Brevet FR2190505A1 — publié le 19740201

L'invention, concernant des dispositifs mélangeurs, est plus spécifiquement relative à des dispositifs statiques d'entremêlement de liquides et plus particulièrement à un dispositif statique servant à disperser et entremêler plusieurs courants d'un liquide parmi plusieurs courants d'un autre liquide tout en maintenant chaque courant d'un des liquides totalement séparé des courants de l'autre liquide jusqu'à ce que ces courants soient sortis du dispositif. les dispositifs mélangeurs statiques sont sans mouvement et sont donc capables d'éviter les inconvénients inhérents aux mélangeurs rotatifs et alternatifs. On connaît actuellement de nombreux dispositifs statiques servant à mélanger deux ou plusieurs courants de liquide. De nombreuses matières à durcissement spontané comme les résines d'époxyde doivent être mélangées à un catalyseur qui sert à amorcer ou à mettre en route le processus de durcissement spontané. La façon usuelle de mélanger ces matières et leurs catalyseurs est de réunir les ingrédients dans un réceptacle ou récipient "perdu", car lorsqu'on les mélange, les ingrédients commencent à se solidifier ou à durcir et deviennent rapidement impossibles à travailler. Ainsi, lorsqu'on mélange une matière à durcissement spontané et un catalyseur dans un dispositif mélangeur statique, si l'on ne peut pas retirer du dispositif la matière à durcissement spontané avant que cette matière ne durcisse, il faut effectuer le travail difficile qui consiste à nettoyer la chambre de mélange de cette matière peu maniable, avant que le dispositif ne puisse servir à nouveau. En conséquence, certains dispositifs mélangeurs statiques sont munis d'une chambre de mélange non récupérée. On a trouvé aussi que les dispositifs mélangeurs statiques connus ne sont pas entièrement satisfaisants quand on les utilise avec des matières très visqueuses avec des débits relativement faibles, particulièrement quand on ajoute une composition catalytique à un polymère de base et qu'au moins une des matières est relativement visqueuse. Etant donné que l'écoulement à travers les dispositifs mélangeurs statiques de la technique antérieure n'est Das comDlètement uniforme. il se Dro - -- l!écbulement duit des points morts dans des matières qui traversent le dispositif.Si du polymère durcit en ces points morts, il se produit une obstruction partielle de l'écoulement de matière à travers le mélangeur. I1 s'ensuit une restriction du volume de matière qui traverse le dispositif statique, et souvent aussi un mélange incomplet. De même, la plupart des dispositifs mélangeurs statiques antérieurs sont inefficaces lorsqu'il s'agit de mélanger des matières liquides dont les poids spécifiques sont très différents. Ces matières tendent à être non miscibles et, par gravité, elles se déposent à des niveaux séparés, ce qui nuit à l'effet de mélange causé par la division répétée des courants de matière dans le dispositif mélangeur statique. A nouveau, l'effet obtenu est un mélange incomplet des matières qui s'écoulent à travers le dispositif. Enfin, dans de nombreux dispositifs mélangeurs statiques de la technique antérieure, il est impossible d'obtenir un mélange complet sur un parcours de longueur relativement petite. Mais quand on allonge le parcours de mélange d'un tel dispositif, il se produit une chute de pression indésirable à la traversée du dispositif mélangeur. Aussi, l'un des buts de l'invention est-il de fournir un dispositif mélangeur statique qui élimine les inconvénients susdits, inhérents aux dispositifs antérieurs de ce type. Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir un moyen pour mélanger deux ou plusieurs matières liquides à l'aide d'un dispositif statique extrêmement peu encombrant qui nécessite le minimum de nettoyage après usage et qui assure le mélange très homogène des matières liquides, quelles que soient leurs caractéristiques. Compte tenu de ces buts et pour d'autres buts encore, on a trouvé que l'on peut éliminer les inconvénients susdits, inhérents aux dispositifs mélangeurs statiques antérieurs, en prévoyant un dispositif statique servant à disperser plusieurs courants d'un liquide parmi'plusieurs courants d'un autre liquide tout en maintenant chaque courant d'un desliquides totalement séparé des courants de l'autre liquide jusqu'à ce que ces courants sortent du dispositif. le dispositif statique comprend une enveloppe percée d'un premier conduit ramifié qui commence par un premier orifice d'entrée de l'enveloppe et se termine par plusieurs premiers orifices de sortie de celle-ci, et d'un deuxième conduit ramifié, totalement dépourvu de communication avec le premier et qui commence par un deuxième orifice d'entrée de l'enveloppe et se termine par plusieurs deuxièmes orifices d'entrée de celle-ci, ces deuxièmes orifices de sortie étant entremplés avec les premiers orifices de sortie.De préférence, l'enveloppe' comprend plusieurs plaques alignées percées d'ouvertures alignées prédéterminées et/ou munies de gorges qui forment les conduits ci-dessus. les multiples courants entremeés qui sortent du dispositif de l'invention peuvent être envoyés à travers une buse fixée à l'enveloppe de celui-ci, si on le désire, et les premiers et deuxièmes orifices de sortie peuvent avoir toute forme et dtre entremêlés en toute configuration désirée. D'autres buts de l'invention et avantages correspondants seront plus faciles à comprendre pour l'homme de l'art grâce à la description détaillée ci-après, considérée parallèlement aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mode d'exécution représentatif de l'invention; - les figures 2, 4, 6, 8 et 10 sont des vues en plan, prises du dessus, de plaques qui bonstituent un mode d'exécution préféré de l'invention; - les figures 3, 5, 7,9 et il montrent, en élévation, les plaques respectives des figures 2, 4, 6,8 et 10; - la figure 12 est une vue isométrique des plaques représentées par les figures 2 à 11, lorsqu'elles sont assemblées sous la forme d'une enveloppe unitaire; et - la figure 13 est une vue latérale d'un autre mode d'exécution de l'invention. Sur toutes les figures, les mimes références désignent des pièces semblables ou correspondantes. Sur la figure 1, un mode d'exécution représentatif du dispositif statique de l'invention est indiqué de façon générale par 10. Le dispositif statique 10 comprend une enveloppe 11 percée d'un premier conduit ramifié qui commence par un premier orifice d'entrée 13 de l'enveloppe 11 et se termine par plusieurs premiers orifices de sortie 17 de l'enveloppe 11. Un deuxième conduit ramifié, traversant l'enveloppe 11 et totalement dépourvu de communication avec le premier conduit qui traverse celle-ci, commence par un deuxième orifice d'entrée 15 de l'enveloppe 11 et se termine par plusieurs deuxièmes orifices de sortie 19 de l'enveloppe 11. Les deuxièmes orifices de sortie 19 sont entremêlés avec les premiers orifices de sortie 17. le premier et le deuxième conduit du dispositif 10 ne se ramifient pas nécessairement selon une progression arithmétique ou géométrique, mais plutôt de la façon désirée. Sur la figure 1, on voit qu'un premier liquide représenté par le bloc 1 entre dans le premier conduit ramifié du dispositif statique 10, par le premier orifice d'entrée 13. le liquide 1, arrivant normalement sous pression au dispositif statique 10, passe alors par le premier conduit ramifié et sort du dispositif 10 par les premiers orifices de sortie 17. Pour plus de clarté, le premier orifice d'entrée 17 et les orifices de sortie 17 sont granités sur la figure 1. Un deuxième liquide est aussi indiqué sur la figure 1 par le bloc 2 et on voit qu'il entre dans le deuxième conduit ramifié du dispositif statique 10 par le deuxième orifice d'entrée 15. le fluide 2, qui est aussi amené normalement sous pression au dispositif statique 10, s'écoule alors par le deuxième conduit ramifié et sort du dispositif statique 10 par les deu xièmes orifices de sortie 19. Etant donné que les deux conduits ramifiés traversant le dispositif statique 10 sont sans communication entre eux sur toute leur longueur, le liquide 1 et le liquide 2 sortent des orifices de sortie 17 et 19 entremêlés, mais totalement séparés l'un de l'autre. I1 est évident, par ce qui précède, que les multiples courants entremêlés qui sortent du dispositif statique selon l'invention forment un liquide fortement mélangé lorsque ces oourants sont dirigés vers un moule ou un autre récipient approprié. En outre, il est entendu que, bien que l'on n'ait représenté que deux liquides passant par les deux conduits ramifiés du dispositif statique 10 de la figure 1, on pourrait en faire passer davantage par un nombre correspondant de conduits ramifiés dans le dispositif statique selon l'invention. De même, les orifices de sortie 17 et 19 sont représentés sur la figure 1 sous la forme de cercles, mais il est entendu que les orifices de sortie du dispositif statique 10 peuvent avoir toute forme ou configuration désirée.En outre, bien que l'on ait repré- senté chaque orifice de sortie 19 entouré de quatre orifices de sortie 1 7 sur la figure 1, il est entendu que les orifices de sortie du dispositif statique 10 peuvent Btre placés en n'importe quelle position et disposés en toute configuration désirée. Ainsi, en choisissant soigneusement la forme, I'entremêle- ment et les emplacements des orifices de sortie du dispositif statique 10, on peut obtenir avec le dispositif un débit de sortie très homogène pour diverses combinaisons des liquides à mélanger. le dispositif statique de l'invention peut être fabriqué d'une seule pièce Si l'on utilise par exemple des moules de sable, mais on peut avantageusement le fabriquer en assemblant des plaques multiples avec l'alignement désiré. les figures 2 à 11 montrent, vues en plan et en élévation, cinq plaques que l'on peut assembler pour former un mdde d'exécution préférentiel de l'invention. La figure 12 illustre l'assemblage des plaques représentées par les figures 2 à 11. Les figures 2 et 3 montrent une plaque d'une seule pièce 20 munie d'orifices 13 et 15 et percée de passages 27 et 25. les figures 4 et 5 montrent une plaque 40 présentant un large passage 43 de forme irrégulière et un autre passage 45. les figures 6 et 7 montrent une plaque 60 percée de dix-neuf passages, chacun de meme longueur et de même diamètre, dont l'un est marqué 63 à titre d'exemple, et d'un autre passage 65. les figures 8 et 9 montrent une plaque 80 percée de dix-neuf ouvertures identiques aux ouvertures 63, et dont l'une est désignée par 83 à titre d'exemple. Pour plus de clarté, on n'a représenté sur la figure 9 que deux des ouvertures 83. La plaque 80 présente aussi cinq gorges parallèles 85 creusées dans sa surface antérieure et communiquant entre elles par une gorge transversale 87. Chacune des gorges parallèles 85 présente sept passages identiques dont l'un est appelé 95, qui s'ouvrent dans les gorges 85 et traversent le reste de la plaque 80. les figures 10 et 11 montrent une plaque 100 percée de passages sinueux dont l'un est appelé 103 et de trente-cinq passages identiques aux passages 95 et dont l'un est appelé 105. les passages 105 sont entremêlés avec les passages 103 et'pra- tiquement inclus dans ceux-ci. Quand les plaques 20, 40, 60, 80 et 100 sont assemblées comme le montre la figure 12, c'est-à-dire quand l'avant de chaque plaque est juxtaposé à l'arrière de la plaque précédente, ces plaques alignées forment une enveloppe 120 d'un dispositif statique selon l'invention. Un premier conduit ramifié traversant l'enveloppe 120 commence par le premier orifice d'entrée 13 de la plaque 20 et se termine par les premiers orifices de sortie multiples 107 de la plaque 100. le premier conduit ramifié de l'enveloppe 120 est formé par les passages 23, 43, 63, 83 et 103, qu'on voit surtout en examinant les figures 3, 5, 7, 9 et 11.L'emplacement de chacun des passages susdits dans leurs plaques respectives est tel que lorsque les plaques 20, 40, 60, 80 et 100 sont alignées comme le montre la figure 12, ces passages communiquent entre eux et forment un seul conduit ramifié qui traverse l'enveloppe 120. Un deuxième conduit ramifié traversant l'enveloppe 120 commence par l'orifice d'entrée 15 de la plaque 20 et se termine par les orifices de sortie 105 de la plaque 100. Le deuxième conduit ramifié traversant l'enveloppe 120 comprend des passages 25, 45, 65, 85, 95 et 105 comme on le voit surtout en examinant les figures 3, 5, 7, 9 et 11. les passages susdits sont placés, dans leurs plaques respectives, de façon telle que lorsque les plaques sont alignées comme le montre la figure 12, les passages communiquent entre eux et forment un seul conduit ramifié continu traversant l'enveloppe 120. les premier et deuxième conduits ramifiés traversant l'enveloppe 120 sont sans communication entre eux sur toute leur longueur et les orifices de sortie 105 du deuxième conduit ramifié sont entremêlés avec les orifices de sortie 103 du premier conduit ramifié. les plaques peuvent être formées en toute matière désirée, mais si les plaques sont en résine synthétique moulée, on peut réduire fortement le coût de la fabrication. les résines synthétiques utilisables comprennent les polyamides, polycarbonates, polyéthers, chlorures de polyvinyle résistant à la chaleur, résines phénoliques, époxydes et polyesters non saturés. On a dit que le dispositif statique représenté sur la figure 12 comprenait cinq plaques, mais il est évident pour l'homme de l'art que les plaques adjacentes peuvent être moulées deux à deux en une seule opération, de sorte qu'une seule plaque remplace deux des plaques ici représentées. Par exemple, les plaques 20 et 40 pourraient former une seule plaques, ainsi que les plaques 60 et 80. En outre, une troisième plaque pourrait comprendre sur sa surface antérieure la plaque 100 et sur sa surface postérieure une configuration identique à celle de la plaque 100, mais de dimensions réduites. Ainsi, le dispositif statique représenté sur la figure 12 peut être formé de trois plaques seulement.Un dispositif statique comprenant trois plaques comme celles que l'on vient de décrire et mesurant 3,8 x 2,9 X 0,25 cm (respectivement en longueur, en largeur et en épaisseur), fournit un débit de sortie très homogène quand on fait passer deux liquides au travers. Le dispositif statique représenté sur la figure 12 peut entre assemblé par des boulons de serrage appropriés si on le désire. Chaque plaque élémentaire formant l'enveloppe 120 peut être munie d'ouvertures appropriées pour recevoir ces boulons de serrage. Toutefois, on peut coller chimiquement entre elles les plaques qui forment le dispositif statique de la figure 12, Si on le préfère. les dispositifs statiques représentés par les figures 1 et 12 sont tous deux percés d'un premier et d'un deuxième conduit ramifié dont les extrémités d'origine sont extérieures à l'enveloppe et qui pénètrent dans l'enveloppe par la même paroi. L'homme de l'art verra facilement que dans les dispositifs des figures 1 et 12, l'extrémité d'origine des premier et deuxième conduits ramifiés peut se trouver dans une surface extérieure de l'enveloppe. D'autre part, comme il est représenté pour le dispositif statique 130 de la figure 13, les premier et deuxième conduits ramifiés du dispositif statique peuvent partir des parois différentes de l'enveloppe.De même, si l'on a représenté chacun des orifices de sortie du dispositif statique de l'invention dans la même paroi de l'enveloppe, lthomme de l'art verra facilement que les orifices de sortie peuvent être placés dans plus d'une paroi de l'enveloppe. Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire de faire passer par une buse les courants de liquide qui sortent des dispositifs statiques de l'invention, mais un dispositif statique de ce genre est représenté sur la figure 13 avec une buse 134 fixée à l'enveloppe et incluant les premiers et deuxièmes orifices de sortie de celle-ci. L'homme de l'art verra facilement que le dispositif statique de l'invention n'a pas besoin de nettoyage aussi longtemps qu'il s'agit de mélanger les mêmes matières, puisque les matié- res à mélanger ne sont pas mises en contact entre elles à l'intérieur du dispositif. Quand on désire utiliser le dispositif avec un autre choix de matières, on peut le nettoyer simplement en rinçant les premier et deuxième conduits ramifiés. En outre, il est évident que les inconvénients susdits, liés aux points morts de l'écoulement de la matière et à la non miscibilité des matières, sont éliminés dans le dispositif statique de l'invention, car les matières à mélanger ne sont pas mises en contact entre elles pendant qu'elles se trouvent à l'intérieur du dispositif. Enfin, on a montré que le dispositif statique de l'invention peut Outre fabriqué sous une forme très peu encombrante. On a décrit l'invention ci-dessus de façon détaillée et illustré la façon dont elle peut être mise en pratique; il est évident pour l'homme de l'art que l'on peut apporter d'innombrables variantes, applications, modifications et extensions aux principes fondamentaux dont il s'agit, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS Dispositif statique servant à entremêler plusieurs courants d'un liquide parmi plusieurs courants d'un autre liquide tout en maintenant chaque courant d'un des fluides totalement séparé des courants de l'autre liquide à l'intérieur du dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend : une enveloppe; un premier conduit ramifié traversant l'enveloppe, commençant par un premier orifice d'entrée de l'enveloppe et se terminant par plusieurs premiers orifices de sortie de l'enveloppe; un deuxième conduit ramifié traversant l'enveloppe, totalement dépourvu de communication avec le premier conduit, commençant par un deuxième orifice d'entrée de l'enveloppe et se terminant par plusieurs deuxièmes orifices de sortie de l'enveloppe, ces deuxièmes orifices de sortie étant entremêlés avec les premiers orifices de sortie. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel plusieurs des premiers orifices de sortie entourent pratiquement chacun des deuxièmes orifices de sortie. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième conduits partent de la même paroi de l'enveloppe. 4 Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chacun des premier et deuxième conduits part d'une paroi différente de l'enveloppe. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'extrémité d'origine des premier et deuxième conduits ramifiés est extérieure à l'enveloppe. 6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les premiers et deuxièmes orifices de sortie sont tous situés dans la même paroi de l'enveloppe. 7. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une buse fixée à l'enveloppe et entourant les premiers et deuxièmes orifices de sortie. 8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel 11 enveloppe comprend plusieurs plaques alignées.