Brevet FR2361146A1 — publié le 19780310

L'invention concerne un mélangeur continu comportant une cuve à axe vertical et un arbre central d'agitateur muni de pales mélangeuses du côté du fond. Il est avantageux dans bien des cas d'ajouter de fa çon discontinue le constituant principal de mélange, Si l'on désire retirer en continu le mélange fini pour des postes de transformation suivants, un problème d'égalisation se se pose, L'invention vise à donner à un mélangeur continu une forme telle que malgré l' rivée discontinue des constituants principaux de mélange, une extraction continue et homogène du mélange fini soit assurée. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la cuve est subdivisée, par une cloison annulaire concentrique qui part du couvercle en direction du fond, en une cavité intérieure destinée à recevoir de façon discontinue le constituant principal de mélange et une cavité annulaire extérieure destinée à l'amenée continue des constituants mineurs, au mélange et à l'extraction du mélange fini, et que les pales mélangeuses portent un anneau de rotor situé en face de la paroi annulaire et formant un interstice de limitation avec le bord frontal inférieur de la paroi annulaire. Grâce a cette structure du mélangeur, on obtient une grande capacité de la cavité intérieure. Cette cavité intérieure sert de cavité tampon. La matière à mélanger entre dans la cavité annulaire extérieure où peut s'effectuer une amenée continue des constituants mineurs. Il est assuré que ceux-ci soient distribués de façon uniforme et homogène au sein du mélange fini que lton extrait, si la quantité extraite par unité de temps est maintenue constante, ce qui peut être assuré par exemple par un sas d'extraction. L'interstice a pour effet d'assurer la division de la matière à mélanger. Les gros amas ne peuvent pas passer par l'interstice. Toutefois, afin de fixer encore plus exactement les fractions qui passent par l'interstice, l'invention propose que la paroi annulaire présente dans le bas une structure en peigne qui va jusqutau-delà de l'ouverture de l'interstice annulaire et/ou que l'anneau de rotor présente dans le haut une structure en peigne qui va jusqu'u-delà de l'ouverture de l'interstice annulaire. En particulier, la structure en peigne présente la forme d'une couronne de broches.Ainsi, à l'intérieur de l'interstice sont définies des ouvertures de passage à peu près carrées ou rectangulaires de sorte que des granules de grosseur prescrite peuvent seuls arriver dans la cavité annulaire exwtrieure. Il est ainsi assuré que la matière à mélanger refroidie soit divisée dans une mesure suffisante0 Un mode d'exécution préférentiel de l'invention porte sur un mélangeur refroidisseur servant à former une préparation de matière thermoplastique et est caractérisé par le fait que dans la cuve pénètre un arbre entraîné séparément et muni de couteaux diviseurs. La charge chauffée dans un mélangeur chauffant arrive dans la cavité intérieure du mélangeur refroidisseur ou elle est maintenue à une température supérieure à la limite inférieure de l'intervalle de ramollissement, de façon qu'il soit possible de bien diviser les amas. Cela empêche un refroidissement prématuré de la charge en-dessous de l'intervalle de ramollissement. En effet, quand les amas sont refroidis à une température inférieure à l'intervalle de ramollissement, il n'est guère possible de les diviser. Les amas qui sont inférieurs à une grosseur définie par la largeur de l'interstice peuvent arriver dans une cavité annulaire extérieure où s'effectue un refroidissement intense à une température inférieure à l'intervalle de refroidissement du mélange.La cavité annulaire extérieure a un volume à peu près égal à celui de la cavité intérieure, mais pour des raisons géometriques elle a une surface notablement plus grande de sorte que l'ob obtient un refroidissement intense. Sous un autre aspect, l'invention a pour obJet un procédé de fabrication d'agglomérés à grosseur de particules limitée à partir d'une préparation de matière thermoplastique, dans lequel on divise dans une cavité centrale tout,en le oras- sant et en le refroidissant,une matière à mélanger chauffée et roulante, forme de la preparation de matière thermoplastique, procédé caractérisé par le fait que l'on commence par prérefroi dir la matière, dans une cavité intérieure ou s'effectue la division, à une température supérieure à la limite inférieure de l'intervalle de ramollissement, que la matière arrive, par un interstice présentant une ouverture en peigne de manière à limiter la grosseur de particules, dans une cavité annulaire extérieure de plus grande surface et que dans celle-ci s'effectue un refroidissement intense. Afin que le mélangeur puisse être adapté à la grosseur de particules du mélange dont il s'agit, l'invention prévoit des moyens permettant de régler la largeur de l'interstice de limitation. Un mode d'exécution de l'invention est décrit ciaprès à propos des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une élévation arrachée d'un mélangeur refroidisseur - la figure 2 est un plan correspondant à la figure I ; et - la figure 3 est une élévation partielle éclatée et agrandie de la paroi annulaire et de l'anneau de rotor. Sur un socle I est montée une cuve cylindrique de mélange 2 à axe vertical. La cuve 2 est fermée dans le haut par un couvercle 3 qui porte une tubulure d'introduction 4 à laquelle on raccorde la tubulure d'extraction d'un mélangeur chauf fant non représenté. Les parois de la cuve 2 et/ou du couvercle 3 sont doubles et logent chacune des tuyaux à agent de refroidås- sement. Dans le couvercle 3 est, en outre, monté un arbre 5 incliné relativement à l'axe de la cuve, sur lequel est monté un couteau diviseur 6 et qui est entraîné par un moteur 7. A travers le fond de la cuve 2 est introduit un arbre d'agitateur 8 qui porte, du côté du fond, des pales mélangeuses 9. L'arbre 8 est entraîné par un moteur Il par l'intermédiaire d'une courroie de transmission 10. Au couvercle 3 est fixée une paroi annulaire 12. Celleci peut également être double et comporter un dispositif de refroidissement. La paroi annulaire 12 divise l'intérieur de la cuve en une cavité intérieure 13 et une cavité annulaire exté- rieure 14. Le volume de ces deux cavités est à peu près égal. Sur les pales mélangeuses est monté un anneau de rotor 15 qui se trouve en-dessous de la paroi annulaire 12 et délimite avec celle-ci un interstice 16. Les pales mélangeuses 9 se prolongent par des bras 17 dans la cavité annulaire 14. Sur l'anneau 15 sont montées, en une rangée, des broches 31 qui recouvrent l'ouverture de l'interstice 16 et définissent ainsi une ouverture en peigne. Entre les broches 31 se trouvent des ouvertures de passage à section rectangulaire. Sur le dessous de la paroi annulaire 12 sont également montées, avec une disposition en couronne, 'des broches 32 qui recouvrent également la largeur de l'interstice 16. ta figure 3 est une vue partielle agrandie de cette disposition à l'interstice 16, la paroi annulaire 12 étant écartée de l'anneau de rotor 15vers le haut. Dans la position de montage, les broches 31 et 32-redouvrent pratiquement complètement la largeur de l'interstice. A la cavité 14 est adjointe la sortie du mélangeur refroidisseur. On peut prévoir une ouverture d'extraction de fond 19 qui coopère avec un sas d'extraction. Ou encore, on peut prévoir aussi un volet d'extraction 21, indique en trait mixte. Le mélange chauffé dans un mélangeur chauffant et dont la température se situe dans l'intervalle de ramollissement de la matière thermoplastique est introduit de façon discontinue dans la cavité intérieure 13 par la tubulure d'introduction 4. La cavité intérieure 13 a une petite surface de refroidissement relativement au volume du mélange. La température de l'agent de refroidissement est réglée de façon telle qu'à l'intérieur de la cavité intérieure 13 il s'effectue un refroidissement à une température se situant à la limite inférieure de l'intervalle de ramollissement. Par suite, le couteau diviseur 6 de la cavité intérieure 13 est pleinement efficace. Les amas dont la grosseur est inférieure à celle des ouvertures entre les broches 31 et 32 peuvent arriver par l'interstice 16 dans la cavité annulaire extérieure. La disposition en couronne des broches 31 et 32 assure ainsi une surveillance complète de la grosseur des granules qui passent par l'interstice 16. Dans la cavité annulaire extérieure 14 s'effectue un refroidissement intense, en particulier parce que la surface de cette cavité annulaire extérieure 14 est notablement plus grande que celle de la cavité intérieure 13 relativement à son volume. La température des amas s'abaisse donc imrlédiatement, dans la cavité annulaire extérieure 14, en-dessous de la limite inférieure de l'intervalle de ramollissement de sorte qu'ils deviennent solides et qui ne se produit aucun risque de nouvelle agglomération. Dàns la cavité annulaire extérieure, il nty a donc que des amas d'une grosseur réglée. Par suite, on obtient dans la cavité annulaire extérieure un granulé à grosseur de particules uniforme Si l'on utilise par exemple un sas d'extraction 20, l'extraction de l'aggloméré peut se faire en continu à un débit constant, ce qui assure, avec une puissance de refroidissement constante, la température constante de sortie exigée.Ainsi, malgré une introduction discontinue, le mélangeur refroidisseur selon l'invention permet une extraction continuez Cela est assuré surtout par la division de la cuve en une cavité intérieure servant de tampon et une cavité annulaire extérieure servant de cavité d'extraction, grâce à la cloison annulaire 12 et à l'eanneau 15, La cavité intérieure 13, en tant que cavité tampon, peut redevoir toute une charge du mélangeur chauffant et cette charge, à mesure qu'elle est divisée, est amenée à la cavité annulaire extérieure 14 et, après re froidissement à la température finale, elle est extraite en continu. Lorsqu'on travaille un polychlorure de vinyle mou, on prévoit une température de refroidissement d'environ 700C dans la cavité intérieure et d'environ 450C dans la cavité annulaire extérieure. Rien entendu, ces températures sont calculées en fonction de la matière thermoplastique travaillée dans le cas d'espèce et doivent surtout tenir compte de la limite inférieure de l'intervalle de ramollissement du mélange dont il s'git. La grosseur des granules est fixée par réglage de la largeur d'interstice. Dans le mode d'exécution décrit, la couronne de broches est disposée au-dessus de l'anneau de rotor 15. La couronne de broches peut aussi être proue en-dessous de l'anneau de rotor, ce qui forme un interstice en-dessous de celui-ci. REVENDICATIONS 1) Mélangeur continu comportant une cuve à axe vertical et un arbre central d'agitateur muni de pales mélangeuses du côté du fond et caractérisé par le fait que la cuve est subdivisée, par une cloison annulaire concentrique qui part du couvercle en direction du fond, en une cavité intérieure destinée à recevoir de façon discontinue le constituant principal de mélange et une cavité annulaire extérieure destinée à l'amenée continue des constituants mineurs, au mélange et à l'extraction du mélange fini, et que les pales mélangeuses portent un anneau de rotor situé en face de la paroi annulaire et formant un interstice de limitation avec le bord frontal inférieur de la paroi annulaire. 2Y Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la paroi annulaire présente dans le bas une structure en peigne qui va jusqu'au-delà de l'ouverture de l'interstice annulaire et/ou que l'anneau de rotor présente dans le haut une structure en peigne qui va jusqu1au-delà de ltou- verture de l'interstice annulaire0 3) Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la structure en peigne est sous la forme d'une couronne de broches. 4) Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la hauteur de l'interstice de limitation est réglable. 5) Mélangeur selon l'une des revendications 1 à caractérisé par le fait que dans la cuve pénètre un arbre entraR- né séparément et muni de couteaux diviseurs. 6) Mélangeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la cloison annulaire est double et parcourue par un agent de refroidissement0 7) Procédé de fabrication d'agglomérés à grosseur de particules limitée à partir d'une préparation de matière ther moplastique1 dans lequel on divise dans une cavité centrale tout en le brassant et en le refroidissant une matière à mélanger chauffée et roulante, formée de la préparation de matière thermoplastique, procédé caractérisé par le fait que l'on commence par prérefroidir la matière, dans une cavité intérieure où s'effectue la division, à une température supérieure à la limite inférieure de l'intervalle de ramollissement, que la matière arrive, par un interstice présentant une ouverture en peigne de manière à limiter la grosseur de particules, dans une cavité annulaire extérieure de plus grande surface et que dans celle ci s'effectue un refroidissement intense.