Brevet FR2028559A1 — publié le 19701009

i 2028559 La présente invention concerne une installation destinée à préparer, par mélange et (ou) homogénéisation par exemple, des matières parmi lesquelles le composant principal au moins est plastique, cette installation comprenant un réservoir, un organe 5 de mélange, et une pompe pour évacuer hors du réservoir la matière après préparation- On a employé de telles installations, non seulement pour effectuer des mélanges et des homogénéisations, par exemple pour préparer des émulsions ou bien pour rendre des liquides et des 10 émulsions pâteux à l'aide de poudres, par ëxemple pour fabriquer des mastics, des pâtes dentifrices, etc... Dans les installations déjà prévues pour de telles applications, on emploie des dispositifs rotatifs de brassage, qui sont habituellement entraînés d'en haut par l'arbre d'un moteur élec-15 trique, et qui pénètrent dans le réservoir. Quand il s'agit de réservoirs sous vide, les organes rotatifs de mélange nécessitent des passages de l'arbre moteur étanches â la pression à travers la paroi. Quand il s'agit d'un dégazage sous vide,.les organes rotatifs de mélange renvoient fréquemment des bulles de gaz dans la 20 matière qui doit être dégazée, ce qui augmente la durée du dégazage. Un entraînement par moteur électrique nécessite habituellement un. mécanisme réducteur. Certaines applications nécessitent des moteurs anti-déflagrants, ce qui accroît encore le prix de construction. 25 On connaît également une installation de soutirage comportant sous les réservoirs une pompe à excentrique et à vis tangente, et dans laquelle la vis tangente se trouve à l'extrémité inférieure de l'arbre d'un agitateur à ailettes. L'arbre est entraîné par un moteur électrique, par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur 30 réglable. Cette installation également présente les difficultés précitées, qui résultent de l'emploi d'agitateurs rotatifs. La présente invention a pour but de réaliser -une installation du genre indiqué en premier lieu, de façon qu'on puisse renoncer à l'entraînement électrique et qu'on puisse réaliser de meilleures 35 préparations qu'avec les installations déjà connues. Suivant la présente invention, on obtient ce résultat en installant dans le réservoir une barre qui peut être entraînée suivant un mouvement alternatif, qui est installée verticalement ou au moins avec une forte inclinaison vers le bas, et qui porte un 40 organe de mélange plongeant dans la matière au moins pendant une 70 01776 2 2028559 partie de la course de la barre et est constitué par une ou plusieurs pièces partant de la barre (disques par exemple), ainsi qu'un piston de pompe qui est fixé â son extrémité inférieure, qui peut se déplacer dans le cylindre de pompé pénétrant dans "le ré-5 servoir atqui, quand il se trouve à son point mort supérieur, ouvre au moins une ouverture d'admission qui relie l'intérieur du réservoir avec l'intérieur du cylindre de pompe» Dans une installation ainsi conformée, l'agitation de la matière qui est nécessaire à la préparation est produite non pas par 10 des bras agitateurs, mais par un organe de mélange pouvant s'élé-ver et s'abaisser, et qui produit un brassage plus intense que des bras rotatifs de même forme. Des états stationnaires, dans la matière ne peuvent pas se produire, comme c'est le cas avec des agitateurs rotatifs. A l'aide du piston de pompe, on peut expulser la 15 matière en dehors du réservoir après homogénéisation, même quand ce réservoir est sous vide. Il n'y a donc pas besoin de casser le vide pour évacuer du réservoir la matière qui a été préparée et dégazêe. On évite ainsi qu'une matière déjà dégazée absorbe de nouveau les gaz provenant de l'aération. On peut réaliser de façon 20 simple le mouvement alternatif à.l'aide d'un cylindre â fluide sous pression et à double effet, en reliant la barre à mouvement alternatif au piston d'un tel cylindre. Xe cylindre peut être commandé pneumatiquement ou hydrauliquement. Un tel système de commande est extrêmement robuste et économique. On peut également 25 l'employer quand il y a danger d'explosion. Suivant un développement avantageux de la présente invention, le piston de pompe peut être traversé à travers des perforations, et l'on prévoit un conduit de retour qui ramène sur le piston, à l'intérieur du réservoir, la matière qui est sortie par les perfo-30 rations. Le conduit de retour peut être constitué par un passage , qui est de préférence un passage central intérieur à la barre à mouvement alternatif. Les perforations peuvent se trouver dans une plaque, qui constitue la face frontale du piston. Avec la barre à mouvement alternatif, la matière qui doit être préparée circule en 35 circuit fermé en passant par le conduit de retour, quand elle n'est pas prélevée dans le réservoir; Le conduit de retour débouche avantageusement dans le réservoir par l'intermédiaire d'au moins une soupape de surpression. Cette admission est avantageusement constituée par dès tuyères qui 40 éjectent la matière de préférence avec une composante tàngentielle, 70 01776 3 2028559 sur la surface libre de cette matière. La composante tangentielle du jet fait tourner la barre par la réaction_de ce jet, ce qui améliore l'uniformité de la répartition, et par suite également l'uniformité du brassage, et de. plus évacue les résidus éventuels.. 5 D'autres détails et particularités de la présente invention ressortiront des revendications et de la description suivante qui concerne un exemple de réalisation et qui se réfère aux figures jointes dans lesquelles : La figure 1 représente schématiquement une coupe axiale d'une 10 installation de préparation conforme â la présente invention, dans laquelle la barre à mouvement alternatif se trouve dans sa course ascendante; La figure 2 représente une coupe correspondante, mais dans laquelle la barre se trouve à son point mort supérieur; 15 La figure 3 est une coupe suivant la droite III - III de la figure 1. Les organes principaux de l'installation sont un réservoir 1, une barre 2 qui peut être entraînée en un mouvement alternatif par un cylindre 3 à fluide sous pression et à double effet, un piston 20 de pompe 4 qui est installé à l'extrémité inférieure de la barre 2 et qui peut se déplacer dans Tin cylindre de pompe 5, et un organe de mélange 6 en forme de disque. On décrira plus exactement ci-après ces organes ainsi que d'autres, et la façon dont ils fonctionnent. 25 Le réservoir 1 comporte une partie cylindrique supérieure 7 raccordée à sa base à une partie tîonconique Ô, qui se raccorde elle-même à une partie cylindrique 9 dont le diamètre est très inférieur au diamètre de la partie cylindrique 7» Le réservoir 1 est fermé en haut par un couvercle 10 qui est étanche au vide. Ce cou-30 vercle 10 porte un couvercle plus petit 12 qui peut être facilemait enlevé et qui sert à fermer l'ouverture de remplissage. Une tubulure d'aspiration 11 qui sert à connecter une pompe à vide se trouve près de l'extrémité supérieure du réservoir. Le réservoir est supporté par des consoles 41 et 42. 35 La barre 2 est reliée à son extrémité supérieure à un piston 13 qui peut se déplacer dans le cyliiidre 14 de l'ensemble piston-cylindre 3 à fluide sous pression et à double effet, et qui est en contact étanche avec la paroi intérieure du cylindre. En admettant le fluide sous pression de façon alternée, par exemple en admet-40 tant alternativement de l'air comprimé dans les conduits 15 et 16, 70 01776 4 2028559 on peut imprimer un mouvement alternatif au piston 13et par suite également à la "barre 2. Le piston 4 comprend une partie supérieure 17 en forme de cloche, et une plaque 10 qui est installée sur la face frontale et 5 qui comporte des perforations 19. Un passage 21 part du compartiment 20 délimité par la plaque perforée lé et s'étend à l'intérieur de la barre 2. Quatre conduits 22a à 22d partent du passage 21 (voir fig. 3). Une soupape 23 est prévue dans chacun de ces conduits. Ceux-ci se terminent par des tuyères 24 dirigées tangen-10 tiellement comme on le voit sur la figure 3. De plus ces tuyères descendent légèrement, ce qu'on peut voir par le jet de la figure 1. Le diamètre extérieur du piston 4 est inférieur au diamètre intérieur du cylindre 5, si bien qu'il existe un certain jeu entre la surface latérale du piston et la surface intérieure du cylindre. 15 L'extrémité inférieure du cylindre de pompe 5 est fermée par une plaque perforée 25, dont on voit les perforations en 26. Un ensemble de quatre ouvertures d'admission 27 est prévu dans la partie supérieure du cylindre 5. Ces ouvertures relient l'intérieur du cylindre de pompe 5 avec l'intérieur du réservoir 1. 20 Le réservoir 1 est fermé en bas par un couvercle 2& qui porte un tube de raccordement 29. Une soupape 30 est installée sur le tube de raccordement 29. L'organe de mélange 6 est constitué par un disque dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du réservoir 7, si 25 bien qu'il subsista un large jeu 34 entre le bord extérieur du disque et la paroi intérieure du réservoir. On peut prévoir également plusieurs disques installés les uns au-dessus des autres. L'installation de la présente invention fonctionne de la façon suivante : 30 Lors de la mise en marche, on commence par introduire dans le réservoir 1 une quantité de matière à préparer" 36 qui permet de remplir le réservoir à peu près à moitié, c'est-à-dire jusqu'au niveau 37. S'il s'agit d'une matière qui doit être également dégazée, le réservoir est connecté à une pompe à vide par l'intermé-35 diaire du conduit d'aspiration 11. L'aspiration des gaz est indiquée par le tracé pointillé 3$. Quand on envoie alternativement de l'air comprimé, ou de l'huile sous pression, sur les deux faces du piston 13, la barre 2 effectue un mouvement alternatif. Ce mode d'entraînement évite 40 les efforts excessifs dans les divers organes, car la pression 70 01776 5 2028559 prévue du fluide moteur limite convenablement les forces d'entraînement» Sur la figure 1, la barre 2 se trouve dans sa course descendante, ce qui est indiqué par la flèche 39. Le disque 6 est poussé dans la matière 36 si bien que celle-ci s'écoule sur ses 5 bords comme l'indiquent les flèches 40. Si la soupape 30 est fermée, la matière qui se trouve sous le piston 4 est poussée dans les perforations 19 et s'élève dans le conduit 21. A partir du conduit 21, la matière sous pression aboutit au tuyères 24 par les conduits 22a à 22d et par les soupapes de surpression 23. La ma-10 tière est ensuite éjectée par ces tuyères. La matière, est homogénéisée au passage des soupapes de surpression. L'effet de réaction produit sur la barre 2 un couple de rotation, si bien que cette barre tourne. Cela a pour effet d'entraîner par lavage les résidus de matière de charge qui adhèrent contre la paroi du réser-15 voir de mélange. Une partie de la matière qui se trouve sous le piston 4 est également refoulée dans l'intervalle 35 compris entre le piston et le cylindre de pompe 5, et cette matière passe ainsi dans la quantité de réserve située au-dessus du piston. La figure 2 représente l'installation au point mort supérieur. 20 On voit également sur cette figure que le disque 6 est sorti de la matière 36. Au point mort supérieur, le piston 4 occupe une position plus élevée que les ouvertures d'admission 27* Sous l'effet de la pesanteur, éventuellement majorée par une surpression agissant au-dessus du niveau 37, la matière 36 peut ainsi sîécouler 25 dans le cylindre. Quand le disque 6 sort de la matière 36, il peut entraîner un peu de cette matière, ce qui accroît encore la surface de celle-ci, et par suite est avantageux pour le dégazage. Les lignes pointillées indiquent comment le gaz est extrait de la matière. 30 Grâce au fonctionnement de l'organe de mélange en liaison avec l'organe d'entraînement, l'installation de préparation de la présente invention convient tout spécialement pour fabriquer des émulsions visqueuses, pour homogénéiser des préémulsions grossières, pour répartir finement des matières solides dans des liquides (par 35 exemple des pigments dans les peintures), pour mélanger et homogénéiser des masses plastiques, pour employer le vide dans le dégazage de ces masses et dans l'extraction dé certaines matières par aspiration à partir de masses du genre précité, pour employer la chaleur pour épaissir par vaporisation certaines matières à partir 40 des masses mélangées et homogénéisées, pour rendre pâteux certains 70 01776 6 2028559 liquides (émulsions par exemple) avec des poudres et; préparer des masses plastiques (par exemple mastic, pâtes dentifrices, etc.). En liaison avec d'autres organes, la présente installation de préparation convient également pour déverser les milieux précités dais 5 des moules ou récipients après préparation. 70 01776 7 2028559 REVENDICATIONS 1) Installation destinée à préparer, par exemple de mélanger et (ou bien) homogénéiser, des matières dont au moins les composants principaux sont plastiques, cette installation comprenant un 5 réservoir, un organe de mélange et une pompe pour évacuer du réservoir les matières qui ont été préparées, et étant caractérisée par le fait qu'on prévoit dans le réservoir 1 une barre 2 qui est verticale ou au moins fortement inclinée vers le bas et peut être entraînée en un mouvement alternatif, et qui porte un organe de mé- 10 lange 6 plongeant dans la matière 36 au moins pendant une partie de la course de la barre, constitué par une ou plusieurs pièces partant de la barre 2, disques par exemple, et portant également à son extrémité inférieure un piston de pompe 4 qui peut se déplacer dans xin cylindre de pompe 5 pénétrant dans le réservoir 1 et qui, 15 à son point mort supérieur, ouvre au moins une ouverture d'admis-. sion 27 reliant l'intérieur du réservoir avec ^intérieur du cylindre de pompe 5. 2) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que la barre 2 a un mouvement alternatif, est liée au 20 piston 13 d'un cylindre 3 à fluide sous pression et à double effet. 3) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que le piston de pompe 4 peut être traversé à travers des perforations 19 situées dans un plateau 10, et qu*on prévoit un conduit de retour, par exemple un passage central 21 dans la 25 barre 2, qui ramène dans l'espace situé au-dessus du piston 4 la matière qui a traversé les perforations 19. 4) Installation conforme à la revendication 3, caractérisée par le fait que le conduit de retour 21 débouche dans le réservoir 1 à travers au moins une soupape de surpression 23. 30 5) Installation conforme à la revendication 3, caractérisée par le fait que le conduit de retour 21 débouche au-dessus du niveau 37 de la matière à l'intérieur du réservoir 1. 6) Installation conforme à la revendication 5, caractérisée par le fait que le conduit de retour 21 débouche dans le réservoir 35 1 par des tuyères 24 qui éjectent la matière de préférence avec une composante tangentielle et qui sont dirigées vers la surface libre 37 de la matière. 7) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que le .piston de pompe 4 se déplace dans le cylindre 40 de pompe 5 sans toucher ce dernier. 70 01776 8 2028559 S) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que l'organe de mélange 6 est constitué par au moins un disque, le bord extérieur du ou des disques étant séparé de la paroi intérieure du réservoir par un intervalle 34« 5 9) Installation conforme à la revendication &, caractérisée par le fait que le disque 6 qui constitue l'organe de mélange est perforéo 10) Installation conforme aux revendications 1 et 5, caractérisée par le fait que la course de la barre 2, la disposition de 10 l'organe de mélange 6 et la disposition des tuyères 24 sont accordées entre elles de façon que, pendant une course de la barre, l'organe de mélange 6 se déplace en partie en dehors de la matière - et que les tuyères 24 restent au moins momentanément au-éessus du niveau 37 de la matière. 15 11) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait qu'on prévoit à l'extrémité refoulement du cylindre de pompe 5 des perforations 26 qui sont aménagées par exemple dans une plaque 25. 12) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée 20 par le fait que le réservoir 1 est étanche au vide et comporte une tubulure de raccordement 11 servant à faire le vide dans ce réservoir.