Brevet FR2236550A1 — publié le 19750207

L'invention concerne un mixer rotatif dans lequel un élément mélangeur du type turbine tourne dans un récipient convenant les sp- lides et les liquides qui doivent être soigneusement mélangés. L' élément mixer rotatif est une turbine qui forme un tourbillon ou creux au fur et à mesure de la progression du mixage,pour des liquides d'une certaine viscosité , tand-is que pour d'autres viscosi fées, le tourbillon est trop comblé. On a prévu une pompe qui prélève une partie du contenu sur las bords du récipient et la ramène au centre, au-dessous du tourbillon ou bien opère en sens inverse, pour contr6lar: le tourbillon. Le premier objet de l'invention est de prévoir un mixer à turbine, associé à un dispositif controlant le tourbillon D'autres objets et avantages apparaitront d'apyres la description qui suit et d'après les dessins annexés dans lesquels - La Fig.l est une vue en coupe verticale d'un dispositif suivant l'invention. - La Fig.2 est une vue en coupe verticale d'un dispositif suivant l'invention. - La Fig.3 est une vue latérale en élévation d'un dispositif suivant l'invention. - La Fig.4 est une vue en coupe de l'une des vannes- de comme mande. - La Fig.S est une vue de dessus de l'élément mixer à turbine, partiellement cassé et en coupe, pour la commodité de la représentation. - La Fig.6 est une coupe verticale, partielle suivant la ligne B-6 de la Fig.S, vue dans la direction des flèches. - La Fig.7 est une coupe partielle agrandie, suivant la ligne 7-7 de la Fig.4, vue dans le sens des flèches. - La Fig.8 est une coupe verticale partielle agrandie suivant la ligne 8-8 de la Fig.5, vue dans le sens des flèches. - La Fig. est une coupe verticale partielle agrandie suivant la ligne 9-9 de la Fig.S, vue dans le sens des flèches. - La Fig. 10 est une coupe transversale suivant la ligne 10-10 de la Fig.6, vue dans le sens des flèches. - La Fig.ll est une vue de dessus d'un disque modifié. - La Fiv.12 est une coupe verticale suivant la ligne 12-12 de la Fig.ll, vue dans la direction des flèches ; et - La Fig.13 est une coupe verticale d'un système d'arrivée d' air suivant l'invention. On voit aux dessins détaillés dans lesquels, des numéros de références identiques correspondent à des pièces semblables sur plusieurs figures et où le numéro IO désigne, d'une fa,on générale, le mixer à turbine suivant I invention. Le mixer à turbine IO comprend un récipient I2 sur une face duquel est monté de manière classique, un arbre mixer I7. Une turbine de mixer, indiquée par I8, est fixée à l'extrémité inférieure de l'arbre I7. Le récipient I2 a une paroi inférieure conique 19 comme on peut le voir sur les fig. I et 2. Une pompe 20 est placée à côté du récipient I2 et comprend un conduit 21 allant depuis son côté entrée jusqu'au côté du récipient I2, adjacent à la paroi inférieure 19. Un conduit 22 relie la sortie de la pompe 20 au centre du fond I-9 du récipient I2. Un conduit 23 relie le conduit 21 au conduit 22* adjacent à la pompe 20. Un conduit 24 part d'un point du conduit 2I plus proche de la pompe 20 que l'intersection des conduits 21 et 23 jusqu'en un point du conduit 22 plus proche du récipient que l'intersection des conduits 22 et 23. Une vanne à trois directions, 25, relie le conduit 21 à chacun des conduit 23, 24 et une vanne à trois directions, 25, relie le conduit. 22 au conduit 24. quand on règle correctement les vannes 25A, 25B et 25C, la pompe 20 peut pomper les matières situées sur le côté et les ramener au fond du récipient I2 ou opérer à l'envers tandis qu'elle tourne toujours dans le même sens. L'élément mixer à turbine, I8, comprend un moyeu central, 27, prévu pour s'adapter à un.arbre, 28, sortant du fond de l'arbre creux 17. L'arbre 28 porte un écrou 29, fileté, son extrémité inférieure fixant le moyeu 27 à l'extrémité inférieure de l'arbre I7. Un disque 30 est fixé au moyeu 27, il dépasse de ce moyeu vers l'ex- térieur. Des dents 31, 32 sont formées dans le bord périphérique du disque 30 les dents 31 étant inclinées vers le haut a' partir du plan des disques 30 et les dents 32 étant inclinées vers le bas depuis les disques 30. Une bague 33, fixée au moyeu 27, est orientée vers le haut pour s'eriboiter dans la partie inférieure de l'arbre I7. Une seconde bague u4 concentrique à la bague 32 est placée à l'extérieur de la bague 33. Des multiples pales d'hélice, inclinées, 35 relient les bagues 3 et 34, auxquelles elles sont rigidement fixées, si bien que la rotation de l'élément mixer à turbine I8 fait couler le fluide du récipient I2 dans l'espace situé sous les bagues 33, 34, contre le disque 30. Une bague 36 de memeedimensions que la bague 33 est rigidement fixée à l'extremité inférieure du moyeu 27 et une seconde bague 37 est concentrique avec la bague 36 et de plus grand diamètre. Oe multiples pales d'hélice , inclinées, 38 relient ces deux bagues 36, 37 auxquelles elles sont rigidement fixes. pour faire monter les fluides du récipient 12 jusqu'à l'espace séparant les bagues 36, 37 comme on peut le voir sur la Fig.S. Une plaque venturi 39, inclinée vers le .bats et vers l'extérieur est fixée au bord inférieur de la bague 34 à partir duquel elle se prolonge vers le bas et vers l'extérieur en une partie extérieure cintrée, qui se retourne vers le haut. La plaque venturi 39 est percée d'une pluralité de perforations 40 prévues pour des motifs que l'on indiquera.Une plaque d'alimentation cintrée, 41,- est fixée à la plaque venturi 39 pour former une chambre d'alimentation 42 comme on peut le voir sur la Fig.7.La chambre d'alimentation 42 présente une ouverture d' entrée 43 à une extremité et s'amincit vers une ouverture arrière de section réduite 44. De multiples pales d'hélice en- spirale B, sont fixées de chaque côté du disque 30 pour aider à déplacer les liquides vers l'extérieur. La rotation de l'élément de turbine de mixage 18 fait circuler le fluide contenu dans le récipient 12 dans les chambres 42 et le force vers l'extérieur à travers les orifices 40 dans l'espace situé au-dessus du disque 30. Une plaque venturi 45 identique à la plaque venturi 39 est fixée à l'extremité supérieure de la bague 37 à partir delaquelle elle s'incline vers le haut et vers l'extériaur,vers le disque 30. Une plaque d'alimentation inférieure, cintrée, 46, identique oà la plaque d'alimentation supérieure cintrée, 41, est fixée à la plaque venturi 45 pour fonctionner de la même manière que la plaque d'ali- mentation supérieure 41, et amener les matières fluides à travers les-orifices 47 de la plaque venturi 45. Les plaques venturi 45, 47 s'amincissent vers le disque 30 de manière à former une ouverture venturi annulaire qui aide à faire passer les matières par les orifices 40, 47. Les orifices 40, 47 sont très grands à l'extramîté entrée des plaques d'alimentation 41, 46 et diminuent Progressive- ment à l'extremité opposée. Au fur et à mesure de la rotation de l'élément mixer à turbine 18, les.matières liquides et solides sont entraînées vers le bas entre les bagues 33, 34 et vers le haut entre les bagues 36, 37 jusque dans les espaces situés au-dessus et au-dessous des disques 30. La matière est entrainée vers l'extérieur par les pales a è travers l'ouverture venturî,devant les orifices 40, 47 où une matière sun- plémentaire s'écoule dans le flux, toute la matière se déolaçant alors devant les dents de mixage et de pompage 31,- 32 du disque 30 pour ai-der à-disperser les solides dans les liquides. Les conduits P ,P relient l'arbre creux 17 aux espaces situés au-dessus et audessous du disque 33, pour amener de l'air ou un autre gaz, si nécessaire. La nature de l'élément mixer à turbine le est telle que le tourbillon ou creux des- matières liquides contenues dans le récipient 12 se formerait normalement dans les matières peu consistantes dès que la rotation à grande vitesse est atteinte. Pour contrôler le tourbillon et améliorer ainsi l'efficacité d l'élément mixer 18, la pompe 20 pompe les matières,soit depuis le bord du récipient 12 vers le centre du fond, soit en sens inverse pour-contrôler le tourbillon en lui ajoutant ou en lui enlevant du liquide, si nécessaire. En contrôlant le tourbillon, au cours de l'emploi du mixer à turbine de l'invention, on peut maintenir un fonctionnement à grande vitesse sans réduire l'efficacité du mixage par formation d'un tourbillon incorrect. Sur les Fig.ll et 12, on a représenté un disque 30' modifié. Le disque 30' présente une pluralité de dents, 31, relativement fines, formées dans le bord périphérique du disque et inclinées vers le haut avec différents angles. Une pluralité de dents relativement fines 32',égalenent formées dans le bord périphérique-du disque 30', s'inclinent vers le bas avec des angles différents. Le disque 30' -sert à remplacer le disque 3Q, toutes les autres carac téristiques de l'invention restant les mêmes ainsi que son usage et son fonctionnement. Un élément mixer à turbine,modifié, est représenté sur la Fig.l3 et porte le repère général 18'. L'élément mixer 18' est prévu pour introduite de l'air ou un autre gaz dans les matières liquides et solides à mélanger pour aider à entrainer l'air ou le gaz dans le liquide. L'élément mixer à turbine 18' comprend un arbre creux 17' avec un disque relativement épais, 30A, fixé à son extr8mité inférieure. Un prolongateur d'arbre 17A est fixé au disque 30A par un boulon 28' et un écrou 29'. Une plaque venturi, 39 ', inclinée vers le bas et vers l'extérieur est intégralement fixée à une bague 34' et se termine à l'extremité extérieure en une plaque annulaire d' alimentation 41'. Un passage 100 va de l'arbre creux 17', à travers la plaque venturi 39', jusqu'à un étranglement venturi 101 qui s'ouvre entre la chambre 42' et l'espace situé au-dessus du disque 30A. Un bras creux 102 s'étend depuis l'arbre 17A jusqu'à l'espace situé au-dessous de la plaque venturi 39' et au-dessus du disque 30A et communique avec un étranglement venturi 103 parallèle à et écarté de ce disque. Un passage 104 s'étend de l'arbre creux 17', vers le bas ,dans le disque 30A et en direction de l'extérieur vers une tubulure 105 formée dans une partie annulaire élargie 106 du disque 30A. Les passages 107 et 108 sont dirigés respectivement vers le haut et vers le bas, à partir de la tubulure 105 pour amener de l'air ou du gaz dans l'espace situé au-dessus et au-dessous du disque 30A. Un passage 109 est orienté, vers le bas, à partir de l'arbre 17A jusqu'au disque 30A et au prolongement d'arbre 17A et vers l'extérieur à travers un disque venturi 45' identique au disque venturi 39' pcur amener de l'air ou du gaz à un étranglement 110, identique à l'étran- glement venturi 101. Un conduit 111 venant d'une source a liquide sous pression présente-un venturi 112, formé à l'intérieur, pour aspirer de l'air par un conduit 113 communiquant avec lui. Des dispositifs échangeurs de chaleur 114 sont reliés au conduit 111 pour chauffer ou refroidir la matière qui circule dans ce conduit. Un conduit 115, connecté à la face inférieure de l'élément mixer à turbine 18', permet d'amener directement de l'air ou du gaz si nécessaire. Sur la Fiv. 13, on a représenté un certain nombre de moyens d'introduire de l'air ou du gaz dans le mélangeur à turbine 18' et il est bien entendu que chaque mixer à turbine l8' peut etre équipé d'une ou de plusieurs structures. d'introduction d'air ou de gaz que l'on peut ensuite utiliser soit simultanément, soit sélectivement, comme on le désire. Les réalisations préférées de l'invention ayant été ainsi décrites, il doit être bien entendu que de nombreuses modifications et adaptations de structures peuvent être apportées sans sortir de l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Un mixer à turbine constitué : - d'un récipient devant contenir les matières liquides et solides à mélanger, - d'un arbre monté verticalement dans le récipient, décalé par rapport à l'axe de ce dernier et pouvant tourner à l'intérieur du récipient, - des mécanismes reliés à l'arbre, pour le faire tourner, d'un élément mélangeur à turbine fixé à l'extremité inférieure de l'arbre dans le récipient, et - de dispositifs transportant des matières liquides entre les côtés inférieur et extérieur du récipient et le centre du fond de ce récipient sous le mixer à turbine, dans un sens ou dans l'autre pour controler le tourbillon. à l'intérieur du récipient. 2 - Un mixer à turbine-suivant la revendication l caractérisé en ce que les dispositifs transportant les matières comprennent: une pompe un premier conduit reliant la pompe à la partie inférieure du récipient, - un second conduit reliant- la pompe au centre du fond du récipient et des vannes commandant la circulation de matière à travers le premier et le second conduit pour déplacer la matière dans l'une ou l'autre direction entre le fond et le côté du récipient. 3 - Un mixer à turbine suivant la revendication 1. caractérisé en ce que l'élément mixer à turbine est équipé : - d'un moyeu, - d'un disque central, fixé à ce moyeu et orienté vers l'extérieur de ce dernier, - d'une pluralité de dents de mixage et de pompage formées sur le bord périphérique du disque, certaines de ces dents, au moins étant inclinées vers le haut et vers le bas à partir du plan du disque, et - de dispositifs fixés au moyeu qui dirigent les fluides du récipient au contact des dents. 4 - Un mixer à turbine suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs dirigeant le fluide contre les dents sont placés au-dessus et au-dessous du disque. 5 - Un mixer à turbine suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les dispositifs dirigeant le fluide contre les dents comprennent une paire de venturis annulaires formés à coté des bords extérieurs du disque. 6 - Un m.ixer à turbine suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une paire de venturis annulaires est formée au voisinage des bords extérieurs du disque, entre le disque et les dispositifs dirigeant le fluide et ces derniers comprenant une alimentation en fluide de chacun des venturis annulaires. 7 - Un mixer à turbine suivant la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend une arrivée d'air ou de gaz dans les matières à mélanger. 8 - Un mixer à turbine suivant la revendication 7 caractérisé en ce que l'arrivée d'air ou de gaz comprend un étranglement venturi au point de mixage de l'air ou du gaz avec les matières à mélanger. 9 - Un mixer à turbine suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'arrivée d'air ou de gaz comprend une pluralité de conduits formés dans le disque et venant de l'arbre creux. 10 - Un mixer à turbine suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs transportant les matières liquides entre les bords inférieurs, extérieurs et le centre du fond du ré cipient comprennent une pompe pour introduire les matières liquides sous pression.