Brevet FR2204446A1 — publié le 19740524

La présente invention concerne un appareil pour mélanger et/ou faire réagir des matières dont la viscosité dépasse 50 poises, comprenant une enveloppe ou carter dans lequel sont disposés au moins deux corps susceptibles autre animés d'une rotation dans le meme sens. Dans un appareil connu de ce type, les corps rotatifs sont formés chacun par l'assemblage de plusieurs disques en forme de cames qui sont montés de façon centrée ou excentrée sur un arbre et qui sont décalés les uns par rapport aux autres è la façon des marches d'un escalier en colimaçon. Les arbres, portant chacun un tel corps5 sont de préférence parallèles, et la forme des corps et leur disposition relative sont telles que tous les disques de deux corps voisins se touchent en un point périphé- rique dans n'importe quelle positionangulaire. Grâce au contact entre les deux corps sur toute leur longueur, ils se débarrassent mutuellement des matières qui y adhèrent pendant la rotation.Par cet appareil1 on obtient un processus de mélange ou de malaxage dans lequel les constituants du mélange s'écoulent de façon continue dans le sens de l'axe des corps. De plus, il se produit des mélanges par des effets de pétrissage ou de compression particuliers entre chaque paire de disques opposés des deux corps. Ces effets résultent de la variation de volume des différentes parties du carter dans lequel tournent les corps, grtce B laquelle la matière, sollicitée b la compression et au cisaillement, est refoulée axialement vers les deux c8tés, vers les parties voisines des corps. Cet appareil est utilisable pour un grand nombre de matières dont le temps de séjour des particules de matière dans l'appareil ne doit pas titre compris dans une plage étroite. Lorsque la matière est sensible B une sollicitation thermique et/ou mécanique excessive, cet appareil risque de provoquer la détérioration des caractéristiques de la matiere ou la variation de la qualité du produit réactionnel obtenu, en raison du fait que la variation possible ou la plage des temps de séjour de la matière dans cet appareil est relativement grande. L'objet de l'invention est un appareil permettant d'obtenir une plage étroite des temps de séjour des particules de matière, et d'éviter par conséquent la détérioration des caractéristiques de la matière traitée. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par un appareil qui est caractérisé en ce que les corps sont des barres dont la longueur est plus grande que le diamètre et qui se touchent ou qui se touchent presque, en ce que l'entrée et la sortie sont situées aux extrémités opposées du carter, et en ce qu'il comprend un dispositif propulseur de matière qui est installé à l'extérieur du carter. Grâce à une telle réalisation, il devient possible de traiter dans l'appareil -de préférence entièrement rempli de matièredes matières d'une grande viscosité qui sont essentiellement mélangées en section transversale, par opposition à un mélange de particules de matière espacées l'une de l'autre dans le sens de la longueur de l'appareil, de sorte que le temps de séjour dans l'appareil est compris dans une plage étroite. L'intervalle entre les barres rotatives peut varier entre un intervalle nul -correspondant à l'attouchement des barres- et un intervalle maximal acceptable qui peut être choisi en fonction des propriétés de la matière à traiter. L'appareil peut donc être adapté aux propriétés des matières.En outre, grâce au dispositif propulseur extérieur, le temps de séjour moyen des particules de matière à l'intérieur du carter contenant les barres rotatives peut également être adapté aux propriétés des matières. Lorsque les barres sont disposées de façon excentrée sur des arbres montés dans un plan horizontal commun, les volumes entre les barres et les parties supérieure et inférieure de la paroi interne du carter varient périodiquement à la vitesse de rotation des barri d'où résulte un effet de mélange supplémentaire. Lorsque la viscosité de la matière subit une variation importante pendant le temps de séjour dans le carter mélangeur, on prévoit un angle d'inclinaison n entre les axes de rotation des barres, afin d'éviter la détérioration des caractéristiques de la matière.Par exemple, lorsque la viscosité augmente fortement pendant le traitement, les axes de rotation sont inclinés de manière que l'intervalle entre les barres augmente à mesure que la matière s'approche de la sortie du carter. I1 devient ainsi possible d'éviter une trop forte sollicitation de la matière à n'importe quel endroit de l'appareil. Au lieu d'incliner les axes de rotation l'un par rapport à l'autre, il est également possible d'utiliser des barres coniques ou des barres dont le diamètre varie par gradins et dont les axes de rotation sont parallèles. Pour permettre le réglage du temps de séjour moyen de la matière dans le carter mélangeur, l'appareil comprend un dispositif propulseur de matière qui est installe à l'extérieur et qui peut notamment etre formé par une pompe ou un réservoir sous pression monté en amont de l'entrée du carter mélangeur. Lorsque la viscosité de la matière est relati vement faible, il est également possible d'utiliser simplement une différence de niveau pour faire avancer la matière à travers le carter mélangeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe horizontale schématique d'un appareil selon un premier exemple de réalisation - la figure 2 est une coupe horizontale schématique d'un appareil selon un deuxième exemple de réalisation, dans lequel les barres sont composées de parties dont le diamètre diminue par gradins en direction de la sortie, de sorte que l'intervalle entre les barres augmente également par gradins - la figure 3 est une coupe horizontale schématique d'un appareil selon un troisième exemple de réalisation, dans lequel les barres sont coniques et possèdent des axes de rotation parallèles comme dans l'exemple de la figure 2 - la figure 4 est une coupe horizontale schématique d'un appareil selon un quatrième exemple de réalisation, dans lequel les axes de rotation des barres forment entre eux un angle cc - la figure 5 est une coupe transversale du carter mélangeur et des barres, suivant la ligne A-A de la figure 1, mais à plus grande échelle ; et - la figure 6 est une coupe transversale selon une variante de réalisation des barres, montées de façon excentrée et ayant une section transversale circulaire, cette coupe correspondant à la ligne A-A de la figure 1 ou à la ligne B-B de la figure 3. Les appareils représentés sur les figures 1 à 4 comprennent un dispositif propulseur extérieur 11 qui introduit la matière à travers un conduit d'alimentation 12 dans un carter mélangeur 17, 27, 37 ou 47. Un mécanisme d'entrainement 13 fait tourner des arbres 14 ou 44, sur lesquels sont montés des barres 15 ayant partout la meme section transversale des barres 25 qui sont composées de plusieurs parties dont le diamètre diminue par gradins en direction du conduit 16 constituant la sortie du carter mélangeur, des barres coniques 35, ou des barres 45 de section transversale uniforme mais dont les axes de rotation renferment un angle a. Les appareils représentés sur les figures 2, 3 et 4 sont utilisables lorsque la viscosité de la matière traitée augmente pendant son temps de séjour dans le carter mélangeur. L'intervalle variable entre les barres 25, 35 ou 45 des figures 2, 3 et 4 est adapté aux propriétés de la matière traitée. Dans l'exemple de la figure 2, cette variation de l'intervalle est obtenue par les différents gradins sur les barres 25. La variation de l'intervalle entre les barres dans llexem- ple de la figure 3 résulte de l'utllisation de barres 35 de forme conique. Dans l'exemple de la figure 4, la variation de Vintervalle est obtenue par la divergence des arbres 44. Sur la figure 5, la section transversale 55 de chacune des barres est délimitée par quatre arcs de cercle ; les barres de cet exemple sont excentrées par rapport aux arbres 54. La figure 6 représente une variante dans laquelle les barres 65 ont une section transversale circulaire et sont également montées de façon excentrée sur des arbres 64. Dans les exemples selon les figures 5 et 6, la matière remplit de préférence complètement le volume entre la paroi interne 57 ou 67 du carter mélangeur et les barres 55 ou 65. Pendant la rotation de ces dernières, les volumes entre les barres et les parties supérieure et inférieure de la paroi interne du carter mélangeur varient périodiquement. Comme les possibilités d'échappement de la matière parallèlement à l'axe sont nulles ou faibles, la matière est refoulée chaque fois dans le volume en cours d'agrandissement à un moment donné à travers des fentes entre les barres 55 ou 65 et éventuellement entre ces barres et la paroi interne du carter. Le malaxage et le pétrissage de la matière dans un appareil selon l'invention sont excellents ; le temps de séjour de la matière dans le carter mélangeur est compris dans une plage étroite ; et les barres, pouvant hêtre considérées comme des rotors, de mssme que le carter se nettoient automatiquement. Un autre avantage de l'appareil est que la surface d'échange thermique en contact avec la matière est relativement grande puisque lton peut non seulement chauffer ou refroidir facilement le carter mélangeur, mais également les barres, pouvant etre constituées à cet effet par des tubes par exemple. Grâce au mouvement régulier de la matière à travers le carter, les conditions de transfert de chaleur sur toutes ces surfaces d'échange sont favorables. Un autre avantage provient du fait que les barres ou les rotors sont faciles à -réaliser. Dans le cas particulier ot les rotors ont une section transversale circulaire, la réalisation est meme particulibrement facile puisqu'il est possible d'utiliser des tubes du commerce. REVEND I CAT IONS 1. Appareil pour mélanger et/ou faire réagir des. matières dont la viscosité dépasse 50 poises, comprenant une enveloppe ou carter dans lequel sont disposés au moins deux corps susceptibles d'être animés d'une rotation dans le meme sens, caractérisé en ce que les corps sont des barres dont la longueur est plus grande que le diamètre et qui se touchent ou qui se touchent presque, en ce que l'entrée et la sortie sont situées aux extrémités opposées du carter, et en ce qu'il comprend un dispositif propulseur de matière qui est installé à l'extérieur du carter. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barres sont montées de façon excentrée sur des arbres. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les barres ont une section transversale circulaire. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la grandeur de l'intervalle entre les barres est variable. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les barres sont coniques. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les axes de rotation renferment entre eux un angle. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 d 6, caractérisé en ce que les barres comportent des parties de différents diamètres qui se raccordent les unes aux autres par des gra dins. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif propulseur extérieur est une pompe. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif propulseur extérieur est un réservoir sous pression monté en amont du carter. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif propulseur extérieur est constitué par une différence de niveau entre llentrée et la sortie du carter.