Brevet FR2457711A1 — publié le 19801226

L'invention concerne un perfectionnement aux mélangeurs et plus particulièrement aux turbines d'homogénéisation placées en fond de cuves de brassage. Comme on le sait, ces turbines assurent un mélange homogène des pâtes par action combinée avec la palette de brassage. Généralement, les appareils mélangeurs se composent essentiellement - d'une cuve, notamment du type à grand rayon de cuve (GRC), - d'une palette de brassage destinée à brasser la pâte et à la faire descendre vers le fond, - d'une turbine, placée en fond de cuve, destinée à hacher, à cisailler la pâte, puis à la renvoyer sur la palette. On forme ainsi un circuit continu de cisaillement paletteturbine. Comme turbine, on a déjà suggéré d'utiliser un dispositif comportant un rotor et un stator équipés chacun de dents périphériques se faisant face et au travers desquelles passe la matière à travailler. Le passage à travers ces dents provoque des effets importants de cisaillement et des chocs à haute fréquence sur les arêtes et entre les dents, ce qui assure ainsi un brassage optimum. En d'autres termes, les matériaux sont soumis à un intense cisaillement hydraulique produit par la vitesse des dents du rotor immédiatement suivi d'un important cisaillement mécanique produit par le passage des dents du rotor à celles du stator. Dans une variante, on cherche à recycler la pâte cisaillée non plus dans la cuve, mais vers le haut de celle-ci afin d'assurer un mélange plus homogène, par exemple de composés additifs. Pour cella, on a suggéré de descendre la turbine afin d'obtenir le circuit de brassage de la cuve pour pouvoir capter la matière cisaillée, puis s'il y a lieu, soit la recycler vers le haut de la cuve, soit prélever un échantillon, voire vidanger la cuve. Cette solution est malheureusement complexe sur le plan mécanique, donc comateuse. En outre, l'obturation du fond de cuve s'effectuant en faisant descendre la turbine pour l'escamoter, on est ainsi conduit à positionner cette turbine en marche normale, à une position dans la cuve plus haute que celle qui devrait être.On provoque ainsi des zones mortes toujours néfastes à un bon brassage. L'invention pallie ces inconvénients. Elle concerne une turbine d'homogénéisation de pâte perfectionnée, placée en fond de cuve, de construction mécanique aisée, moins onéreuse et de fonctionnement facile. Cette turbine d'homogénéisation perfectionnée, placée en fond d'une cuve de brassage ou s' exerce l'action d'un agitateur à palettes, du type comportant':: - un orifice circulaire d'amenée de la matière à homogénéiser placé au centre du fond de la cuve, - un rotor formant rouet de-pompe disposé sous l'orifice d'amenée présentant sur sa périphérie des dents espacées formant une grille, - un stator, concentrique au rotor, présentant sur son bord interne des dents espacées formant grille disposées en regard de celles du rotor, - un orifice annulaire de sortie de la matière traitée, disposé autour et à l'extérieur du stator et débouchant dans le fond de la cuve, se caractérise en ce qu'elle présente en outre - une plaque fixée au fond de la cuve présentant des lumières et épousant la forme de l'orifice annulaire de sortie, - une plaque annulaire obturatrice de l'orifice de sortie parallèle et sensiblement jointive à la plaque fixe précédente, présentant des lumières identiques à celles de la plaque fixe, ladite plaque obturatrice étant apte à tourner autour de son axe vertical de manière à venir obtruer les lumières ménagées dans la plaque fixe, - des moyens permettant de faire tourner la plaque obturatrice autour de son axe vertical, - et un conduit d'évacuation de la matière traitée disposé au fond de la chambre séparant la grille statorique de l'orifice annulaire de sortie. Dans une forme de réalisation - les lumières disposées sur la plaque fixe et la plaque obturatrice sont régulièrement espacées sur le pourtour - le conduit d'évacuation disposé au fond de la chambre séparant la grille statorique de l'orifice annulaire de sortie présente une plaque obturatrice couplée avec le moyen destiné à faire tourner la plaque annulaire obturatrice autour de son axe vertical. Cette dernière forme de réalisation n'est pas indispensable, puisque les pertes de charge provoquées par ce conduit d'évacuation sont très fortes par rapport à celles du circuit normal, de sorte que le débit de matière évacuée par ce conduit est faible en comparaison de celui évacué par le circuit direct normal, c'est-à-dire vers le fond de la cuve en direction des palettes de brassage. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent donnés à titre indicatif et non limitatif et à l'appui des figures annexées. La figure 1 montre en coupe très schématique une cuve de brassage réalisée conformément à l'invention. La figure 2 représente en coupe la turbine elle-même et-la figure 3 une vue de dessus de cette turbine placée en fond de cuve. Un mélangeur conforme à l'invention (voir figure 1) comporte essentiellement - une cuve classique I, par exemple en acier inoxydable du type GRC avec sa double enveloppe 2 de chauffage ou de refroidissement et son bord 3; - un agitateur 4 à palettes 5 rotatif autour de son axe ; - une turbine 7 détaillée ci-après, placée en fond de cuve, dont le rotor est entraîné en rotation par un moteur 8 relié à la turbine 7 par une lanterne 9 avec son circuit de refroidissement pour garniture mécanique ; - un conduit d'évacuation 10 connecté à la turbine 7 relié à une vanne 11, par exemple à trois voies, puis à un second conduit 12 connecté par un raccord 13, placé juste sous le bord 3 au haut de la cuve 1. La turbine 7 elle-même (voir figures 2 et 3) se compose essentiellement - d'un rotor 20 en forme de rouet de pompe placé au centre de la cuve et formant orifice d'amenée de la matière, entraîné en rotation par son axe 21 solidaire de l'arbre moteur 22 connecté au moteur 8 ; sur la périphérie de ce rouet se trouve une grille rotorique donc mobile, présentant des dents verticales 23 régulièrement espacées entre elles par des lumières 24 - d'un stator 25 concentrique au rotor 20 présentant à sa pé- riphérie interne une grille statorique 26 donc fixe, disposée en regard de la grille rotorique et dont les dents et les lumières correspondent sensiblement en nombre et en dimensions à celles de la grille rotorique ; ce stator 25 forme une volute ou un diffuseur 27 où passe la matière cisaillée avant de retourner dans la cuve 1 par l'orifice annulaire de sortie 28 disposé autour et à l'extérieur du stator 25 - d'un conduit d'évacuation 29 de la matière pâteuse traitée disposé au fond du diffuseur 27 ou de la chambre 27 séparant la grille statorique fixe 26 et l'orifice annulaire de sortie 28, relié par un raccord tel qu'une bride ou un autre moyen équivalent à la tubulure 10 - d'une plaque annulaire 30 fixée à l'ensemble par des vis 31 placée en fond de cuve , reliée au corps de la turbine par une bride 32, percée de-lumières 33 en nombre et dimensions appropriées, régulièrement espacées sur la périphérie de cet anneau (par exemple dix lumières 33 decalées de trente six degrés ayant chacune une ouverture de seize degrés) ;; - d'une seconde plaque 34, également annulaire, mobile autour de l'axe vertical 21, jointive à la plaque annulaire fixe 30, des tinée à obtruer l'orifice de sortie 28 ; cette plaque mobile obturatrice 34 présente également des lumières 35 en dimensions, forme, voire nombres identiques à 33 - des moyens aptes à faire tourner la plaque obturatrice 34 autour de son axe vertical 21, constitués par exemple par un levier de manoeuvre 36 présentant un index 37 permettant de la déplacer entre deux positions A et B (voir figure 3) où selon le cas les lu mières 33-35 sont en parfaite coincidence (position A ouverte) ou au contraire obtruées (position B fermée); - d'une garniture mécanique d'étanchéité 38 maintenue en place par des vis 39 et d-es joints 40,41,42 pour assurer l'étanchéité de l'ensemble. Toutes ces pièces sont construites avec des matériaux appro priés,notamment en acier inoxydable. En marche normale, le rotor 20 est entraîné par le moteur 8 et le levier de commande 36 est en position A. Ainsi, la matière pâteuse est aspirée dans le rouet 20, passe entre les dents mobiles 23 et fixes 26 où elle est cisaillée, débouche dans le diffuseur 27, ressort par l'orifice annulaire 28, rencontre à nouveau la palette 5, puis le cycle recommence. Comme déjà dit, par suite des pertes de charge, la matière qui s'échappe par le conduit d'évacuation 29 raccordé à la tubulure 10 est pratiquement négligeable. Lorsque l'on désire recycler la matière en tête du cuve, c'està-dire vers le bord 3, on place le levier de commande 36 en position B. Ainsi, l'orifice annulaire de sortie 28 est bouché. De la sorte, toute la matière cisaillée s'échappe par le conduit d'évacuation 29, donc par les tubulures 10 et 12, d1où le cycle recommence. De meme, si l'on désire effectuer un prélèvement, on opère comme précédemment en jourant sur la vanne 11 à trois voies. On opère de façon similaire si l'on désire vidanger. Le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux solutions commercialisées à ce jour. On peut citer: - construction mécanique aisée, donc moins coûteuse, - fonctionnement facile, - pas de nouvelles pièces en mouvement, donc pas d'usure supplémentaire, ni de phénomène complémentaire. De la sorte, on peut utiliser ce dispositif avec succès pour le mélange de pâtes ou de poudres, notamment dans l'industrie pharmaceutique, chimique et dans la cosmétologie. REVENDICATIONS 1/ Mélangeur perfectionné du type comportant une turbine placée en fond d'une cuve de brassage où s'exerce l'action d'un agitateur à palettes, du type comportant - un orifice circulaire d'amenée de la matière à homogénéiser placé au centre du fond de la cuve, - un rotor formant rouet de pompe disposé sous l'orifice d'amenée présentant sur sa périphérie des dents espacées formant une grille, - un stator concentrique au rotor, présentant sur son bord interne des dents espacées formant grille disposées en regard de celles du rotor, - un orifice annulaire de sortie de la matière traitée, disposé autour et à l'extérieur du stator et débouchant dans le fond de la cuve, caractérisé en ce qu'il présente en outre :: - une plaque fixée au fond de la cuve présentant des lumières et épousant la forme de l'orifice annulaire de sortie, - une plaque annulaire obturatrice de l'orifice de sortie parallèle et sensiblement jointive à la plaque fixe précédente, présentant des lumières identiques à celles de la plaque fixe, ladite plaque obturatrice étant apte à tourner autour de son axe vertical de manière à venir obtruer les lumières ménagées dans la plaque fixe, - des moyens permettant de faire tourner la plaque obturatrice autour de son axe vertical, - et un conduit d'évacuation de la matière traitée disposé au fond de la chambre séparant la grille statorique de l'orifice annulaire de sortie. 2/ Mélangeur selon revendication 1 caractérisé en-ce que les lumières disposées sur la plaque fixe et la plaque obturatrice sont régulièrement espacées sur ie pourtour. 3/ Mélangeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le conduit d'évacuation disposé au fond de la chambre séparant la grille statorique de l'orifice annulaire de sortie présente une plaque obturatrice couplée avec le moyen destiné à faire tourner la plaque annulaire obturatrice autour de son axe vertical.