Brevet FR2178755A1 — publié le 19731116

La présente invention a pour objet un évaporateur rotatif comprenant des moyens d'entralnement en rotation d'un ballon renfermant un produit à traiter et des moyens d'aspiration permettant de créer une dépression dans ledit ballon. Dans les évaporateurs connus de ce type, le ballon est réuni aux moyens d'aspiration par un tube de verre mu en rotation par des moyens appropriés et pourvu à son extrémité libre d'un rodage conique mâle qui coopère de manière étanche avec le col rodé du ballon dans lequel il s'engage. L'étanchéité entre le tube de verre et les moyens d'aspiration est assurée par un joint à lèvres périphériques entourant ledit tube et généralement réalisé en un élastomère synthétique. Ces dispositifs connus ont l'inconvénient de présenter rapidement des défauts d'étanchéité au niveau du joint, qui se corrode sous l'effet des solvants, défaut d'étanchéité sans gravité réelle lorsqueltontravaille sous un vide moyen de l'ordre de 15 torr, mais inacceptable lorsqu'il s'agit d'obtenir un vide poussé d'environ 1.10 2 torr. Dans ce dernier cas, on est amené à procéder au remplacement fréquent du joint, opération qui implique une manoeuvre relativement délicate sur un appareil en verre. Au surplus, si l'assemblage par rodages verre sur verre du tube et du col du ballon assure une étanchéité satisfaisante et ne pose pas de problème particulier pour un usage courant de l'appareil, lorsque l'opération d'évaporation est longue, qu'elle nécessite un chauffage à une température élevée et que la charge contenue dans le ballon est importante, il est très difficile en fin d'opération de séparer le ballon du tube, les rodages ayant tendance à gripper. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire le ballon est réuni aux moyens d'aspiration par un joint cylindrique tournant en matière synthétique insensible à la corrosion, ledit joint comportant à ses deux extrémités des rodages permettant un couplage étanche, d'une part, avec les moyens d'aspiration et, d'autre part, avec le ballon, tandis que le ballon est réuni aux moyens d'entraînement en rotation par l'intermédiaire d'un fourreau métallique enserrant le joint tournant sur au moins une partie de sa longueur et coopérant avec les moyens d'entrainement. Grâce à cette disposition, l'étanchéité ne s'abaisse pas avec le temps sous l'action des solvants, elle s'améliore au contraire, le rodage prévu dans le joint tournant se modelant peu à peu par usure mécanique aux dimensions exactes du rodage fixe terminant les moyens d'aspiration. Déplus, le ballon peut être séparé du joint tournant en fin d'opération sans la moindre difficulté. Le perfectionnement apporté par l'invention permet non seulement d'améliorer le fonctionnement habituel des évaporateurs rotatifs, mais encore d'en élargir grandement le domaine d'application. En effet, l'appareil peut être utilisé pour les évaporations rapides de solvants, ainsi que pour la distillation de composés organiques sous vide poussé (de l'ordre de 10 3torr) et à température élevée (de l'ordre de 250 C) au prix d'un simple changement de verrerie. La rotation du ballon renfermant le produit à distiller permet une distillation régulière et évite les surchauffes préjudiciables à la stabilité des composés organiques. Comme matière synthétique insensible à la corrosion pouvant être utilisée pour la fabrication du joint, on peut choisir le polytétrafluoroéthylène. Dans une forme d'exécution préférée, le joint tournant comporte à l'une de ses extrémités un rodage femelle sphérique coopérant de manière étanche avec un rodage mâle sphérique appartenant aux moyens d'aspiration, tandis que ledit joint comporte à son autre extrémité un rodage mâle conique adapté à venir s'engager, de manière étanche, dans le col dù ballon. Pour compenser la dilatation de la matière synthétique, il est avantageux que le rodage mâle conique présente une série de gorges périphériques. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, comparativement à un type d'appareil antérieurement connu, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique de l'appareil connu; et - la figure 2 est une vue en coupe schématique de l'appareil selon l'in invention Comme il ressort de la figure 1, l'appareil antérieurement connu comprend un ballon 1 à col rodé 2 renfermant produit à concentrer ou à'distiller, réuni par un tube de verre 3 à un réfrigérant ascendant 4 pourvu d'une tubulure latérale 5 dans laquelle s'engage le tube 3 L'extrémité inférieure 6 du réfrigérant 4 est rodée et coopère avec le col également rodé 7 d'un ballon 8 recevant le solvant évaporé ou le produit distillé.L'extrémité supérieure non représentée du réfrigérant 4 est réunie à des moyens d'aspiration. Au voisinage de son bord libre 9, la tubulure latérale du réfrigérant 4 est pourvue d'un joint à lèvres 10 en élastomère qui assure l'étanchéité entre le tube 3 (et par conséquent le ballon 1) et le réfrigérant 4. Des moyens d'entraînement, non représentés, coopèrent avec le tube 3 dans la zone Z Le fonctionnement de l'évaporateur connu est le suivant Le produit à concentrer ou à distiller ayant été introduit dans le ballon 1, on monte l'appareil comme il est indiqué à la figure 1 et raccorde l'extrémité supérieure du réfrigérant 3 aux moyens d'aspiration. Les moyens d'entraînement, non représentés, impriment au tube 3 et au ballon 1 un mouvement de rotation autour de leur axe commun d'où il résulte que le tube 3 tourne dans le joint à lèvres 10. Le ballon étant chauffé, l'évaporation où la distillation sous pression réduite s'opère et le produit volatil, condensé dans le réfrigérant 4, est recueilli dans le ballon 8. On comprend que l'étanchéité, nécessaire à l'obtention d'une pression réduite dans l'appareil, est réalisée d'une part, grâce aux rodages prévus tant à l'intérieur du col 2 du ballon 1 qu'à l'extrémité inférieure du tube 3 et, d'autre part, grâce au joint à lèvres 10. Or, le joint à lèvres 10 en élastomère résiste mal à la corrosion de sorte que, lorsque l'on désire travailler sous un vide poussé, il est nécessaire de le changer fréquemment, manoeuvre délicate puisqu'affectant un appareil en verre Au surplus, comme on l'a dit plus haut, lorsque l'évaporation ou la concentration implique un long temps de chauffage, les rodages verre sur verre du tube 3 et du col 2 du ballon ont tendance à gripper et sont difficilement séparables en fin de traitement. Si l'on se reporte maintenant à la figure 2 où les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références, on constate qu'il y est prévu au lieu du joint à lèvres 10 et du tube de verre 3, un joint cylindrique 11 que l'on va décrire en détail ci-après. Le joint cylindrique 11 en cause, comprend à son extrémité supérieure un rodage femelle 12 qui coopère avec un rodage mâle 13 sphérique prévu à l'extrémité libre de la tubulure latérale 5 du réfrigérant 4. L'extrémité inférieure 14 du joint 11 se présente sous la forme d'un rodage mâle conique qui s'engage dans le col 2 du ballon 1. Le joint 11 est réalisé en une matière résistant à la corrosion, par exemple en polytétrafluoroéthylène et le rodage 14 est usiné de manière à compenser la dilatation de ladite matière. Un fourreau métallique 15 enserre partiellement le joint 11, fourreau qui coopère avec les moyens d'entraînement non représentés et imprime au joint 11 ainsi qu'au ballon 1 un mouvement de rotation autour de leur axe commun.Du point de vue de la concentration ou de la distillation, le fonctionnement de l'appareil selon l'invention est en tous points identique à celui de l'appareil antérieurement connu. La différence se situe bien entendu au niveau des moyens assurant l'étanchéité entre le ballon 1 et le réfrigérant 4, étanchéité qui est obtenue uniquement grâce au joint cylindrique tournant incorrodable 11 au lieu de litre par un joint à lèvres 10 fixe, sensible aux solvants, et coopérant avec un tube de verre à extrémité rodée. On comprend aisément que, selon l'invention, - les rodages d'extrémité du joint tournant ne se détériorent pas sous l'effet des solvants du fait de la matière choisie pour la réalisation dudit joint; - le rodage femelle assurant l'étanchéité avec le réfrigérant ne subit qu'une usure mécanique qui, en définitive, parfait l'adaptation de sa forme à celle du rodage mâle prévu à l'extrémité libre de la tubulure latérale du réfrigérant et que, - la séparation du col 2 du ballon 1 et du rodage 14 du joint 11 ne pose aucun problème puisqu'il ne peut se produire de grippage. Les perfectionnements apportés par l'invention améliorent donc sensiblement le fonctionnement des évaporateurs rotatifs et en élargissent le champ d'application. REVENDICATIONS 1.- Evaporateur rotatif comprenant des moyens d'entraînement en rotation d'un ballon renfermant un produit à traiter et des moyens d'aspiration permet tant de créer une dépression dans ledit ballon, caractérisé en ce que le ballon est réuni aux moyens d'aspiration par un joint cylindrique tournant en matière synthétique insensible à la corrosion, ledit joint comportant à ses deux extrémités des rodages permettant un couplage étanche, d'une part, avec les moyens d'aspiration et, d'autre part, avec le ballon, et en ce que le ballon est réuni aux moyens d'entraînement en rotation par l'intermédiaire d'un fourreau métallique enserrant le joint tournant sur au moins une partie de sa longueur et coopérant avec les moyens d'entraînement. 2.- Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint tournant est en polytétrafluoroéthylène. 3.- Evaporateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint tournant comporte à l'une de ses extrémités un rodage femelle sphérique coopérant de manière étanche avec un rodage mâle sphérique appartenant aux moyens d'aspiration. 4.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint tournant comporte à l'une de ses extrémités un rodage mile conique adapté à venir s'engager, de manière étanche, dans le col du ballon. 5.- Evaporateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rodage mâle conique présente une série de gorges périphériques.