Brevet FR2252122A1 — publié le 19750620

L'invention concerne un réacteur à mélange fonctionnant sur le principe de la circulation continue. De tels appareils sont connus et sont constitués par un carter qui contient des pièces incorporées tournantes, qui peuvent aussi etre fixes, telles que des anneaux de turbulence, des corps en forme de selle, des spirales, des sphères, des cylindres ou des tuyères qui mélangent au moins deux flux continus de matières fluides ou pouvant etre fluidifiées arrivant à ltentrée, principalement en provoquant un écoulement tourbillonaire.Ceci exige des puissances de pompes considérables et une structure compliquée et onéreuse du réacteur à mélange comportant de nombreuses pièces, en particulier lorsqu'il faut mélanger ensemble et faire réagir des fluides visqueux ou même des poudres, en assurant en même temps un échauffement ou une réfrigération, la bonne transmission de la chaleur qui est nécessaire étant genée par les structures inter nes compliquées des éléments mélangeurs internes connus. Pour éviter ces défauts, le réacteur à mélange, fonctionnant sur.le principe de la circulation continue, se compose selon la présente invention d'un tube enveloppe à l'intérieur duquel sont fixés plusieurs tubes diviseurs les uns derrière les autres, et en contact frontal réciproque, ces tubes diviseurs étant disposés obliquement par rapport à l'axe du tube enveloppe ; les plans respectifs définis par l'axe du tube enveloppe et celui de chacun des tubes diviseurs successifs étant décalés entre eux d'angles de meme sens, ces tubes diviseurs, de préférence de forme cylindrique, étant ajustés à leur extrêmité frontale et amincis pour former des are tes vives dans des plans disposés radialement par rapport au tube enveloppe. Avec un petit nombre de tubes diviseurs disposés ainsi les uns derrière les autres et ayant une forme très simple, déjà en travaillant dans le domaine de l'écoulement laminaire avec la puissance de pompes faible correspondante, on obtient une subdivision et une transposition multiple des différents flux de matériaux arrivant à l'entrée ainsi qu'un excellent effet mélangeur; en mettant bout à bot huit tubes diviseurs avec un décalage de 1350 entre les tubes successifs, le nomhE des subdivisions est déjà de 6561, et pour les conditions de résistance à l'écoule- ment et de fractionnement, il est particulièrement avantageux que la longueur des tubes diviseurs corresponde approximativement au diamètre intérieur du tube enveloppe. L'invention est décrite plus en détail à l'aide des exemples de réalisations représentés dans les figures 1 à 6. Celles-ci représentent respectivement - Figo 1 : vue de profil en coupe partielle d'un premier exemple de réalisation - Fig. 2 : vue par en-dessous de cet exemple - Fig. 3 et 4 : plans de division pour cet exemple - Fig. 5 : une autre représentation schématique analogue aux fig. 1 et 2 d'un autre exemple de réalisation - Fig. 6 : vue par en-dessous de cet autre exemple. Le réacteur à mélange se compose en substance du tube enveloppe 1 à l'intérieur duquel sont fixés plusieurs tubes divi seurs 2 dans le premier exemple d réalisation et 2 dans le se a cond, ces tubes étant disposés les uns derrière les autres, en contact frontal les uns par rapport aux autres, et inclinés par rapport à l'axe du tube enveloppe, les plans définis chacun par l'axe du tube enveloppe et celui des tubes diviseurs successifs étant décalés, les uns par rapport aux autres, d'un angle égal, ainsi qu'on peut le voir dans les fig. 2 et 6 ; dans les plans disposés radialement par rapport au tube enveloppe, ces tubes diviseurs sont ajustés à leurs extrémités 8 et 9 et sont pourvus, en outre, à l'extremité par où arrivent les matériaux, d'un amincissement 10 en forme de tranchant afin de réduire la résistance à l'écoulement. Le côté entrée 3 se trouve à l'extremité inférieure du tube enveloppe 1 ; on y amène par pompage des produits de remplissage différents K 1 en 4 et K 2 en 5, tandis que le produit mélangé sort de l'appareil en 7 par l'extremité supérieure du tube enveloppe (non représentée). Les tubes diviseurs 2 peuvent être réalisés avec deux coudes à 450 assemblés par soudage, comme dans le premier exemple de réalisation où ils peuvent etre constitués de même que le tu be enveloppe 1, par des sections de tube droites 2 coupées obli a quement aux extremités comme dans l'exemple de réalisation, selon les fig. 5 et 6. On obtient ainsi une construction encore plus simple, un rétrécissement et un redressement de la longueur totale de chaque tube diviseur et une résistance à l'écoulement encore réduite en conséquence.De plus, ces tubes diviseurs droits peuvent être tronçonnés dans des produits étirés à parois minces du commerce, par exemple dans des tubes d'acier à parois minces, dont l'amincissement en forme de tranchant à l'une au moins de ieurs extrémités ne nécessite qu'un usinage réduit En outre, on obtient un effet de pulsation, car du fait des sections ellyptiques à l'entrée et à la sortie des tubes diviseurs droits coupés en oblique, il apparaît de légères différences de pression dans l'écoulement traversant. Les tubes diviseurs respectivement 2 ou 2 partagent cha a cun le volume intérieur du tube enveloppe I en trois chambres ouvertes de deux côtés dont les sections sont approximativement dans le rapport 1,5 : 1,5 : 1,0 ce qui apparait mieux dans la fig. 2, et sur l'ensemble de la longueur de chaque tube diviseur ce rapport reste constant. Dans le premier segment, dans les fig. 1 et 5, il se produit un fractionnement en trois et une transposition partielle des flux de composants avec avec le tube diviseur situé juste au- dessus, ces trois flux de composants sont de nouveau divisés chacun en trois, de sorte qu'à la sortie du second tube diviseur, on a déjà neuf flux partiels de composants. De même à la sortie du tube diviseur supérieur représenté (le troisième), on a déjà vingt sept flux de composants partiels. Le degré de mélange croit ainsi avec le nombre trois porté à la puissance égale au nombre de tubes diviseurs. La transposition multiple des flux de composants partiels (visibles au mieux dans la fig. 4) donne aussi un transport de chaleur très bon et bien défini par rapport au tube enveloppe 1, ce qui est important pour les réactions par mélange qui sont liées à un échange de chaleur. REVENDICATIONS 1 / Réacteur à mélange fonctionnant sur le principe de la circulation continue, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un tube enveloppe 1 où sont fixés les uns derrière les autres, et en contact frontal, plusieurs tubes diviseurs (2), ces tubes diviseurs étant disposés en oblique par rapport à l'axe du tube enveloppe et les plans successifs définis chacun par l'axe du tube enveloppe et celui de l'un des tubes diviseus étant décalés d'un anqle égal les uns par rapport aux autres, ces tubes diviseurs, de préférence de forme cylindrique (2 ou 2 ) étant ajustés et amincis en forme de tranchant (10) au moins a à I'extrêmité d'arrivée des- matériaux dans des plans disposés radialement par rapport au tube enveloppe. 20/ Réacteur à mélange selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins huit tubes diviseurs- sont disposés les uns derrière les autres et montés avec un décalage réciproque de 1350 chaque fois, de manière à former une hélice dans le sens périphérique du tube enveloppe 1 30/ Réacteur à mélange selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la longueur des tubes mélangeurs correspond approximativement au diamètre du tube enveloppe. 40/ Réacteur à mélanqe selon la revendication 1, ou des revendications 2 et 3 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le diamètre des tubes mélanqeurs (2 ou 2 ) corres a pond approximativement à la moitié du diamètre intérieur du tube enveloppe I plus une ou deux fois l'épaisseur de paroi du tube mélanqeur.