 which is carried by an axis of rotation not shown to rotate in the direction represented by the arrow in FIG. 1. Each blade 12 has a leading edge 16 which scrapes a perforated plate through which the pulp of the paper pulp is forced. It is therefore this leading edge 16 which is subjected to the greatest wear by abrasion in contact with the solid waste and contaminants present in the pulp.
To improve wear resistance while preserving sufficient ductility to guarantee good resistance to mechanical stresses, the invention proposes bimetallic or composite blades whose leading edge 16 is formed by an insert with high hardness and good resistance. to wear.
Such an insert is shown at 18 in FIG. 2. This insert comprises an elongated curved body 20 whose convex dorsal face 26 is intended to form the leading edge 16 of the blade 12. On the concave ventral face of the body 20 is finds a thinner core 22 extending from the middle region of the body 20. This core
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22 has perforations 24 over its entire length which pass through the entire thickness of the core 22.
The insert 18 is poured into a suitable mold. It is made of martensitic steel and its hardness after quenching and tempering is around 50 to 55 Rc. Its high chromium content gives it good resistance to corrosion and abrasion.
The inserts 18 intended for the different blades 12 of the propeller are arranged in a mold with complementary shapes of the propeller 12 and are fixed there temporarily, for example by gluing. The base alloy 28 is then poured in to form the propeller 12. This alloy can be made of stainless steel, for example of the UNSJ 91540 type, the hardness after quenching and tempering is relatively low, from from 25 to 30 Rc.
During this casting of the base alloy 28, the latter partially coats the inserts 18, the body 22 of which will form a large part of the leading edge 16 of each blade, as shown in FIG. 3.
During this casting of the base alloy 28, the latter more particularly coats the entire core 22 of each insert and forms bridges through the various perforations 24 as shown in FIG. 4 to establish a rigid mechanical connection with each insert. This connection is further strengthened during the cooling and shrinking of the base alloy which thus forms an optimal crimp between the insert and the rest of the blade.
Instead of completely casting the propeller, it is also possible to separately pour the different blades 12 and then assemble them to the central hub 14 by welding. This has the advantage, in the event of wear of the blades, of being able to recover the hub, the manufacturing cost of which is relatively high in
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due to the machining required to mount it on a drive shaft.