Brevet FR2233089A1 — publié le 19750110

a présente invention concerne une installation pour réaliser des dispersions, suspensions, émulsions ou dissolu~ions de substances solides, liquides ou gazeuses. Cette instEl ~ ion permet le traitement physique et/ou chimique de mélanges de substances au moyen de l'énergie cinétique. Des installations de ce genre sont déjà connues sous des formes différentes depuis longtemps. C'est ainsi, par exemple, que des brevets dans divers pays ont décrit des appareils du Professeur Willems pour la réduction de granulation, qui fonctionnent avec des groupes rotor-stator concentriques et qui conviennent pour la réalisation de suspensions, de dispersions et d'émulsions. D'autres brevets décrivent des dispositions analogues avec une forme et un dimensionnement différents des éléments de rotor et de stator. Fréquemment, on a également mentionné, comme moyen auxiliaire de broyage, l'effet sur la matière de vibrations mécaniques à haute fréquence produites dans les dispositifs. Dans tous les cas, on obtient, avec utilisation d'un effet mécanique alternatif entre des rotors et des stators pourvus de dents ou de barreaux, la réduction de granulation de la matière à traiter et son brassage ultérieur sous forme de dispersions, de suspensions ou d'émulsions. Par extension de leur emploi, de tels appareils servent également fréquemment d'accélérateurs mécaniques de réaction dans des traitements chimiques. Ires installations ci-dessus présentent certains inconvénients du point de vue des processus techniques de traitement et également de leurs résultats économiques. Un défaut important de ces appareils réside dans des erreurs ou dans la constitution défectueuse des organes de transport qui assurent l'introduction régulière de la matière dans l'enceinte de traitement proprement dite. L'amenée a lieu généralement seulement par l'intermédiaire de l'effet de transport plus ou moins réduit des éléments tournants du dispositif dont le role proprement dit est le concassage et le mélange. En conséquence, les dispositifs mentionnés plus haut présentent généralement une dépendance certaine et indésirable du débit, des propriétés physiques des matières et ainsi un temps de séjour dans la chambre de travail qui dépend du produit. Le rendement d'efficacité de l'installation est ainsi également dépendant de la matière, et il est fréquemment nécessaire d'apporter à la matière, lors de son séjour plus long dans la chambre de travail, davantage d'énergie cinétique que celle qui serait nécessaire pour obtenir l'effet de réduction de granulation et de mélange désiré. Il e produit alors en partie des échauffements considérables qui sont, non seulement anti-économiaues, mais encore perturbateurs, notamment dans le cas de traitement de produits sensibles à la température. Un autre inconvénient important des installations connues mentionnées réside dans la constitution des surfaces d'impact et de déflexion, qui sont mal appropriées ou également de grandeur insuffisante, et qui sont dtimportance décisive pour la conversion de l'énergie cinétique due aux déplacements en un travail efficace de broyage. Le principe d'action de tels dispositifs repose en premier lieu sur la recherche d'échanges aussi importants que possible entre les éléments de travail des rotors et de-s stators, dans lesquels sont produites, en raison de la faible distance entre ces deux éléments, essentiellement des forces de cisaillement. D'après de nouvelles constatations, cependant, les effets impact cinétiques sont au moins aussi importants pour l'obtention de réduction de grosseur des particules.Il s'ajoute à cela que les surfaces déflectrices, telles qu'elles sont en majorité prévues, sont disposées rigidement et non avec un angle d'incidence optimal par rapport à la direction de déplacement de la matière. La solution conforme à l'invention part, pour la disposition concentrique des éléments fonctionnels, des considérations suivantes : Pour obtenir un broyage déterminé désiré, il est nécessaire que le débit et la durée de séjour de la matière dans la chambre de travail soient dépendants des propriétés physiques, afin que soit assuré que, seule soit amenée à la matière une quantité précise, et pouvant etre choisie, d'énergie à convertir en un travail de changement de forme. Conformément à l'invention, cela est obtenu en ce que la fonction de transport d la matière, d'une part, et la fonction de broyage et de mélange, d'autre part, sont séparées dans la construction de l'installation, les deux éléments fonctionnels étant cons titube de manière optimale en correspondance à leur but particulier. On a ainsi la possibilité, pat une modification de l'effet de transport, de commander le débit de passage de la matière, et, par des variations du mécanisme de broyage, d'influencer par exemple l'effet de dispersion. Dans ce but, l'appareil de lrinvention est caractérisé en ce que, par exemple, la vitesse de rotation de l'organe de transport peut être réglée indépendamment du dispositif de broyage, ou également par des règlages ultérieurs des organes de transport et/ou des organes de broyage, ou analogues. Suivant un autre développement de, l'invention, dans la partie déterinnante de l'appareil pour le broyage et le mélange, sont prévues des surfaces d'impact aussi grandes que possible, disposées dans une direction qui est perpendiculaire à la direction de sortie de la matière hors de l'organe de transport, afin que soit obtenue une conversion aussi complète que possible de l'énergie de déplacement en un effet de modification de forme. Conformement à l'invention, les surfaces d'impact dans l'or- gane de réduction de dimension des particules, sont modifiables, de l'extérieur, dans leur position angulaire, de telle manièrè que, en correspondance avec la direction de sortie des produits, qui dépend -de la vitesse de rotation et de la matière, soit toujours obtenu l'angle d'incidence et impact optimal sur les surfaces. Il est ainsi possible, en outre, d'influencer à volonté Effet de réduction des particules. Dans le cas dtinstallations de broyage de ce genre, il existe notamment dans le cas de traitement de-matières solides en morceaux, le risque que se produisent des amas localisés et des engorgements. Conformément à l'invention, et pour pallier ce risque, les surfaces d'impact qui se trouvent dans la partie de broyage, sont divergentes, ctest-à-dire s'écartant les unes des autres vers ltestérieur en forme de rayons. Ira description ci-après se rapporte à des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliques avec référence aux figures I, II, III et IV des dessins annexés. La figure I est une vue en coupe longitudinale médiane d'un exemple de réalisation d'une installation conforme à l'invention. L'arbre 2, entraîné en rotation par un moteur 1, est supporté dans un tube 3 axial, et est relié rigidement à l'organe central de transport 4. l'organe de broyage 5 entoure avec ses plaques d'impact 6 l'organe de transport 4, de telle manière que soit formée une structure ("n- semble concentriaue. L'organe de broyage 5 est, dans cet exemple, relié solidairement au tube axial 7 et est relié au carter du moteur par une bride, de sorte qu'il reste immobile au cours de la marche de l'installation. Cet organe de broyage 5 est fermé, à sa partie supérieure, par une~pièce en forme de cloche 7, et est pourvu, à sa partie inférieure, d'une ouverture centrale 8, de préférence de forme circulaire.Il en résulte un écoulement imposé de la matière à travers l'installation, dans laquelle la matière est aspirée en direction axiale, à travers l'ouverture 8, et est projetée avec une forte accélération, par l'organe de transport, sur les plaques d'impact fixes 6, de sorte que se produit une réduction de dimension des particules et un mélange par brassage. La figure II montre une coupe partielle horizontale de l'installation, dans laquelle on voit les éléments transporteurs 9 de l'organe de transport 4, ainsi que les plaques d'impact 6 de organe de broyage. La matière introduite et accélérée par l'organe de transport sort de ce dernier avec une composante de déplacement radiale et une composante de deplacement tangentielle, et elle est projetée contre les surfaces libres il des plaques d'impact où elle est dissociée en particules plus fines. Cette matière broyée, en commun avec une seconde composante de matière, agissant comme produit porteur ou solvant, est projetée en va-et-vient par réflexions succes sives -entre les plaques d'impact 6 et, elle est, en meme temps, intimement mélangée.Pour éviter les amas localisés de matière, et pour diminuer les pertes d'écoulement, les plaques d'impact voisines 6 forment entre elles un angle 12 ouvert en direction radiale. La figure III est une vue agrandie, montrant les mouvements possibles d'une particule d'entrée et de ses particules dissociées par broyage, lors de sa traversée de l'installation représentée dans les figures I et Il. La particule à dissocier et à disperser pénètre par exemple au point a, au centre de l'installation. Organe de transport rotatif accélère cette particule en direction axiale et radiale de telle manière qu'elle quitte cet organe de transport au point b. En raison de l'effet d'inertie, la particule -conserve, au moment de sa sortie de l'organe de transport, sa vitesse et son énergie cinétique, et elle vient frapper au point c, la surface libre de la plaque d'impact disposée orthogonalement à la direction de déplacement de la particule. En raison de cet impact, la particule éclate en plusieurs particules plus petites, qui poursuivent leur déplacement, indépendamment les unes des autres, en dépendance de leur vitesse propre. L'une de ces particules parvient, par exemple, en direction radiale, au point d'impact d sur la plaque d'impact voisine, où le meme processus de dissociation se produit. Après une réflexion au point ("impact e, la particule en question quitte la chambre de traVail de l'installation. La figure IT représente une installation à double effet, qui permet, par exemple, de traiter des matières aspirées à partir de deux directions axiales, dans des dispositifs superposés, séparés l'un de l'autre, ce qui augmente considérablement le débit total de l'installation. L'organe de transport, qui agit dans deux plans superposés aspire la matière par le haut, à travers les ouvertures 13 de la partie 7 en forme de cloche, et par le bas, à travers l'ouver- ture centrale 8. La matière est dirigée sur les outils de broyage qui sont disposés également superposés et de construction séparée l'un de l'autre. L'invention n1 est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Diverses modifications restent possibles, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. - R E V È N D I e i I 0 N 8 - 1. Installation pour la réalisation de dispersions, suspensions, émulsions et solutions, de mélanges de produits à états dsagrégation différents, ainsi que pour le traitement chimique et/ou physique de ces produits, caractérisée en ce que l'élément rotatif le plus intérieur est constitué spécialement comme organe de transport, tandis que l'élément qui lui succède en direction radiale sert à la réduction de dimension des particules de matière, étant constitué par des. plaques profilées à surface d'impact partiellement libre. 2. Installation, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la vitesse et/ou le sens de rotation de l'organe de transport sont modifiables et indépendants de l'organe de réduction de dimension des particules, ou organe de broyage. 3. Installation, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que effet de l'organe de transport peut être influencé au moyen d'éléments de fonction, en conservant sa vitesse de rotation. 4. Installation, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de réduction de dimensions des particules de la matière comprend des plaques d'impact profilées, qui sont disposées de telle manière qu'elles offrent à la matière qui sort de l'organe de transport, dans leur partie tournée vers cet organe, une surface libre assurant un impact non gêné. 5. Installation, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisée en ce que l'angle de positionnement des surfaces d'impact par rapport à la direction de déplacement de sortie de la matière est règlable. 6. Installation, suivant l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisée en ce que des surfaces d'impact voisines sont disposées pour former entre elles un angle ouvert dans la direction d'écoulement de la matière hors de l'appareil. 7. Installation, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 4 à 6, caractérisée par plusieurs organes de réduction de dimensions de particules disposés en direction radiale, avec des vitesses et des sens de rotation opposés entre eux, avec alternance. 8. Installation, suivant l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée par deux ensembles superposés en direction de l'ase d'entralnement en rotation, séparés l'un de l'autre par une plaque, pour assurer l'amenée de matière à la fois par le haut et par le bas dans l'appareil. 9. Installation, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est montée dans un récipient d'enveloppe fermé, comportant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie, en vue du traitement en continu de la matière.