Brevet FR2182593A1 — publié le 19731214

La présente invention se rapporte à un agitateur et à un appareil pour agiter des suspensions, et à un procédé pour maintenir sensiblement uniforme une suspension de particules de matière solide dans un liquide et, plus parti culièrement, pour agiter des suspensions du type utilisé dans la fabrication d'articles réfractaires. On fabrique souvent les articles ré face taires par des procédés impliquant 1 'utilisai d'une suspension contenant un réfractaire finement divisé et un liant. Par exemple, dans le procédé T,à cire perdues pour produire des moules à enveloppe réfractaire devant être utilisés dans la coulée des métaux, on prépare d'abord un modèle à jeter après usage de la forme désirée pour la pièce coulée finale, et lton forme une enveloppe réfractaire relativement mince autour du modèle en plongeant ce dernier dans un récipient dont le haut est ouvert, destiné à retenir la suspension. On retire alors normalement le modèle de la suspension, on l'enduit d'une couche de plâtre, puis lton gélifie cette couche.On répète alors plusieurs fois ces opérations d'immersion, d'enduction de plâtre et de gélification. Il est, bien entendu, désirable d'immerger le modèle dans une suspension homogène de matière réfractaire. Cependant, Si l'on agite ces suspensions, pour les maintenir homogènes, avec des agitateurs classiques du type à hélice, à turbine, à pales ou à roue rotative, on peut donner lieu à des problèmes tels que l'introduction de bulles d'air dans la suspension par formation de tourbillons, ce qui aboutit à des pièces coulées de basse qualité et à l'augmentation de la température de la suspension, à cause de la transformation de l'énergie mécanique en chaleur. L'invention remédie à ces problèmes ou les réduit. L'invention a pour objet un appareil comprenant un récipient dont le haut est ouvert, contenant un agitateur qui comprend une plaque comportant un ensemble de soupape, ladite plaque étant montée de façon à pouvoir effectuer un mouvement oscillatoire dans une direction présentant au moins une composante perpendiculaire à l'une de ses faces principales, ensemble de soupape étant agencé pour se fermer lorsque la plaque se déplace dans un sens et pour s'ouvrir lorsqu'elle se déplace dans le sens opposé, la dimension et la forme du réci pient et la disposition de l'agitateur étant telles qu'au moins dans une direction, le bord de la plaque soit écarté de la paroi du récipient. Selon un procédé préféré pour faire fonctionner l'agitateur, la plaque est disposée en position sensiblement horizontale et elle se déplace verticalement, et l'ensemble de soupape est agencé pour s'ouvrir lorsque la plaque descend et pour se fermer lorsque la plaque monte. L'invention a également pour objet un procédé pour agiter une suspension tout en évitant que des bulles d'air ne s'y introduisent, selon lequel on utilise un appareil du type défini ci-dessus et l'on ajuste l'amplitude du mouvement de va-et-vient de la plaque de l'agitateur et le niveau de la suspension dans le récipient de façon que, pendant l'agitation, la plaque reste à tout instant au-dessous de la surface de la suspension ; elle a également pour objet un procédé d'enduction d'un modèle lors de la production d'un moule céramique, selon lequel on agite une suspension co;tformément au procédé précité, ladite suspension étant constituée d'un réfractaire finement divisé dans un liant, on utilise un appareil dans lequel l'écartement entre le bord de la plaque et la paroi du récipient est aJusté de façon à assurer la formation d'une zone de la suspension dans laquelle le modèle peut être immergé sans toucher l'agitateur, et on immerge le modèle dans ladite zone. Pour que l'agitateur fcnctionne de façon efficace, l'aire effective de la section transversale de la plaque pendant la course "ouverte" de l'agitateur doit être égale au minimum compatible avec une résistance mécanique appropriée, c'est-à-dire que l'aire de l'ensemble de soupape représente, de préférence, une forte proportion de l'aire de la section transversale de la plaque lorsqu'elle est "fermée". Cela assure une faible résistance au déplacement de l'agitateur à travers la suspension pendant la course ouvert, et cela évite également la présence d'une zone importante disponible pour l'accumulation de sédiments. La plaque est, en général, circulaire, mais différentes formes sont possibles et la forme ntest pas fondamentale pourvu que la plaque présente une aire suffisante pour déplacer une masse de suspension importante.Selon le procédé préféré dans lequel la plaque est disposée en position sensiblement horizontale et se déplace verticalement, ladite plaque soulève la suspension au-dessus d'elle en direction ascendante et entratne de la suspension derrière elle. Cette caractéristique est utile pour tous les types de suspension, et elle est particulièrement avantageuse pour empêcher la formation de sédiments lorsqu'on utilise des matières de charge lourdes, par exemple de la poudre de zircon. L'ensemble de soupape peut être constitué, par exemple, par des soupapes à battant, des soupapes à disques, à sphères ou champignon lorsque les ouvertures sont circulaires ou, par exemple, des soupapes à battant ou des volets à charnière pour des ouvertures elliptiques, carrées ou rectangulaires. Il est préférable que l'organe de fermeture de la soupape soit constitué par une matière présentant une densité ne dépassant que légèrement celle de la suspension, de façon que la soupape s'ouvre facilement lorsque l'agitateur descend dans la.suspension. On peut prévoir des butées pour empêcher l'organe de fermeture de trop s'ouvrir, et de facon que la soupape se ferme facilement dès que l'agitateur traverse en montant la suspension. Selon un mode d'exécution de l'invention, la plaque comporte plusieurs ouvertures à chaoune desquelles est associée une soupape sur la surface supérieure de la plaque. Un tel agitateur est, de préférence, adapté à tourner autour d'un axe vertical et la face inférieure de la plaque comporte une ou plusieurs lames de raclage, montées, par exemple, suivant un ou plusieurs rayons de ladite plaque. Cette rotation contribue au déplacement de la suspension, des sédiments ou de la matière agglomérée au fond du récipient. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, la plaque comporte une armature périphérique, tandis que sa zone principale est formée par au moins deux volets articulés autour d'axes disposés radialement par rapport à l'armature ou en travers de celle-ci. Par exemple, la plaque peut comporter une armature circulaire et deux volets semi-circulaires articulés autour d'un diamètre, au moins quatre, par exemple quatre à douze volets articulés autour de cordes parallèles du cercle, ou plusieurs volets en forme de secteurs articulés radialement. Les volets se chevauchent mutuellement et chevauchent l'armature en position fermée. Dans ce mode d'exécution également, on peut réaliser utilement la plaque de façon qu'elle soit rotative autour d'un axe vertical. Le mouvement de va-et-vient de l'agitateur peut être assuré par n'importe quels moyens appropriés. Par exemple, la plaque peut eAtre reliée, par l'intermédiaire d'une tige, à un cylindre pneumatique à double effet qui peut se trouver juste au-dessus de l'agitateur ou au voisinage de la paroi extérieure du récipient, et qui actionne l'agitateur par des organes de liaison appropriés. On peut réaliser cet agencement de façon que la tige soit rotative, lorsqu'il le faut. Le mécanisme de déplacement de l'agitateur peut tre complètement indépendant et séparé du récipient contenant la suspension, de sorte que l'on peut assez facilement remplacer un récipient par un autre. Il est préférable de réaliser l'agitateur de façon qu'il soit facile à détacher des moyens destinés à le déplacer. Le mouvement de va-et-vient,et le mouvement de rotation s'ilest prévu,sont suffisamment lents pour qu'il ne se dégage pas de quantité de chaleur appréciable, et il s'est avéré qu'une vitesse linéaire de 1,3 cm à 15 cm par seconde et une vitesse angulaire de 1 à 10 tours par minute donnent des résultats satisfaisants. Il est préférable que l'amplitude du mouvement de va-et-vient soit constante. Il est désirable que la longueur de la course de l'agitateur soit aussi grande que possible. Il est préférable que la plaque de l'agitateur aille presque jusqu'à la base du récipient, au point le plus bas de son déplacement,et les lames de raclage montées sous la plaque auront alors un effet de balayage en tournant au point le plus bas de la course. Il convient que la longueur de déplacement soit supérieure à la moitié de la profondeur de la suspension et il est préférable qu'elle soit supérieure aux trois quarts de la profondeur de la suspension. En tout cas, le point le plus haut de la course doit toujours être au-dessous de la surface de la suspension. Le haut du récipient contenant la suspension doit etre ouvert, au moins là où l'on doit immerger des modèles dans la suspension. Pour que le modèle immergé ne touche pas l'agitateur il doit y avoir au moins une zone de travail décalée d'un côté de la région où l'agitateur effectue des mouvements de va-et-vient. Il est clair que l'on peut utiliser des récipients présentant toute une variété de formes en section transversale. Comme forme simple appropriée il y a lieu de citer celle d'un récipient élliptique ou d'un récipient comportant des parois latérales parallèles allongées à extrémités semi-circulaires. Selon les dimensions relatives du récipient et de la plaque de l'agitateur, l'agitateur peut se trouver à une extrémité du récipient pour former une zone de travail unique, ou bien il peut se trouver au centre pour former une zone de travail de chaque côté. Il est clair que l'on peut utiliser l'appareil selon l'invention pour agiter n'importe quel liquide ou n'importe quelle suspension, dans n'importe quel récipient approprié. On pext futiliser, par exemple, pour agiter un mélange réactionnel chimique qui produit un précipité pendant la réaction, ou pour laver une matière solide ou un précipité dans un solvant. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif,Uont bien comprendre comment l'invention peut autre réalisée. Les figure 1 et 2 sont respectivement une coupe verticale et une vue en plan d'un appareil réalisé selon un premier mode d'exécution de l'invention. La figure 3 est une coupe de l'une des ouver tures de la plaque de l'agitateur. La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3. La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3. Les figures 6, 7 et 8 représentent, en plan, le contour de récipients appropriés pour l'appareil selon l'invention. La figure 9 est une vue en plan, en position fermée, d'un autre type d'agitateur destiné à être utilisé dans un appareil selon l'invention. Les figures 10 et il sont des coupes suivant la ligne A-A de l'agitateur représenté sur la figure 9, respectivement dans la position fermée et dans la position ouverte. L'appareil représenté sur les figures 1 à 5 comporte un récipient 10 dont le haut est ouvert, d'une forme ovale allongée, contenant une suspension 11. L'agitateur comprend une plaque circulaire 12 montée à l'extrémité inférieure d'une tige verticale 13 et perpendiculaire à celle-ci, ladite plaque présentant des ouvertures 14 comportant chacune un organe de fermeture conformé en disque 15. Une lame rectangulaire 16 est fixée à la face inférieure de la plaque 12, elle est dirigée suivant un rayon de ladite plaque 12 et elle Joue le rôle de racle. Sur la figure 1, l'agitateur est représenté avec les disques 15 en position de fermeture, ledit agitateur étant en mouvement vers le haut. Le rectangle en lignes mixtes représente une position appropriée de la plaque 12 lorsqu'elle parvient en haut de sa course.On peut immerger le modèle dans la suspension droite de l'agitateur sur les figures 1 et 2. Les figures 3 et 5 représentent un disque 15 en positif de fermeture, s'appuyant sur la périphérie d'une ouverture 14. Le disque 15 comporte deux bras 17 sur les cotés opposés de celui-ci, et les bras 17 sont ajustés librement dans des fentes 18 formées entre des organes de guidage 19 partant perpendiculairement de la plaque 12. Les organes de guidage sont réunis, à leur extrémités supérieures, par une pièce transversale (plaquette)20 qui limite le déplacement du disque 15. Sur la figure 5; la position du disque 15, lorsqu'il est en position d'ouverture, est représentée par des lignes mixtes. La plaquette 20, de section rectangulaire, est représentée sur les figures 3 et 5 comme étant fixée à la plaque 12. Les figures 6, 7 et 8 représentent deux récipients dont le haut est ouvert, convenant pour être utilisés dans le cadre de l'invention lorsqu'il faut deux, trois ou quatre positions de travail pour immerger les modèles. Une position préférée de fonctionnement de la plaque 12 est indiquée sur chaque figure. La plaque de l'agitateur représentée sur les figures 9, 10 et 11 comprend une armature périphérique 21 comportant une barre transversale 22 avec un bloc de support central 23 monté coulissant sur un arbre 24. L'armature fait corps avec des entretoises 25 qui la réunissent à un manchon cylindrique 26 monté sur l'arbre au-dessus du bloc de support. La plaque qui se trouve à l'intérieur de l'armature périphérique circulaire est formée par des volets à côtés parallèles 27 à 29 et 27' à 29', et deux volets en forme de segments 30 et 30', lesdits volets étant articulés sur des axes 31 qui sont parallèles à un diamètre de l'armature et dont les extrémités sont insérées dans les faces intérieures de l'armature. Dans la position fermée représentée sur les figures 9 et 10, le bord rectiligne extérieur de chacun des volets 27 à 29 et 27' à 29' chevauche le bord intérieur articulé du volet extérieur suivant, tandis que les bords arqués de tous les volets surplombent l'armature périphérique. r On prévoit des butées 32 pour fixer la position d'ouverture extrême des volets pendant une course descendante de l'agitateur, tandis que la section transversale incurvée des volets assure la rotation vers la position fermée au début d'une course ascendante. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Appareil qui comprend un récipient dont le haut est ouvert et qui contient un agitateur, caractérisé en ce que l'agitateur comprend une plaque comportant un ensemble de soupape, la plaque étant montée de façon à pouvoir effectuer un mouvement oscillatoire dans une direction dont au moins une composante est perpendiculaire à une face principale de la plaque, l'ensemble de soupape étant agencé pour se feuaer lorsque la plaque se déplace dans un sens et pour s!ouvrir lorsque la plaque se déplace dans le sens opposé, la dimension et la fortiie du récipient et la dispo position de l'agitateur étant telles que, dans une direction au moins, le bord de la plaque soit écarté de la paroi du récipient. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque est disposée pratiquement horinzontalement et se déplace verticalement, et en ce que l'ensemble de soupape est agencé pour s'ouvrir lorsque la plaque descend et pour se ferrtier lorsque la plaque monte. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque comporte plusieurs ouvertures à chacune desquelles est associée une soupape située sur la face su périeure de ladite plaque. 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'agitateur peut tourner autour d'un axe vertical, et en ce que la plaque comporte une ou plusieurs lames de raclage montée sur sa face inférieure. 5.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque comporte une armature périphérique, et en ce que sa zone principale est forrnée par au moins deux volets articulés autour d'axes disposés radialement ou en travers de l'armature. 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque comporte une armature circulaire et au moins quatre volets articulés autour de cordes parallèles du cercle. 7.- Procédé d'agitation d'une suspension tout en évitant que des bulles d'air ne s'y introduisent, caractérisé en ce que lton utilise un appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, et l'on ajuste l'amplitude droscilla- tion de la plaque d'agitateur et le niveau de la suspension dans le récipient de façon que, pendant l'agitation, la plaque reste à tout instant au-dessous de la surface de la suspension. 8.- Procédé d'enduction dtun modèle lors de la production d!un moule céramique, caractérisé en ce que l'on agite une suspension par le procédé selon la revendication 7, la suspension étant constituée dun réfractaire finement divisé dans un liant, on utilise un appareil dans lequel l'récartement entre ie bord de la plaque et la paroi du récipient est tel qu!il assure la formation d'une zone de la suspension dans laquelle on peut immerger le modèle sans qu'il touche l'agitateur, et on immerge le modèle dans ladite zone. 9.- Procédé d'enduction d'un modèle, dans la production d'un moule céramique, caractérisé en ce que leon agite une suspension d'un réfractaire finement divisé dans un liant dans un appareil selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la dimension et la forme du récipient et la disposition de l'agitateur sont tels que l'on peut immerger le modèle dans une zone de travail de la suspension sans toucher ltagitateur, et dans lequel l'amplitude d'oscillation de la plaque d!agitateur et le niveau de la suspension dans le récipient sont tels que, pendant l'agitation, la plaque demeure à tout instant audessous de la surface de la suspension, et on immerge le modèle dans ladite zone de travail. 10.- Modèle enduit, caractérisé en ce qulil a été obtenu par un procédé selon la revendication 8. 11.- Modèle enduit, caractérisé en ce qu!il a été obtenu par un procédé selon la revendication 9.