Brevet FR2470068A1 — publié le 19810529

L'invention concerne un récipient pour liquides ou fluides hétérogènes, c' est-a-dire formés chacun de composants différents, notamment de densités differentes, possédant une paroi latérale, un fond et un orifice d'entrée. Les liquides entreposés dans des récipients, en particulier sur des aires de stockage à cuves et conteneurs, ont tendance, s'il s'agit de produits hétérogènes, à présenter une plus ou moins grande séparation des composants du produit ou formation de sédiments. Le degré de formation de sédiments est fonction du temps, des différences de densité et - ce qui n'est pas le facteur le moins important - des différences de viscosité des composants du produit. Les produits hétérogènes tels que les colorants, les putes d'impression, les colles, les produits pour protéger les plantes et ainsi de suite forment très souvent des dépOts qui se durcissent dans les zones qui ne sont que faiblement affectées par les courants de brassage ou se dirigeant vers la sortie lors d'un soutirage. Le problème est particulièrement grave avec les produits a pulvériser sur les plantes et les pates d'impression qui comportent des substances porteuses très fluides puisqu'une concentration irrégulière des substances de base solides peut dans ce cas avoir des conséquences désastreuses. Jusqu'S présent, les problèmes de sédimentation sont résolus dans la mesure possible par les appareils a secouer les récipients et les agitateurs à hélice qui existent dans le commerce. On en trouve de types et de tailles les plus divers pour des spéci- fications de produit particulières a chaque fois et ils sont tous basés sur le même principe de mouvement du produit, donc de brassage. I1 va de soi que les récipients de stockage sur lesquels sont branchées des conduites ne peuvent pas être placés sur des appareils à secousses. Il est également facile d comprendre que les agitateurs n' ont que peu ou pas d'effet du tout dans des récipients rectangulaires et dans les tuyaux entre les récipients et des appareils de robinetterie & la sortie de ceux-ci. De nouvelles solutions doivent donc être trouvées pour le maintien a l'état de mélange de liquides hétérogènes, notamment dans les cas où l'on envisage le raccordement cn une chine de plusieurs récipients journaliers munis d'appareils de robinetterie de sortie dans le but d'automatiser les opérations de soutirage. Bien qu'on puisse empocher plus efficacement les dépôts sur les fonds et dans les conduites par un recyclage - au moins de remps en temps - du fluide en circuit fermé, lequel s'attaque également aux dépôts dans les conduites, le problème des dépôts sur les fonds, surtout dans les zones marginales les plus éloignées de l'orifice de sortie, n'est pas résolu pour autant. Le spécialiste de la mécanique des fluides sait que, sur les récipients présentant en bas un orifice de sortie libre, le débit réel a la sortie est toujours plus faible que le débit calculé, du fait que les particules liquides qui arrivent des différentes directions se gantent mutuellement, c'est-a-dire se poussent hors des parcours d'écoulement, ce qui implique du travail supplémentaire. Il en résulte un étranglement du jet de liquide, appelé contraction du jet. Le débit réel du liquide quittant le récipient par l'orifice de sortie est donc toujours imputé d'un coefficient de contraction a. Dans un recyclage en circuit fermé, ce facteur a a beaucoup d'importance parce qu'il permet d'obtenir des gains de capacité et de traiter le produit avec ménagement. L'invention vise donc a apporter un récipient de production et de stockage pour liquides ou fluides, en particulier pour mélanges hétérogènes, qui s oppose de façon efficace au dépit des composants solides sur les parois du récipient et qui présente, en outre, s'il est pourvu d'un orifice de sortie en bas, un coefficient de contraction favorable. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le récipient comporte intérieurement, dans la région de son fond mais distance de ceiui-ci, un déflecteur dont le profil est adapté de telle manière à la forme de la paroi voisine du récipient que la section d'écoulement entre le déflecteur et la paroi du récipient diminue de haut en bas. Une autre caractéristique, s'appliquant un récipient de section circulaire, destiné notamment à être utilisé dans un circuit de recyclage pour brasser le produit, prévoit que le déflecteur est un corps de révolution dont la partie supérieure possède une section qui diminue de façon continue vers le haut et dont la partie inférieure est congrue au fond du récipient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de quelques exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe verticale simplifiée d'un 'récipient de liquide et d'un dispositif pour le recyclage du milieu liquide en un circuit fermé comportant une partie extérieure au récipient; - la figure 2 montre schématiquement les conditions d'écoulement dans un récipient connu du commerce présentant en bas un orifice de sortie libre; la figure 3 montre les conditions d'écoulement dans la région du fond d'un exemple de réalisation d'un récipient de liquide selon l'invention; - les figures 4 8 sont des coupes simplifiées de différentes formes d'exécution; - la figure 9 montre', par une coupe verticale simplifiée, un autre détail d'exécution;; - la figure 10 est une vue en plan d'un déflecteur de section circulaire placé a l'intérieur d'un récipient; - la figure 11 est une vue en plan d'un déflecteur de section carrée placé dans un récipient; - la figure 12 est une vue en plan du déflecteur repre- senté en coupe verticale sur la figure 8; et - la figure 13 montre, par une coupe verticale, une autre forme d'exécution d'un récipient de liquide selon l'invention, ne présentant pas d'orifice de sortie en has. Le récipient de liquide représenté schématiquement sur la figure 1 et désigné dans son ensemble par 1 possède une paroi latérale 2 qui est cylindrique et de section circulaire, un fond 3 qui est légèrement conique et descend vers l'axe du récipient où se trouve un orifice de sortie 4, ainsi qu'un orifice de remplissage 5 en haut. A l'orifice de sortie 4 se raccorde une conduite 6 qui debouclae dans la partie supérieure du récipient 1, de sorte qu'une pompe 7 peut faire recycler le milieu liquide M se trouvant dans le récipient dans un circuit fermé. La figure 2 montre schématiquement les conditions d'écoulement dans un récipient connu présentant un orifice de sortie en bas. Eu égard à la forme de récipient choisie, on peut considérer dans ce cas, ccnpt tenu de la pression de liquide statique,que 70tin environ du milieu liquide M s'écoulent plus ou moins directement vers l'orifice de sortie 4 en bas, tandis que 30'in environ s 'écoulent pratiquement parallèlement au fond 3 dans la région de celui-ci.La colonne de liquide verticale au-dessus de lu tubulure- de sortie ne permet pratiquement pas d'écoulement de l'extérieur vers l'intérieur sur le fond, avec la conséquence que les parties concernées du produit sont au repos et ont donc tendance a la formation de sédiments, ce qui influe sur la stabilit du produit. I1 est en outre à noter a cet égard que la zone annulaire désignée par 8 sur la figure 2 et se trouvant à la transition entre la paroi latérale 2 et le fond 3 constitue une zone morte qui n'est pratiquement pas affectée par le courant (flèche 9). Dans cette zone morte existe donc un risque accru de sédimentation et les dépits formés ne peuvent pratiquement' plus Stre éliminés par les moyens connus, c'est-g-dire ni par un agitateur ni par un recyclage en circuit fermé. Pour éviter avec certitude la formation de tels dépits et obtenir en outre des conditions d'écoulement optimales dans la région de l'orifice de sortie 4, un déflecteur 10 est disposé coaxialement à l'orifice de sortie 4 et à une distance h au-dessus de cet orifice dans le récipient 2 de l'exemple de la figure 1. Le déflecteur 10 s'appuie par plusieurs nervures 11 espacées dans un cercle sur'le fond 3 du récipient mais il pourrait également entre tenu par des entretoises fixées sur la paroi latérale du récipient 2 ou sur un recouvrement 12 prévu en haut de ce récipient. Le profil extérieur du déflecteur 10 est choisi, en tenant compte de la forme de la paroi latérale dans la partie inférieure du récipient, de manière que la section d'écoulement libre 13 de forme annulaire entre la paroi latérale et le déflecteur 10 diminue de façon continue de haut en bas jusqu'a l'entrée de l'orifice de sortie 4. De ce fait, la vitesse d'écoulement subit un accroissement continu qui est fonction de la diminution de section, de sorte que le liquide est accéléré en permanence pendant son écoulement par la partie inférieure du récipient vers l'orifice de sortie. Comme le montre la figure 1, le liquide se dirigeant vers la sortie est de ce fait obligé de yasser par la zone de transition - désignée ici par 8' - entre la paroi latérale 2 et le fond 3, de sorte que les dépits dans cette région peuvent être évités avec certitude. De plus, en raison de la vitesse croissante du liquide, le déflecteur 10 et le fond 3 du récipient sont exposés à des courants de liquide intenses. Le jet de liquide sortant à l'extérieur par l'orifice de sortie 4 est absolument régulier, grace b l'installation du déflecteur 10 dans le récipient, puisque le courant descendant illustré figure 2 est complètement supprimé et que les particules de liquide qui se réunissent dans la région de l'orifice de sortie 4 sont uniquement des particules qui s'écoulent radialement vers l'intérieur. Des essais ont confirmé que l'on obtient ainsi un jet très homogène sans perturbations. L'installation du déflecteur 10 dans le récipient apporte en outre l'avantage que la formation de turbulences a symétrie de révolution dans la région de l'orifice de sortie 4, donc aussi les inclusions d'air dans le produit qui en sont la conséquence, sont évitées. Une forme de réalisation préférée de l'invention prévoit encore d'autres mesures pour éviter des dépits de composants du produit sur le déflecteur 10 fui-même. Par exemple, la surface latérale 10a de ce déflecteur peut entre pourvue d'une pente aussi grande que possible, la disposition optimale s'avérant etre un déflecteur ayant une forme de paroi latérale comme celle repréw sentée qu la figure 1 et: correspond en coupe à une parabole. La portion la plus naute du déflecteur 10 présente dans ce cas une courbure très raide qui est voisine d'une forme cylindrique, de sorte que la pointe du déflecteur reste toujours propre. La surface se trouvant sous elie de la paroi latérale du déflecteur est maintenue exempte de dépotes grace à l'accélération croissante du liquide, comme déjà mentionné. Lorsqu'on åívise le déflecteur 10 de la figure 1 par un plan fictif E sensiblement torizontaî, on voit qu'il se compose en fait d'une partie supérieure conique 14 et d'une partie inférieure 15 dont la surface extérieure est pratiquement parallèle au fond 3 du récipient. La distance h entre la partie inférieure 15 et ie fond 3 étant constante dans la forme d'exécution choisie, la vitesse du liquide se dirigeant vers la sortie augmente avec le carré de la section d'écoulement décroissante dans toute la partie inférieure du récipient. Les figures 4 à 8 représentent schematiquement différentes formes de déflecteurs. Le déflecteur 16 de la figure 4 possède la forme d'un double cône circulaire droit, l'un étant formé par la partie supérieure et l'autre par la partie inférieure du déflecteur. Selon la figure 5, la paroi latérale du cône circulaire 17 possède une courbure concave, tandis que la partie supérieure de déflecteur désignée par 18 sur la figure 6 correspond a une demi-sphère. I1 est possible encore, comme le montre la figure 7, de réaliser l'ensemble du déflecteur sous forme d'une sphère. Le profil de la partie supérieure conique d'un déflecteur peut également avoir une courbure convexe et correspondre à un segment sphérique. Si le récipient possède une section polygonale, la partie supérieure du déflecteur peuc avoir une forme pyramidaie à faces droites, convexes ou concaves. Dans le cas d'un récipient 2' possédant un orifice de sortie 4' excentré, le déflecteur 20 peut être installé comme représenté sur les figures 3 et 12. Cette forme d'exécution donne égaiement une accélération sans cesse croissante, de haut en bas, du liquide se dirigeant vrs la sortie. Dans l'industrie chimique, dans l'imprimerie, dans le secteur alimentaire et dans des activités analogues, de tels récipients sont utilisés frèquemeent pour l'entreposage de mélanges hétérogènes. Comme les composants plus lourds de ces mélanges ont facilement tendance à se déposer, ce qui est démontré par la pratique, il faut faire en sorte que le liquide soit bien brassé, en particulier dans les parties critiques des récipients. Un tel brassage peut être favorisé, en cas d'utilisation d'un déflecteur 10 (figure 9) selon l'invention, par exemple, par l'installation de plusieurs éléments de turbulence 21 dans l'intervalle entre la partie inférieure 15 du déflecteur et le fond 3 du récipient.Ces éléments de turbulence, en forme de lamelles par exemple, confèrent au mélange liquide, en plus de l'accélération sans cesse croissante, une turbulence intense, de sorte que le liquide quitte le récipient en étant bien brassé. Les figures 10 et 11 sont des vues en plan simplifiées de deux déflecteurs installés dans un récipient. Il ressort de ces figures que lve contour du déflecteur est de préférence adapté à celui de la paroi intérieure du récipient. C'est ainsi que la paroi latérale cylindrique 2 de section circulaire de la figure 10 entoure un déflecteur 10 qui possède également une section circulaire, tandis que la paroi latérale 22 de section -carrée de la figure 11 entoure un déflecteur 23 qui possède aussi une section carrée. Toutes les formes d'exécution décrites jusqu'ici de l'invention s'appliquent à des récipients présentant en bas un orifice de sortie 4 et dans lesquels le milieu liquide est de préférence recyclé en circuit fermé. L'invention est cependant parfaitement applicable aussi à des récipients de liquide qui ne présentent pas un tel orifice de sortie en bas. La figure 13 montre un exemple de réalisation de l'invention avec utilisation d'un tel récipient. Le récipient 24 de cet exemple possède une forme cylindrique de section circulaire et il contient à l'intérieur un déflecteur 26 prenant appui sur des nervures 25 mutuellement espacées. Le déflecteur 26 est traversé verticalement par un tube 27 qui est ouvert en bas, traverse également le couvercle 24a en -haut du récipient et est pourvu å l'extérieur d'une tubulure de raccordement 29 portant une vanne d'arrêt 30. A une faible distance au-dessous du couvercle 24a, le tube 27 présente des orifices de sortie radiaux 28. Sur le sommet du tube 27 est monté un moteur électrique 31 dont l'arbre de sortie est accouplé a une hélice non représentée qui s'étend dans le tube 27. A la mise en marche du moteur 31, le milieu liquide M se trouvant dans le récipient 24 est aspiré par l'hélice tournante à l'embouchure en bas du tube 27, transporté vers le haut a travers le tube 27 puis expulsé de lui à travers les orifices 28. Le fluide peut ainsi être recyclé en circuit fermé à l'intérieur meme du récipient fermé, pendant que le déflecteur 26 empêche avec certitude la formation de sédiments dans la région du fond du récipient.L'agencement est de préférence tel que l'ouverture de la vanne d'arrêt 30, servant au prélèvement dosé du milieu M, provoque en même temps la mise en marche du moteur 31, de sorte que le milieu liquide est à la fois soutiré et brassé de façon intense. Les formes d'exécution décrites ne sont que quelques exemples de mise en oeuvre de l'invention, l'homme de l'art pouvant y apporter de nombreuses modifications. Toutes ces formes d'execu- tion ont cependant en commun que les dépôts dans un récipient de liquide peuvent être évités avec certitude, sans utilisation d'un agitateur, et que même des composants de liquides très hétérogènes peuvent être maintenus en état de mélange par les moyens les plus simples. La formation de turbulences que l'on craint tellement dans de tels récipients et l'aspiration d'air qui y est le plus souvent liéesont pratiquement exclues. La surface du déflecteur peut être traitée de manière qu'elle repousse le produit. Il est notamment possible de la poncer, de lui donner un poli miroir, de la revêtir de Téflon ou de céramique ou de la traiter d'une autre manière. Si le milieu liquide possède un point de usion supérieur à la température ambiante, comme c'est le cas pour la poudre à chocolat par exemple, il est possible aussi, par exemple, d'utiliser le déflecteur comme un corps chauffant. REVENDICATIONS 1. Récipient pour liquides hétérogènes, possédant une paroi latérale, un fond et un orifice d'entrée, caractérisé en ce qu'il comporte intérieurement, dans la région de son fond (3) mais à distance de ce fond, un déflecteur (10, 16, 19, 20, 23, 26) dont le profil est adapté de telle manière à la forme de la paroi (2, 3) voisine du récipient (1, 24) que la section d'écoulement entre le déflecteur et la paroi du récipient diminue de haut en bas. 2. Récipient selon la revendication 1, ayant une section circulaire, destiné notamment a autre utilisé dans un circuit de recyclage pour brasser le liquide hétérogène qu'il contient, caractérisé en ce que le déflecteur (10, 16, 20, 26) est un corps de révolution dont la partie supérieure (14, 17, 18) possède-une section qui diminue de façon continue vers le haut et dont la partie inférieure (15) est congrue au fond (3) du récipient. 3. Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie supérieure (14, 17, 18) du déflecteur affecte la forme d'un cône circulaire droit 4. Récipient selon la revendication 3, caractérisé~en ce que le profil du cOne est concave et sa genératrice correspond au moins approximativement à une parabole. 5. Récipient selon la revendication 3, caractérisé an ce que le profil du c8ne possède une courbure convexe et correspond a un segment sphérique. 6. Récipient selon la revendication 1, possédant une section polygonale, caractérisé en ce que la partie supérieure du déflecteur affecte une forme pyramidale avec des faces droites, convexes ou concaves. 7. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (19) est sphérique. 8. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, possédant dans son fond un orifice de sortie (4) par lequel le liquide s'écoule hors du récipient lors d'un recyclage destiné au brassage du liquide hétérogene, caractérisé en ce que le déflecteur est disposé au-dessus de l'orifice de sortie coaxialement par rapport å celui-c. b. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des éléments (21) générateurs de turbulence sont fixés entre le fond (3) du récipient et le cté inférieur voisin du déflecteur (10) afin de produire ainsi un brassage plus intense du liquide. i0. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (26) est traversé par un tube (27) d'aspiration et de refoulement de liquide, qui présente un orifice d'aspiration c'a bas, dont la partie supérieure présente à l'intérieur du récipient (24) au moins un orifice de sortie (28), une conduite de soutirage étant branchée sur la partie supérieure de ce tube (27) a l'extérieur du récipient, et en ce qu'un organe de transport est disposé à l'intérieur du tube (27) pour aspirer le liquide contenu dans le récipient par l'orifice en bas du tube, pour transporter le liquide à l'intérieur du tube jusque dans la partie supérieure du récipient et pour l'y faire sortir du tube dans le récipient ou le pomper dans la conduite de soutirage. 11. Récipient selon llune quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la surface du déflecteur est poncée, polie ou revetue d'une matière plastique ou céramique afin de réduire les dépôts de composants du liquide. 12. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la paroi latérale du déflecteur est chauffée en vue du traitement de produits dont le domaine de point de fusion est supérieur à la température ambiante.