Brevet FR2287255A1 — publié le 19760507

L'invention a pour objet un dispositif pour le traitement d'un matériau en couche mince comprenant un rotor et un carter symétrique en rotation, qui comporte une section pour la partie traitement et une section pour la partie séparation dont le diamètre intérieur est supérieur à celui de la partie traitement et qui est relié par un élément de transition à surface intérieure conique à la section pour la partie traitement, un embout d'entrée pour le matériau à traiter débouchant dans le carter à un diamètre de la surface intérieure supérieur au diamètre intérieur de la chambre de traitement, et le rotor comportant, au moins dans la partie traitement, des pales orientées approximativement axialement. Dans les dispositifs de traitement de matériau en couche mince, le but est de répartir le matériau à traiter introduit sur un court trajet axial, de sorte que la surface de traitement soit uniformément alimentée sur toute sa périphérie, même dans la partie située à proximité de l'entrée. Si ce but n'est pas atteint, une partie de la hauteur de l'appareil n'est pas utilisée pour le traitement ou est utilisée de façon peu efficace. Le but mentionné ci-dessus est difficile à atteindre notamment avec les grands appareils (diamètre 800 mm et plus) et il n'a pas été atteint jusqu a maintenant de façon satisfaisante. Certes, il est connu d'introduire le matériau par une multiplicité d'embouts d'entrée régulièrement répartis sur la périphérie du carter. La répartition à l'intérieur de l'appareil s'en trouve facilitée. Toutefois, outre l'accroissement du prix de l'appareil, cette réalisation entrasse de très grands frais d'installation pour raccorder tous les embouts d'entrée par des canalisations de distribution de façon à les alimenter uniformément en fonctionnement. C'est un but de la présente invention de fournir une solution permettant d'utiliser totalement la hauteur de l'appareil et d'éviter une dépense supplémentaire d'installation. L'invention repose sur la constatation que la surface intérieure de l'embout de transition conique peut être utilisée pour la répartition du matériau si l'on dispose comme contre-éléments sur le rotor des organes dont le but est d'amener le matériau introduit sur cette surface et de l'étaler sur celle-ci. Le dispositif de traitement de matériau en couche mince conforme à l'invention se caractérise par le fait que, au niveau de la surface intérieure de l'élément de transition, le rotor porte un collet équipé d'organes de transport qui se raccorde à une bague de répartition associée à l'embout d'entrée. Tandis que la bague de répartition fait que le matériau introduit rebondit, à l'état au moins grossièrement réparti, sur la surface intérieure de l'élément de transition, il se produit sur celle-ci, sous l'action de la pesanteur, de la force centrifuge des pales du rotor et enfin des organes de transport travaillant en direction de la chambre de traitement, une répartition plus uniforme et le matériau est introduit à ltétat déjà réparti dans la chambre de traitement, plus spécialement sur la paroi intérieure de celle-ci. Selon une forme de réalisation préférée, la bague de répartition du matériau constitue, éventuellement avec le collet une partie d'un carter intérieur s'étendant plus loin dans la partie séparation, lequel carter comporte un séparateur de gouttes rotatif. Dans ce cas, la paroi intérieure du carter sert à ramener les gouttes vers la partie traitement. Grâce à la bague de répartition du matériau dans la partie séparation de plus grand diamètre, on peut placer dans le carter intérieur un séparateur rotatif efficace ayant une section transversale de passage relativement importante. Du fait qu'il se produit dans le carter intérieur une séparation des gouttes et à l'extérieur de celui-ci, une alimentation et une répartition du matériau dans la même zone axiale de l'appareil, il n'est pas nécessaire d'accroire la hauteur de l'appareil pour obtenir une meilleure répartition du matériau. Par ailleurs, la meilleure répartition du matériau permet, dans tous les cas, une meilleure utilisation de la surface de traitement sur laquelle se forme et est traitée la couche mince. Cette meilleure utilisation permet de réduire la surface de traitement, par exemple en raccourcissant la partie traitement. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon un premier exemple de réalisation ; - la figure 2 est une vue d'une partie de la figure 1, à grande échelle ; - la figure 3 est une vue d'un deuxième exemple de réalisation dans une représentation correspondant à celle de la figure 2. Sur les figures 1 et 2 est représenté un dispositif pour le traitement d'un matériau en couche mince sous forme d'évaporateur å couche mince, référencé dans son ensemble en 10 et comportant un carter disposé verticalement. Le carter 10 constitue une partie traitement 12 et une partie séparation 14 plaoée au-dessus de la précédente, la partie traitement 12 étant reliée par un élément de transition 15 s'élargissant coniquement à la partie séparation 14 présentant un plus grand diamètre. A l'extrémité de la partie aCpa- ration 14 tournée vers la partie traitement 12 est associé un e bout d'entrée 16 au voisinage immédiat de l'élément de transition 15.De voie, un embout de sortie des vapeurs 18 est fixé dans la paroi de la partie séparation 14. A l'extrémité inférieure de la partie traitement 12 est prévu un embout central de sortie du matériau 20. Dans le carter 10 et coaxialement à celui-ci est disposé un rotor 22 dont l'arbre 23 est monté à rotation dans des paliers 24 et 26. Le rotor 22 comporte des pales 28 qui s'étendent approximativement sur toute la longueur de la partie traitement 12. La partie traitement 12 est entourée d'une jaquette 13 de chauffage ou de refroidissement. Dans la partie séparation 14 est disposée, au niveau de l'embout d'entrée du matériau 16; et sur le rotor 22, une bague de répartition du matériau référencée dans son ensemble en 30. La bague de répartition du matériau 30 est placée sur le côté extérieur d'un carter intérieur 32 annulaire allant en se rétrécissant vers l'extrémité supérieure de la partie séparation 14. S#rle pourtour extérieur du carter intérieur 32 est disposée, immédiatement au-dessus de l'embout d'entrée 16, une bague de retenue 36.La paroi de la partie séparation 14 constitue avec le carter intérieur 32 une chambre annulaire #qui, grâce à un enjoint à labyrinthe 40 prévu sur le carter intérieur 32, assure/la bague de retenue 36 ltétan- chéité de la chambre annulaire 37 par rapport au volume situé autour de la bague de répartition 30 du matériau. Le joint à labyrinthe 40 comporte un disque d'étanchéité 42 fixé sur le carter intérieur 32, auquel est associé un disque annulaire 44 fixé sur la paroi de la partie séparation 14. Le diamètre extérieur de la bague de retenue 36 est plus petit que le diamètre intérieur du disque annulaire 44, de sorte que le carter intérieur peut être sorti avec la bague de répartition 30 ou le rotor 22 de la partie séparation. Sur le carter intérieur 32 sont fixées des pales de répartition 46 faisant partie de la bague de répartition 30, qui se raccordent par leur extrémité supérieure à la bague de retenue 36. Le carter intérieur 32 est fixé au moyen de nervures de fixation 48 sur le rotor 22. L'arbre de rotor 23 a, dans sa section 23a située dans la zone de la partie séparation 14, un diamètre plus petit que dans la section 23b située dans la partie traitement 12. Le carter intérieur 32 contient un séparateur de gouttes, qui est constitué par deux plaques de déviation 56 et 58 disposées l'une au-dessus de l'autre et pour lequel le côté intérieur 34 du carter intérieur 32 sert de surface de retour des gouttes. Sur l'extrémité du carter intérieur 32 tournée vers la partie traitement 12 sont disposées, en dessous des pales de répartition 46, des pales transporteuses 60 qui sont fixées sur un collet de forme conique. Les pales transporteuses 60 s'étendent au voisinage de la surface intérieure conique 15a de l'élément de transition 15. Le collet 62 comporte en outre une partie de dév4a- tion 64 de forme cylindrique qui, avec le carter intérieur 32, délimite une fente 66. Lorsque cet évaporateur à couche mince est en fonctionnement, la jaquette de chauffage, ou de refroidissement 13 est d'abord chauffée, ou refroidie, avec un milieu approprié. Simultanément, le rotor est mis en rotation à l'aide d'un entratnement non représenté et le matériau à traiter est introduit par l'embout d'entrée 16 dans l'évaporateur à couche mince. Le matériau arrive alors sur la bague de répartition 30. Les pales de répartition 46 disposées sur l'embout annulaire de la bague de répartition 30 saisissent le matériau introduit et le transportent en le répartissant sur toute la périphérie du carter 10. La bague de retenue 36 ainsi que le joint à labyrinthe 40 empêchent la pénétration dans la chambre annulaire 37 du matériau liquide entrant. La bague de répartition 30 envoie le matériau saisi sur la surface intérieure conique 15a de l'élément de transition 15. A l'effet de pesanteur qui ferait s'écouler ce matériau sur la surface intérieure 15a vers la partie de traitement 12 s'oppose la force centrifuge créée par les pales 46. Toutefois, le matériau arrive avec une répartition relativement uniforme sur la périphérie dans la zone d'action des pales transporteuses 60. Ces pales transporteuses poussent le matériau tout en continuant à le répartir, dans la partie traitement 12. En conséquence, la surface de traitement 12a est déjà régulièrement recouverte de matériau sur toute sa périphérie dès son extrémité la plus haute, donc dès le commences ment par rapport au courant de matériau.Ainsi, toute la surface de traitement est active pour l'opération de traitement prévue, C t est-à-dire pour l'évaporation. La séparation des gouttes provenant des vapeurs qui sont formées lors de l'évaporation dans la partie de traitement et qui s'élèvent ensuite, s opère grâce à de nombreuses déflectionsradiales sur les plaques 56 et 58, les gouttes séparées étant guidées vers le bas par la surface 34 de retour des gouttes du carter intérieur 32 qui s'élargit coniquement vers le bas. Les gouttes sortent du séparateur par la fente 66 et se mélangent au matériau non traité arrivant sur la surface intérieure 15a. Les vapeurs sortant à l'extrémité supérieure du carter intérieur 32 sont déviées vers l'embout de sortie des vapeurs 18 où elles quittent le dispositif à couche mince. Le matériau réparti en couche mince dans la chambre de traitement 12 sur la paroi intérieure de celle-ci, est partiellement évaporé et la partie non évaporée du matériau parvient par l'embout de sortie 20 dans une canalisation ou un réservoir non représenté. Sur la figure 3 est représentée une autre réalisation de la bague de répartition 30. A l'extrémité inférieure du carter intérieur 32 est disposé un collet cylindrique 70. Le diamètre du collet 70 est plus petit que celui du carter intérieur 32 et le collet 70 .s#étend jusqu'à l'intérieur de ce dernier. Les extrémités axiales du collet cylindrique 70 sont respectivement munies de rebords de déflection du matériau 72 et 74. Les pales transporteuses 60 disposées à l'extrémité inférieure du carter intérieur 32 s'étendent jusqu'à la paroi du collet 70 et sont solidaires de celui-ci. Entre le rebord de déflection du matériau 72 et le carter intérieur 32 est également laissée une fente 66 qui permet le passage des gouttes séparées de la surface 34 de retour des gouttes dans la zone des pales transporteuses 60. Entre l'extrémité libre inférieure des pales transporteuses 60 et le rebord de déflection du matériau 74 s'étendent d'autres pales de répartition 76 régulièrement réparties sur la périphérie du collet cylindrique 70. Ces pales de répartition 76 permettent une retpartition fine sur la surtace intérieure de la chambre de traitement 12 du matériau qui a été préalablement réparti par les pales de répartition 46 et étalé sur la surface 15a par les pales transporteuses 60. Tandis que les deux exemples de réalisation représentés montrent des séparateurs qui sont équipés de plaques de déflection annulaires, on peut également utiliser dans le carter intérieur rotatif d'autres types de séparateurs de gouttes, notamment ceux qui dévient les vapeurs vers la périphérie, par exemple au moyen de plaques de séparation en accordéon disposées en étoile. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le traitement de matériau en couche mince comportant un rotor et un carter symétrique en rotation qui comprend une section pour la partie traitement et une section pour la partie séparation dont le diamètre intérieur est supérieur à celui de la partie traitement et qui est reliée par un élément de transition ayant une surface intérieure conique à la section pour la -partie traitement, un embout d'entrée pour le matériau i traiter débouchant dans le carter à un diamètre de la surface intérieure supérieur au diamètre intérieur de la chambre de traitement, et le rotor comprenant au moins dans la partie traitement des pales s'étendant sensiblement axialement, caractérisé en ce qu'au niveau de la surface intérieure (15a) de l'élément de transition (15) le rotor (22, 28) porte un collet (62) équipé d'organes transporteurs (60), qui se raccorde à une bague de répartition (30) associée à l'embout d'entrée (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de répartition (30) est prévue sur un carter intérieur (32) annulaire relié au rotor sans pouvoir tourner par rapport à celui-ci, lequel carter comporte à l'intérieur des organes de séparation (56, 58). 3. Dispositif selon la revendication 2; caractérisé en ce que le carter intérieur (32) comporteline-surface de retour des gouttes (34) qui est associée aux organes de séparation (56, 58). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de retour des gouttes (34) se termine dans une fente - annulaire (66) entre le carter intérieur (32) et le collet (62, 70), cette fente se trouvant au niveau de la surface intérieure (l5a). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague de répartition du matériau (30) et la partie séparation (14) du carter (10) comportent des moyens (42, 44) constituant un joint à labyrinthe.