Brevet FR2360342A1 — publié le 19780303

L'invention concerne un mélangeur à turbine. Actuellement, lorsque l'on désire un mélangeur pour des produits très visqueux, on utilise une simple pale de mélangeage qui est entratnée à vitesse de rotation très lente. Cependant, étant donné cette vitesse de rotation qui doit titre lente, le rendement de tels appareils est faible et, en outre, ils ne produisent pas un brassage suffisamment énergique du produit pour assurer un mélange intime de ee produit visqueux avec des pro- duits que l'on désire y incorporer tels que par exemple des poudres. Ainsi, dans ce oas, lorsque l'on verse des poudres dans le mélangeur aurdessus d 'une masse de produit visqueux, les pales de mélangeage entraient essentiellement en déplacement le produit visqueux disposé à proximité de ees pales et ee déplacement est trop faible en surface pour assurer l'incorporation rapide des poudres. On connaît également des mélangeurs qui comportent une turbine entratnée à vitesse de rotation rapide, cette turbine étant pourvue de dents périphériques de direction générale tangentielle, cette turbine ayant alors essentiellement pour but d'assurer l'affi- nage des poudres incorporées et de les mélanger intimement et rapidement à un produit liquide. rependant, Jusqu'd présent, on nta pas pu réaliser de mé- langeur qui permette d 'assurer un mélange intime et rapide entre un produit très visqueux et des poudres, car dès que l'on entralne en rotation rapide un organe de brassage dans un produit visqueux, il tend à se former une poche d'air autour de 11 organe de brassage et cela en raison même de la nature visqueuse du produit. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne, à cet effet, un mélangeur à turbine dans lequel la turbine disposée dans une cuve est constituée par un dispositif rotatif pourvu alternativement sur chacune de ses faces de dents périphériques de direction générale tangentielle, les dents des deux faces étant orientées dans des directions opposées par rapport à la circonférence du disque, mélangeur caractérisé en ce que le disque présente, sur au moins sa face supérieure, des palettes de direction générale radiale mais orientées légèrement, en partant de leur extrémité voisine du centre du disque, en sens -contraire du sens de rotation du disque. Suivant une autre caractéristique de ltinvention,-les palettes prévues sur la face supérieure du disque sont disposées de ma nière telle que leur extrémité extérieure aboutisse entre deux palettes périphériques consécutives formées sur cette face supérieure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les palettes sont de forme trapézoVdale la hauteur de leur bord supérieur décroissant régulièrement vers l'extrémité extérieure. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins cijoints, dans lesquels s - la figure 1 est une vue latérale d'une turbine concernant l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus de la figure i, - la figure 3 représente un mode de réalisation d'un mélan- geur conforme à 1 invention, - la figure 4 est une vue de dessus de la figure 3. 'a présente invention a, en conséquence, pour but la réalisation d'un mélangeur qui assure un mélange intime et rapide entre un produit visqueux et un produit de nature différente (liquide ou granuls), ce résuii,at étant obtenu en assurant un brassage de la masse de produit par formation de lignes de flux contraire s et également en assurant un déplacement de cette masse à la fois dans un plan vertical et dans un plan horizontal. Le mélangeur conforme à l'invention met en oeuvre un organe de brassage constitué par une turbine i, disposée dans une cuve 2, et entraînée en rotation par un moteur 3, Comme on le remarque sur la figure 3, la turbine i est entraînée en rotation à partir du moteur 3 dont l'arbre de sortie 4 traverse le fond 5 de la cuve 2. Cette turbine 1 (voir notamment figures i et 2) est constituée par un disque d'épaisseur et de diamètre variables suivant la viscosité des produits à travailler, le volume de la cuve 2 et les concentrations en charge des produits à mettre en oeuvre. Ce disque présente, à sa périphérie, des dents 6 formées alternativement sur chacune des faces du disque et qui sont de direction générale tangentielle, les dents des deux faces étant cependant orientées dans des directions opposées par rapport à.la circonférence 7 de la périphérie du disque. Ainsi, comme on le remarque sur les figures 1 et 2, les dents 61 sont formées par pliage vers le haut de la périphérie du disque et sont alternées avec des dents 62 obtenues par repliement vers le bas de la périphérie de ce disque. Les dents 6j, formées sur la face supérieure du disque, sont toutes orientées de la meme manière vers lèxtérieur du disque par rapport à la circonférence 7 et compte tenu du sens de rotation (flèche F) de ce disque alors que, au contraire, les dents inférieures 62 sont toutes inclinées de la meme manière vers lein térieur de la circonférence 7 du disque compte tenu du sens de rotation de ce disque. Ces dents 6 présentent, de préférence, un bord dtattaque 8 qui est usiné pour assurer un broyage et un affinage efficace des produits solides à mélanger, le bord 81 des dents 61 de la face supérieure du disque étant de préférence perpendiculaire au plan du disque alors que le bord arrière 82 est de préférence incliné. également, les dents 62, formées sur la face inférieure du disque, ont de préférence un bord d'attaque 83 qui est incliné et dans le prolongement des bords de fuite 82 des dents 61 alors que, au contraire, le bord de fuite 84 de ces dents 62 est perpendiculaire au plan du disque. Conformément à l'invention, la face supérieure li du disque i formant la turbine est pourvue de palettes 9 qui sont de direction générale radiale (voir notamment figure 2), mais qui sont orientées légèrement, en partant de leur extrémité 91 voisine du centre 12 du disque, en sens contraire du sens de rotation F de ee disque. Ces palettes 9 sont donc positionnées avec un angle négatif par rapport à l'axe 4 de la turbine afin de créer un effet de force centrifuge tendant à déplacer la matière radialement vers ltexté- rieur du disque. Cependant, l'extrémité extérieure 92 de chaque palette 9 aboutit entre deux dents consécutives 6 de cette face supérieure du disque de façon qu'il se produise un mélange intime de la matière qui, à la périphérie du disque, est ramené vers l'intérieur par les dents 6 et vient en contact avec une autre partie du produit qui est déplacée vers l'extérieur par les palettes 9, ce dépla- cement en sens contraire étant réalisé alternativement sur la périphérie du disque. En outre, le déplacement vers l'intérieur de la masse produite par les dents 61 se combine avec un déplacement du produit vers l'extérieur sous ltaction des dents 62 prévues sur la face inférieure du disque 1. Dans cette construction, le bord avant perpendiculaire 81 des dents supérieures 61 a essentiellement pour effet d'assurer le broyage des granulés et de prendre en charge une quantité relative ment importante de matière pour la déplacer vers l'intérieur alors que, au contraire, le bord incliné 82 a pour effet d'introduire progressivement, dans le sens vertical la matière déplacée par cette palette 61 dans le flux de matière déplacé en sens contraire par les palettes 9. Chacune de ces palettes 9 est de forme générale brapézoi- dale et présente un bord supérieur 93 (voir figure 1) qui est in cliné vers le disque 1 par son bord supérieur et cette inclinaison est réalisée de manière telle que le débit de ces palettes est identique sur tout le diamètre circonférentiel théorique, ainsi pouvant ttre pris sur la face supérieure de la turbine. Ainsi, la hauteur h des palettes en chaque point Y multipliée par la distance r de ce point Y au centre 12 du disque est une constante. Les mouvements créés par la turbine conforme à l'invention sont donc des mouvements contraires établis à hauteur de la périphé- rie du disque, mais, en outre, il se produit un déplacement vertical de la matière (voir figure 3), ainsi qu'un mouvement horizontal (voir figure Les mouvements verticaux (voir figure 3) résultent de las- piration centripète dans le sens des flèches A qui se traduit par une dépression créée sur la matière et par un refoulement centrifuge (flèche B) qui se traduit par une dispersion de la matière. Lors de la mise en oeuvre de la turbine conforme à ltinven- tion dans des produits très visqueux, on constate alors la formation d'un vortex tel que celui représenté en 10 qui aboutit à proximité du centre de la turbine 1, ce qui montre que l'ensemble de la matière est entraîné en mouvement à une vitesse relativement importante pour produire un mélange intime dlun produit visqueux avec un produit de nature différente, liquide ou granulés, déversé sur la masse de produit visqueux. Egalement, dans le sens horizontal (voir figure 4), la ma tière est entraînéeS dans son ensemble, en rotation dans le sens de la flèche 3 de rotation de la turbine, la matière étant, dans ce eas, ramenée toujours vers 18intérieur comme on le remarque par les flèches C. BLen entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation oi-dessus décrit et représenté, pour lequel d'autres modes et d'autres fores de réalisation pourront être prévus, sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, les avantages de l'invention sont particu- lièrement sensibles dans le cas d'un travail de produits visqueux qui est un produit très difficile à travailler mais des avantages similaires pourront ttre obtenus pour le mélange de produits autres. R E V E N D I C A T I O N S 12) Mélangeur à turbine dans lequel la turbine disposée dans une cuve est constituée par un dispositif rotatif pourvue al- ternativement sur chacune de ses faces de dents périphériques de direction générale tangentielle, les dents des deux faces étant orientées dans des directions opposées par rapport à la circonSé- rence du disques mélangeur caractérisé en ce que le disque présente, sur au moins sa face supérieure, des palettes de direction générale radiale mais orientées légèrement, en partant de leur extré- mité voisine du centre du disque, en sens contraire du sens de rotation du disque. 2 ) Mélangeur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les palettes prévues sur la face supérieure du disque sont disposées de manière telle que leur extrémité extérieure abou busse entre deux palettes pérphériques consécutives formées sur cette face supérieure. 30) Mélangeur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les palettes sont de forme trapézoSdale, la hauteur de leur bord supérieur décroissant régulièrement vers l'extrémité ex térieure. 40) Mélangeur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la forme trapézoïdale des palettes est telle que le produit de leur hauteur en chaque point par la vitesse de déplacement du disque en ce point est une constante. 5 ) Mélangeur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine est disposée en position excentrée dans la cuve du mélangeur.