Brevet FR2368991A1 — publié le 19780526

La présente invention concerne les dispositifs pour le mélange en continu d'une suspension par malaxage de ses composants liquides et solides dans un écoulement turbulent passant à travers une couche de particules ferrom > - gnétiques qui se déplacent dans le champ électromagnétique d'un inducteur. Le dispositif est destiné essentiellement au mélange en continu de suspensions utilisées pour la confection des carapaces qui sont employées dans la fabrication de pièces coulées selon le procédé à modèles sacrifiés. Il est bien connu que la qualité des produits (pièces coulées) dépend largement de la qualité de la suspension utilisée pour la confection des carapaces. A son tour, la qualité de la suspension dépend de l'intensité du malaxage de ses composants liquides et solides. Un cycle de courte durée du mélange de la suspension présente des avantages importants dans les conditions-de la production de pièces coulées en tres grande série. L'expérience montre que le malaxage des composants liquides et solides de la suspension dans les dispositifs équipés d'une chambre de mélange remplie de particules ferromagnétiques se déplaçant dans le champ électromagnétique de l'inducteur s'effectue d'une manière plus intense que dans les dispositifs équipés- de mélangeurs de type mécanique utilisés lors de la coulée de précision à modèles sacrifiés. On connait, d'après le certificat d'auteur d'invention d'URSS NO 1922755, un dispositif pour le mélange en continu d'émulsions et de suspensions dans une couche turbulente de particules ferromagnétiques. Ce dispositif comprend une chambre de mélange, plusieurs chambres de dispersion réalisées sous forme de tubes disposées autour de la chambre de mélange parallèlement à celle-ci et communiquant avec elle du c8té opposé au côté chargement, un inducteur créant un champ électromagnétique tournant et entourant extérieurement les chambres de dispersion, un dispositif d'amenée des composants de l'émulsion ou de la suspension et un dispositif d'évacuation du produit fini Dans la chambre de mélange et dans les chambres de dispersion se trouvent des particules ferromagnétiques qui, sous l'effet du champ électromagnétique tournant, sont animes d'un mouvement tourbillonnaire et, en se déplaçant de cette façon, réalisent le malaxage et la dispersion des composants de la suspension. Le dispositif de chargement, dans cette installation, se présente sous forme de deux tubulures dont l'une est reliée à la conduite d'amenée du composant solide, et l'autre, à la conduite d'amenée du composant liquide de la suspension. Les composants de la suspension arrivant de ces tubulures sont amenés dans la partie de la chambre de mélange qui se trouve hors du champ électromagnétique de l'inducteur. Le dispositif d'évacuation de l'installation mentionnée est réalisé sous forme d'un collecteur communiquant avec chacune desdites chambres de dispersion. Cette installation peut être utilisée, de préférence, pour le mélange d' émulsions ou de suspensions à faibles concentrations. Les expériences et la pratique montrent que ce dispositif de mélange connu possède une construction qui ne permet pas de l'utiliser pour la préparation de suspensions concentrées, c'estçå-dire de suspensions contenant une plus grande quantité de composants solides en comparaison de sa teneur en conposais liquides. Ces suspensions à haute concentration trouvent une large application dans différents domaines de la production, en particulier dans la fabrication de pièces coulées selon le procédé à modèles sacrifiés, où la teneur en composant solide pulvérulent de la suspension pour la confection de carapaces est de 65% en poids et plus. Il est connu que lors do la préparation de la suspension ses composants doivent autre animés du mouvement le plus intense durant le premier stade du malaxage. L'observation de cette condition est surtout importante pour la préparation de suspensions à hautes concentrations, car elle permet de prévenir le mottage du mélange et de créer les conditions nécessaires au début de la réaction chimique, par exemple les conditions nécessaires pour la réaction d'hydrolyse de l'éthylsilicate lors de la préparation d'une suspension destinée à la fabrication de pièces coulées selon le procédé à modèles sacrifiés. Cette condition ne peut Btre remplie dans le dispositif de mélange connu, car sa construction générale, dans laquelle la chambre de mélange est protégée contre l'action du champ électromagnétique par plusieurs chambres de dispersion disposées autour d'elle, provoque l'abaissement de l'intensité du mouvement turbulent des particules ferromagnétiques dans la chambre de mélange, où les composants de la suspension arrivent en premier lieu. En plus, l'utilisation d'un grand nombre de chambres de dispersion réalisées sous forme de tubes de faible diamètre provoque l'élévation de la résistance hydraulique de tout le dispositif et, par conséquent, rend plus difficile le passage des suspensions à hautes concentrations caractérisées par une viscosité élevée.Il n'est pas avantageux d'augmenter le diamètre des tubes pour éviter cet inconvénient, car cela nécessite une augmentation considérable du diamètre de l'inducteur créant le champ électromagnétique tournant, et cette augmentation du diamètre de l'inducteur est indésirable si l'on prend en considération la relation cubique existant entre le diamètre de l'inducteur et la quantité d'énergie électrique consommée par ce dernier. En outre, le dispositif d'amenée des composants des émulsions ou des suspensions dans la chambre de mélange du dispositif de mélange connu est réalisé sous forme d'une conduite ayant à son extrémité de chargement un tronçon ramifié à travers lequel les divers composants arrivent dans la conduite et ensuite dans la chambre de mélange. L'inconvénient d'une telle construction du dispositif d'amenée des composants réside dans le fait que, en cas de préparation de suspensions, les composants solides sont mouillés par les composants liquides lorsqu'ils se trouvent encore dans la conduite, c'est-à-dire hors de la zone de malaxage, ce qui entrain le mottage du mélange et le colmatage de la conduite, surtout en cas de mélange d'une suspension concentrée0 Enfin, un autre inconvénient du dispositif connu de mélange de suspensions réside dans l'utilisation d'un dispositif d'évacuation de la suspension finie réalise sous forme d'un collecteur rigidement fixé, ce qui ne permet pas de régler le niveau de remplissage des chambres de malaxage et de dispersion.Ceci provoque inévitablement une élévation du niveau de la suspension au-dessus de la zone d'agitation subissant l'action du champ électromagnétique, et, par conséquent, une zone de décantation et de séparation possibles de la suspension, et aboutit en outre, à ce que les composants nouvellement chargés se trouvent eux aussi dans cette zone, ce qui peut entraîner un mottage du mélange et un colmatage de tout le système. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients essentiels du dispositif de mélange connu. L'invention a pour but de mettre au point un dispositif pour mélange en continu diurne suspension, dont la construction assurerait un plus haut rendement en comparaison des dispositifs connus du m8me genre, permettrait d'améliorer la qualité de la suspension préparée grâce à l'intensification du malaxage de ses composants, aurait une durée de vie plus longue et serait d'un fonctionnement plus fiable Ce problème est résolu par la mise au point d'un dispositif pour le mélange continu d'une suspension, comprenant un corps monté sur un cadre et renferment un inducteur ayant une forme annulaire, entourant le corps de la chambre de mélange, dans laquelle sont placées des particules ferroma gnétiques, et créant dans cette dernière un champ électromagnétique tournant, ladite chambre de mélange étant mise en communication, du côté de l'entrée, avec un dispositif de chargement réalisé sous forme d'un tube avec une tubulure reliée à une conduite d'amenée du composant solide de la suspension, et avec une pièce tubulaire raccordée à une conduite d'amenée du composant liquide de la suspension, tandis que, du côté de la sortie, un dispositif d'évacuation se trouve raccorde au corps de la chambre de mélange, ledit dispositif de mélange étant caractérisé, selon l'invention, en ce que dans le tube à tubulure du dispositif de chargement, monté à la partie supérieure du corps du dispositif de mélange, se trouve une vis d'alimentation amenant le composant solide de la suspension directement dans la chambre de mélange et fixée sur un arbre creux constitué par une pièce tubulaire mettant en communication la chambre de mélange avec une conduite flexible d'amenée des composants liquides de la suspension, tandis que 7 partie inférieure du corps de la chambre de mélange est raccordée l'extrémité d'une conduite en S servant de fspo- sitif d' évacuation. Le dispositif de mélange comportant un tel dispositif de chargement assure l'amenée des composants liquides et solides de la suspension directement dans la zone d'action du champ électromagnétique dans la chambre de mélange et l'intensification des processus de malaxage des composants de la suspension et la réaction chimique entre ces deniers. En outre, il permet d'éviter l'humidification préalable des composants solides par les composants liquides et de prévenir ainsi la formation de mottes. En plus, le dispositif d'évacuation en question assure le fonctionnement normal du dispositif de mélange et l'évacuation du mélange fini hors de la chambre de mélange. Il est avantageux de réaliser le dispositif d'évacuation mentionné sous forme d'un tuyau flexible en S et de fixer sa partie terminale libre tout en lui donnant la possibilité de se déplacer verticalement. Le déplacement de la partie terminale du dispositif d'évacuation permet de maintenir dans la chambre de mélange le niveau requis de la suspension en fonction de sa teneur en composants solides et liquides. Il est avantageux de relier la tubulure du dispositif de chargement à la conduite d'amenée du composant solide de la suspension par l'intermédiaire d'un manchon permettant la rotation du corps du dispositif de mélange par rapport à l'axe longitudinal de cette tubulure, et de prévoir à cet effet sur le cadre une articulation reliant le cadre au corps du dispositif de mélange. Ceci permet de régler la hauteur de charge de la suspension dans la chambre de mélange du dispositif grtce à l'inclinaison du corps par suite de sa rotation par rapport à l'axe longitudinal de la tubulure du dispositif de chargemment Le dispositif proposé de mélange continu d'une suspension est d'un fonctionnement fiable et a une durée de vie prolongée. n outre, il est simple au point de vue construction et,ce qui est particulièrement important, il assure une agitation rapide et intense des composants liquides et solides de la suspension. L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exem- ple de réalisation non limitatif suivant, illustré par les dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une vue de côté, avec arrache mentez du dispositif selon l'invention La figure 2 est une vue à échelle agrandie de l'ensem- ble A de la figure 1. Le dispositif de mélange continu d'une suspension comprend un cadre i (figure 1) sur lequel est monté un corps 2 ayant une forme sphérique. La cavité du corps 2 est remplie d'huile de transformateur0 Dans le corps 2 du dispositif est logé un inductur3 servant à créer un champ électromagnétique tournant. En tant qu'lnducteur 3, peut être utili- sé le stator d'un moteur électrique asynchrone. L'inducteur 3 est de forme annulaire et entoure le corps 4 d'une chambre de mélange 5 remplie de particules ferromagnétiques (non représentées). A la partie supérieure de la chambre de mélange 5 est raccordé un dispositif de chargement réalisé sous forme d'un tube 6 (figure 2) avec une tubulure 7 de raccordement à une conduite 8 (figure 1) d'amenée du composant solide de la suspension, communiquant par l'intermédiaire d'un alimentateur 9 avec une trémie 10. Dans le tube 6 se trou'je une vis d'alimentation Il dont l'arbre creux 12 (figure 2) est une pièce tubulaire mettant en communication la chambre de mélange 5 avec une conduite flexible 13 (figure 1), une pompe 14 et un réservoir 15 pour le composant liquide de la suspension0 La vis d'alimentation Il est munie d'une commande de rotation 16. Le dispositif d'évacuation est constitué par une conduite 17 ayant la forme de la lettre S tournée de 900, ctest-à- dire ayant la forme, et dont une extrémité est reliée à la partie inférieure du corps 4 de la chambre de mélange 5. En tant que dispositif d'évacuation, peut être utilisé un tuyau flexible dont la partie terminale libre est fixée sur un support 18 relié à un mécanisme 19 de déplacement vertical. Ce déplacement est nécessaire pour maintenir le niveau requis de la suspension dans la chambre de mélange 5. Pour régler la hauteur de charge de la suspension dans la chambre de mélange 5, le corps 2 du dispositif est fixé sur le cadre 1 par l'intermédiaire d'une articulation 20, tandis que la tubulure 7 du dispositif de chargement est reliée à la conduite 8 d'amenée du composant solide de la suspension par l'intermédiaire d'un manchon 21 (figure 2), permettant la rotation du corps 2 (figure 1) du dispositif par rapport à l'axe longitudinal de la tubulure 7 disposée coaxialement à la conduite 8 mentionnée. Pour la réception de la suspension finie, il est prévu un réservoir 22 avec un mélangeur 23 muni d'une commande 24. Le dispositif de mélange continu d'une suspension fonctionne de la façon suivante. De la trémie 10 (figure 1), les composants solides de la suspension arrivent à travers l'alimentateur 9 et la conduite 8 dans la tubulure 7 du dispositif de chargement et ensuite dans le tube 6 le long duquel la vis d'alimentation Il les amène à la chambre de mélange 5. Les composants liquides de la suspension sont véhicules, à l'aide de la pompe 14, du réservoir 15 vers la chambre de mélange 5 (figure 1) à travers la conduite flexible 13 et 11 arbre creux 12 (figure 2) de la vis d'alimentation 11. En fonction du nombre de composants liquides on peut recourir à plusieurs réservoirs 15. Le dispositif de chargement, selon l'invention, assure l'amenée des composants de la suspension directement dans la chambre de mélange 5, dans laquelle ils se trouvent immédiatement dans la zone d'action du champ électromagnétique de l'inducteur 3. On évite ainsi complètement une humidification préalable indésirable du composant solide et, par conséquent, la formation de mottes. Dans la chambre de mélange 5 a lieu un malaxage intense des composants liquides et solides de la suspension sous l'action des particules ferromagnétiques se déplaçant dans le champ électromagnétique créé par l'inducteur 3. Simultanément se créent des conditions favorables à la réaction chimique entre les composants de la suspension. En fonction des exigences de la technologie, on maintient dans la chambre de mélange 5 la hauteur de charge requise de la suspension. Pour régler la hauteur de charge de la suspension dans la chambre de mélange 5, on tourne le corps 2 du dispositif par rapport l'axe longitudinal de la tubulure 7. Ceci est assuré par la présence de l'articulation d'appui 20, du manchon 21 et de la conduite flexible 13 d'amenée des composants liquides de la suspension. Le niveau requis de la suspension dans la chambre de mélange 5 est maintenu gracie à la disposition de la partie terminale libre de la conduite 17 en S à un niveau approprié. En fonction du rapport des composants liquides et solides de la suspension, on règle dans la chambre de mélange 5 la position du niveau de la suspension en déplaçant verticalement la partie terminale libre de la conduite 17 en S à l'aide du mécanisme 19. On évacue la suspension finie à travers le dispositif d'évacuation (tuyau flexible) dans le réservoir 22 de réception de la suspension. Dans ce réservoir, la suspension est agitée par le mélangeur 23 entratné par la commande 24. Les essais auxquels a été soumis le dispositif montrent qu'il assure la préparation d'une suspension de haute qualité tout en permettant de réduire considérablement par exemple de 100 fois parrapport àu malaxeur mécanique connu, le temps nécessaire à la préparation de la suspension. Bien entendu, l'invention ntest nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, Si cellesci sont exécutées suivant son espritt et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suiventO R E V E N D T C A T I O N S 1 - Dispositif pour le mélange en continu d'une suspension, du type comprenant un corps monté sur un cadre et dans lequel est renferme un inducteur de forme annulaire entourant le corps d'une chambre de mélange dans laquelle sont placées des particules ferromagnétiques, et créant dans cette dernièf-e un champ électromagnétique tournant, l'entrée de ladite cambre de mélange étant mise en communication avec un dispositif de chargement réalisé sous forme d'un tube avec une tubulure reliée à une conduite d'amenée du composant solide de la suspension et avec une pièce tubulaire raccordée à une conduite d'amenée du composant liquide de la suspension, tandis quà la sortie de la chambre de mélange un dispositif d'évacuation est raccordé au cor-ps de celle-ci, caractérisé en ce ce dans le tube à tubulure du dispositif de chargemertt5 monté à la partie supérieure du corps du dispositif de mélange, se trouve une vis d'alimentation amenant le composant solide de la suspension directement dans la chambre de mélange et fixée sur un arbre creux constitué par urne pieGe tubulaire mettant en communication la chambre de mélange avec tee conduite flexible d'amenée des composants liquides de la suspension, tandis qu'à la partie inférieure du corps de la chambre de mélange est raccordée l'extrémité d'une conduite en 3 servant de dispositif d'éva cation 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation mentionné est un tuyau flexible courbé en S et dont la partie terminale libre est fixée avec possibilité de se déplacer verticalement, 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérise an ce que la tubulure du dispositif de chargement est reliée à la conduite d'amenée du composant solide de la suspension par l'intermédiaire d'un manchon permettant la rotation du corps ù dispositif par rapport à l'axe longitudinal de cette tubulure, et qu'à cet effet, sur le cadre précité se trouve une articulation reliant ledit cadre audit corps du dispositifO