Brevet FR2299077A1 — publié le 19760827

La présente invention concerne un mélangeur à fonctionnement continu. On connaît, à l'heure actuelle, des mélangeurs constitués d'un récipient dans lequel on introduit les différents composants à mélanger, tels que poudres, liquides, granulés, cristaux etc.. en quantité telle que le produit obtenu- , après l'opération de mélange, renferme la juste proportion de chacun de ces composants. Les mélangeurs séquentiels permettent le mélange de composants par lot ; pour obtenir un résultat convenable, il est nécessaire de mélanger longtemps, afin d'être sûr que chaque parcelle de chaque composant a bien été mélangée aux autres, ce qui présente l'inconvénient d'entrainer un échauffement du mélange, de nécessiter des nettoyages du mélangeur entre chaque lot et par suite d'entraîner des pertes de matière et de temps prohibitives. Dans le cas de mélangeurs en continu, les formes intérieures du mélangeur, ainsi que celles des organes de brassage, présentent, pour des raisons de construction, des recoins et des anfractuosités dans lesquels demeurent, sans être mélangés, des volumes plus ou moins importants de constituants. Ces pertes de constituants modifient, en c-onséquence, la qualité du mélange, ainsi d'ailleurs que le rendement global de l'opération ; pour botenir un mélange d'une qualité déterminée, on est alors amené à augmenter les quantités de composants et à brasser plus longtemps. Enfin, si le mélange en continu permet d'éviter le nettoyage du mé langeur lors du trait'ement d'un même produit, il ne dispense pas de nettoyer l'ensemble des surfaces en contact avec les composants lorsqutil y a changement de produits, ce qui, compte tenu des recoins et anfractuosités du mélangeur, nécessite des opérations fastidieuses de nettoyage. La présente invention a pour-but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un mélangeur à fonctionnement continu ne necessitant pas de nettoyages fas tidieux et présentant l'avantage de ne mélanger que les quantités juste nécessaires à l'utilisation, ce qui évite des pertes de produit. A cet effet, l'invention concerne un mélan geur à fonctionnement continu, caractérisé en ce qu'il se compose de deux organes, l'un fixe, l'autre mobile, se dépla quant l'un par rapport à l'autre et délimitant, entre eux, une chambre de mélange à section droite décroissante d'amont en aval sur tout ou partie de la chambre, l'organe mobile poussant les composants à mélanger d'amont en aval de la chambre. Selon une autre caractéristique, les composants à mélanger sont distribués par au moins un dispositif d'alimentation, côté amont de la chambre de mélange, à débit constant et préréglé en fonction du mélange à obtenir en aval de la chambre. Ainsi, les composants sont introduits selon la juste quantité nécessaire au mélange, évitant les pertes. Selon une autre caractéristique, l'organe mobile est constitué par une partie mâle de révolution tournant rapidement sur son axe, l'organe fixe étant constitué par une partie femelle de révolution, de même axe que la partie mâle, ces deux parties délimitant, entre elles, un espace résiduel sensiblement constant, d'amont en aval, la partie mâle comportant au moins une rainure hélicoldale. Ainsi, la chambre présentant une forme de révolution évite les pertes importantes de composants et présente l'avantage de parois sensiblement lisses facilitant le nettoyage du mélangeur. Selon une autre caractéristique, la partie mâle comporte, à a partie amont, au moins une rainure héli cotidale, la partie aval de la partie mâle étant lisse. Sélon une autre caractéristique, la (ou les) rainure(s) hélicoldale(s) est (ou sont) de section décroissante d'amont en aval. Ainsi, la rainure hélicoidale fait progresser le produit d'amont en aval, créant la pression nécessaire à son écoulement ; d'autre part, sa section étant décroissante, il s'ensuit un brassage des composants qui sont ainsi intimement mélangés. Le laminage du mélange sur la partie lisse effectue un dernier brassage, qui sera d'autant plus grand que la partie mâle sera proche de la partie femelle du mélangeur. Selon une autre caractéristique, le volume de la chambre du mélangeur est faible et inférieur au centième de son débit horaire. Ainsi, le mélangeur ne contient pas une grande quantité de produit et évite les pertes de fin de cycle. De plus, les composants traversent rapidement le mélangeur, ce qui permet d'utiliser le mélange au bout d'un laps de temps très court, après l'introduction des composants dans le mélangeur, avantage important quand les composants sont susceptibles de réagir les uns sur les autres. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide du mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure unique jointe montrant le mélangeur en continu, en coupe partielle. Selon cette figure, le mélangeur en continu est essentiellement constitué de deux pièces - une partie mobile 1 mâle (non coupée), dont la forme générale est celle d'un tronc de cône. On fait tourner rapidement sur son axe ZZ' ce tronc de cône,qui est maintenu en position fixe par rapport à la partie femelle au moyen d'un palier, - une partie femelle 2, représentée en coupe pour laisser voir l, dont la forme intérieure est également un tronc de cône. Cette dernière partie est fixe. La partie mâle tournante 1 présente, dans sa partie supérieure AB, une rainure hélicoidale 12. Cette rainure a une section décroissante d'amont en aval du mélangeur, comme le montre ses différentes coupes 120, 121, ..., 126 elle se termine en B, laissant une partie inférieure du tronc de cône BC lisse. La partie femelle se compose également d'un tronc de cône (de même angle au sommet que le tronc de cône mâle), dont la paroi intérieure 21 est lisse ; dans sa partie supérieure, ce tronc de cône comporte une rainure 22 formant avaloir et destinée à l'introduction des composants dans la première spire de la rainure hélicoldale 12 de la partie mâle 1. La partie femelle 2 comporte, à l'extérieur, un ensemble d'ailettes circulaires 23, destinées à assurer le refroidissement ou le réchauffage de la surface conique 21. Pour cela, une chemise 3 ferme les volumes ainsi délimités, des joints annulaires 31 et 32 étant prévus dans les parties haute et basse. Le fluide refroidisseur circule à contrecourant des composants en cours de mélange ; pour ce faire, il est introduit, à la partie inférieure, par le perçage 25, et chemine à travers chacun des volumes élémentaires, délimités par les ailettes 23 grâce aux perçages 27 qu'elles comportent ces perçages sont d'ailleurs disposes de telle manière que le circuit du fluide soit le plus long possible pour assurer un bon refroidissement avant d'être évacué par le perçage 26, disposé en partie haute. Les composants Cl et C2 sont introduits de façon préférentielle au moyen de la goulotte d'alimentation 5 comportant un tube central 51 et un tube périphérique 52 ainsi, le liquide étant introduit dans la couronne annulaire 53 et la poudre étant introduite dans le tube central 52, il se produit un Vortex qui facilite le mélange liquide/poudre avant son arrivée dans le volume délimité par la rainure 22 et le tronc de cône 1. Le dosage des composants CI et C2 est bien entendu effectué en amont des deux goulottes, au moyen de dispositifs connus, tels que vis d'Archimède, pompe doseuse, trémie vibrante ou autres régulateurs de débit. Chacun de ces dispositifs déverse dans le mélangeur un débit constant de composants à mélanger. Les composants se trouvent ainsi prémélangés dans le volume V1 grâce au Vortex ; la rotation rapide de la partie mâle I assure,à l'aide de la rainure hélicoîdale 12, l'avalement des composants CI et C2 dans le volume V2, délimité par les parois 21 et 13. L'action conjuguée de la rainure hélicoldale et du mince espace résiduel existant entre les parois coniques mâle 13 et femelle 21, provoque, d'une part la progression des composants CI et C2 d'amont en aval et, d'autre part, des tourbillons qui mélangent entre eux les composants, tourbillons dûs au fait que la section droite de la chambre de mélange se réduit progressivement, au fur et à mesure que l'on progresse de A vers B, en raison de la section décroissante de la rainure hélicoïdale. L'implantation de ce mélangeur est verticale, la pesanteur aidant ainsi à l'écoulement du produit. L'alimentation se fait à la partie supérieure et la récupération du mélange à sa partie inférieure. Ainsi, le mélange est mis en pression grâce à la rainure hélicoldale, ce qui l'amène à progresser entre les deux parois très rapprochées et lisses. La rotation de la partie mâle 1 entraîne vivement les composants et la multitude de mini-tourbillons ainsi créés assure le mélange intime. Au niveau du volume V3, dans la partie BC non rainurée, le melange est laminé entre les surfaces 21 et li pour parfaire le mélange. A la partie inférieure du cône femelle, l'entonnoir 4 permet de récupérer le mélange sur la surface 41. Le mélange est conduit vers la goulotte de sortie 42 pour être utilisé. Le débit du mélangeur à fonctionnement continu est réglé en faisant varier la vitesse de rotation du tronc de cône mâle 1 tandis que la finesse du mélange est réglée par le déplacement du tronc de cône 1 selon son axe, ce qui a pour effet de modifier l'espace "e". L'espace "e", entre les deux parties coniques étant faible, la quantité totale de produits contenus dans le mélangeur est également faible. De plus, cet espace étant, par construction, dénué de recoin, le mélangeur se nettoie facilement. D'ailleurs, ce nettoyage est automatiquement effectué par les produits nouvellement introduits. En particulier si un liquide de nettoyage est introduit dans le mélangeur en amont de la chambre de mélange, il suit le même chemin que les composants préalablement mélangés. Soumis aux mêmes actions que ceux-ci par les parties actives du mélangeur (tourbillons et laminages) il nettoie ces derniers. De plus, pour un nettoyage absolu ou une visite de la chambre de mélange, on peut déplacer l'une des parties (mobile ou fixe) suivant l'axe Z-Z'. Selon une variante de réalisation, le tronc de cone des parties mâles et femelles est remplacé par un cylindre. Selon une autre variante de réalisation, l'alimentation comporte autant d'organes d'alimentation que de composants à mélanger, ces composants pouvant bien sûr être en nombre supérieur à deux. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Mélangeur à fonctionnement continu, caractérisé en ce qu'il se compose de deux organes, l'un fixe, l'autre mobile, se déplaçant l'un par rapport à l'autre et délimitant, entre eux, une chambre de mélange à section droite décroissante d'amont en aval, sur tout ou partie de la chambre, l'organe mobile poussant les composants à mélanger, d'amont en aval de la chambre. 20) Mélangeur à fonctionnement continu selon la revendication 1, caractérisé en-ce que les composants à mélanger sont distribués par un dispositif d'alimentation côté amont de la chambre de mélange, à débit constant et préréglé en fonction du mélange à obtenir en aval de la chambre. 301 Mélangeur à fonctionnement continu selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe mobile est constitué par une partie mâle de révolution tournant rapidement sur son axe, l'organe fixe étant constitué par une partie femelle de révolution, de même axe que la partie male, ces deux parties délimitant, entre elles, un espace résiduel sensiblement constant, d'amont en aval, la partie mâle comportant au moins une rainure hélicoldale. 40) Mélangeur à fonctionnement continu selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie mâle comporte, à a partie amont au moins une rainure héli cotidale, la partie aval de la partie mâle étant lisse. 5 ) Mélangeur à fonctionnement continu selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ou (les) rainu re(s) -hélicoidle(s) est ou (sont) de section décroissante d'amont en aval. 60) Mélangeur à fonctionnement continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie mobile mâle est un tronc de cône tournant rapidement sur son axe, la partie fixe femelle étant également un tronc de cône, l'espace résiduel entre les deux surfaces des cônes étant constant d'amont en aval, la partie mâle comportant au moins une rainure hélicoïdale. 70) Mélangeur à fonctionnement continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie fixe est munie côté extérieur d'un ensemble d'ailettes sur lesquelles circule un fluide de régulation thermique. 80) Mélangeur à fonctionnement continu selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation comporte au moins deux goulottes d'alimentation concentriques assurant un prémélange des composants par création d'un Vortex à l'entrée du mélangeur. 90) Mélangeur à fonctionnement continu selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la partie mâle tronconique est déplaçable selon son axe, 100) Mélangeur à fonctionnement continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le volume de la chambre du mélangeur est faible et inférieur au centième de son débit horaire.