Brevet FR2474336A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne un mélangeur en continu à pouvoir mélangeur amélioré. Pour le mélange de substances à haut poids moléculaire telles que des résines synthétiques, on connaît et on utilise des mélangeurs en continu qui assurent en continu le mélange et l'évacuation de matières. Parmi les mélangeurs en continu, ceux du type duplex, comportant deux arbres mélangeurs parallèles situés dans une chambre, sont préférés à ceux à arbre unique parce qu'il assurent mieux le cisaillement et la fusion et 10 opèrent un mélange plus efficace, ce qui réduit le temps de mélange. Toutefois, lors d'un mélange opéré par le mélangeur continu de type duplex, il apparaît parfois, selon la nature des matières à mélanger, telles que des résines synthétiques, ou selon le rapport de mélange, le phénomène de passage court- circuité, c'est-à-dire que des matières non fondues traversent le mélangeur sans subir le travail de cisaillement. Avec les mélangeurs en continu classiques du type précité, il est difficile de s'opposer à ce phénomène, de sorte qu'il existe toujours le risque de voir de la matière non fondue se mélanger avec la matière fondue et être évacuée avec elle sans avoir subi un effet de brassage suffisant, ce qui nuit à l'uniformité du mélange et abaisse la qualité du produit résultant. La présente invention a pour objet de proposer un mélangeur en continu: qui comporte un moyen du type barrage de nature à s'opposer au phénomène précité de passage court-circuité afin d'assurer un mélange uniforme et de relever la qualité du produit résultant; - qui comporte des arbres mélangeurs qu'on peut facile- ment extraire pour les nettoyer lors de changements de couleur de la matière à brasser, ou pour les soumettre à d'autres opéra- tions d'entretien. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, il est prévu un mélangeur en continu du type duplex comportant, dans une chambre, deux arbres mélangeurs parallèles dont chacun comporte un tronçon d'avance, un tronçon de mélange et un tronçon d'évacuation. Le mélangeur comporte aussi un barrage rétractable monté sur le fond de la chambre, en regard des tronçons d'évacuation des arbres mélangeurset des moyens de réglage situés entre la chambre et le barrage pour permettre d'ajuster la hauteur atteinte par le barrage dans la chambre. Pour mieux faire comprendre l'invention et ses avantages, on va maintenant en décrire à titre d'exemples certaines réalisations préférées en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: Figure 1 est une vue en coupe en élévation du mélangeur selon l'invention; Figure 2 est une vue en coupe en plan du mélangeur selon l'invention; Figure 3 est une représentation schématique en coupe transversale du barrage selon l'invention; Figure 4 est une représentation schématique en coupe transversale illustrant le fonctionnement des palettes et de la chambre de mélange selon l'invention; Figures 5 à 9 sont des vues en coupe droite suivant la ligne AA-AA de la figure 1 de dispositifs de réglage de barrage selon des modes de réalisation préférés. Sur la figure 1, on voit en 1 un carter qui présente à ses extrémités opposées une entrée 2 et une sortie 3 et définit intérieurement une chambre ayant en coupe droite la forme d'un binocle, destinée à recevoir deux arbres mélangeurs parallèles 4. Chaque arbre mélangeur 4 présente, à partir de l'extré- mité d'entrée 2, un tronçon d'avance 41, un tronçon de mélange 42 et un tronçon d'évacuation 43. Le tronçon d'avance 41 a la forme d'une vis et le tronçon de mélange 42, contigu au tronçon d'avance, constitue une palette à section ovale, ayant une torsion de même sens que celle de la vis du tronçon d'avance entre son extrémité initiale et un point médian, puis une seconde palette, à torsion de sens inverse, qui s'étend entre le point médian et l'autre extrémité du tronçon de mélange. Le tronçon d'évacuation 43 constitue une palette rectiligne à section de même forme que celle des palettes du tronçon de mélange 42. En regard des tronçons homologues des arbres mélangeurs 4, le carter 1 présente, dans sa chambre, des sections d'avance 11, des sections de mélange 12 et des sections d'évacuation 13 qui se succèdent axialement en continu. Les deux sections de chambre de chaque paire juxtaposées en coupe transversale communiquent en outre l'une avec l'autre. Au niveau de la sortie 3 est ménagé un orifice muni d'un clapet 5 qui permet d'ajuster sa section de passage. Dans le mélangeur en continu de type duplex décrit ci-dessus, un barrage 6 est prévu selon l'invention sur les fonds des sections d'évacuation 13. De préférence, ce barrage 6 est monté, de façon à être rétractable verticalement, dans une fente 14 ménagée dans les fonds des sections d'évacuation 13 de la chambre 1. La hauteur à laquelle le barrage 6 fait saillie dans la chambre 1 est réglable de l'extérieur au moyen d'un boulon, d'une poignée ou d'un vérin pneumatique ou hydraulique. Le barrage 6 est en forme de plaque présentant dans sa face supérieure des concavités à courbures longeant celles des fonds des sections d'évacuation 13 respectives. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 5, le barrage 6 est fixé de manière réglable et amovible aux fonds des sections d'évacuation 13 par des boulons de réglage 61 et de fixation 62. De préférence, les concavités sont ménagées dans la face supérieure du barrage 6, le long des fonds des sections d'évacuation 13, suivant des arcs 6' et 6" dont les centres respectifs 0 et 0' sont situés dans les quadrants supérieurs et extérieurs définis par des axes verticaux X et X' et un axe horizontal Y qui se coupent aux centres des sections d'évacuation 13 vues en coupe transversale,comme représenté sur la figure 3. La nervure médiane 6a séparant les arcs 6' et 6" est située au-dessus de l'axe horizontal Y et les arêtes latérales opposées sont convenablement arrondies comme indiqué en 6'b et 6"b. D'autre part, chaque arbre mélangeur 4 présente dans son tronçon d'évacuation 43 une rainure annulaire 44 située en regard du barrage 6, ce qui permet aux arbres mélangeurs 4 de tourner uniformément. La chambre 1 est, de préférence, définie par des moitiés supérieure et inférieure séparables, au moins au niveau des sections d'évacuation 13, ou au niveau des sections de mélange 12 et d'évacuation 13. En fonctionnement, la matière à mélanger A, sous forme de grains ou de poudre, qui arrive par l'entrée 2 du carter 1, avance jusqu'aux sections de mélange 12 sous l'effet de tronçons de mélange 41 des arbres mélangeurs 4 et subit l'effet de mélange comme suit. La matière A est entrainée en rotation dans le sens des flèches a et a' et décritdevant les palettes des arbres mélangeurs 42, comme illustré sur la figure 4, un mouvement rotatoire au cours duquel elle est en partie chauffée et fondue par la chaleur de cisaillement engendrée lorsqu'elle franchit les interstices ménagés entre les tranches 42_ situées aux extrémités avant des palettes des tronçons mélangeurs 42 et les surfaces intérieures des sections de. mélange 12. D'autre part, de la matière non fondue A subsiste, angulairement en aval des palettes mélangeuses, sous une couche de matière B précédemment fondue par l'effet cisaillant des tranches de palette. A la limite des couches fondue et non fondue, la matière fondue s'incorpore à celle non fondue et lui transmet de la chaleur pour qu'elle soit fondue et mélangée. Dans ce cas, au cours d'une révolution décrite par les arbres mélangeurs 4, seule une fraction de la matière A traverse les interstices précités, la majeure partie de cette matière demeurant en mouvement rotatoire devant les palettes. A mesure que les tranches des palettes franchissent la ligne 12a d'intersection entre les surfaces supérieures des sections de mélange 12, du fait de la rotation des tronçons de mélange 42, les fractions de matière fondue et non fondue, ainsi que les fractions partiellement mélangées', sont mêlées et libérées dans le volume médian C situé entre les tronçons de mélange 42, puis sont réparties dans les deux sections de mélange 12 par la nervure 12b formée à l'intersection entre les fonds des sections de mélange 12. Par répétition de ces effets, la matière A est graduellement fondue et mélangée avant d'être poussée dans les sections d'évacuation 13 par la matière arri- vante, chargée en continu dan-s les sections d'avance 11. Avec ce mode de mélange, une partie de la matière en cours d'avance à travers les tronçons moyens ou terminaux des sections de mélange 12 tend, lorsqu'elle est libérée dans le volume médian C du fait de la rotation des tronçons de mélange 42, à plonger vers les sections d'évacuation 13 avant d'être répartie dans les sections de mélange 12 par la nervure infé- rieure 12b, ou encore à s'écouler dans les sections d'évacua- tion 13 sitôt après avoir été répartie par la nervure infé- rieure 12b. Dans ce cas, en raison de l'absence d'obstacle sur l'ensemble et notamment sur le bas de la surface intérieure de la chambre, dont la section droite a la même forme dans les sections tant de mélange que d'évacuation, la matière qui tend à plonger ou à s'écouler vers les sections d'évacuation, à partir des tronçons moyens ou terminaux des sections de mélange, peut le faire sans rencontrer aucune résistance. C'est le phénomène de passage court-circuité précité, par lequel de la matière non fondue franchit les sections de mélange. La matière qui atteint ainsi les sections d'évacua- tion est évacuée de la machine, à travers les sorties, par les tronçons d'évacuation des arbres mélangeurs, sans avoir subi aucun brassage positif dans les sections d'évacuation. Par conséquent, lors du brassage opéré par le mélangeur classique, le passage court-circuité de matière non fondue constituait l'un des facteurs nuisibles à la qualité du produit final. Selon la présente invention, la matière qui tend à plonger ou à s'écouler vers les sections d'évacuation, à partir des tronçons moyens ou terminaux des sections de mélange 12, heurte le barrage 6 qui fait saillie dans les sections d'évacuation 13 à travers les fonds de ces sections et est renvoyée dans les sections de mélange 12 pour y subir les effets de cisaillement, de fusion et de brassage de la manière précédemment décrite. En conséquence, outre qu'on interdit le phénomène précité de passage court-circuité, il devient possible de réduire les irrégularités du temps de séjour dans la section de mélange et de rendre ce temps de séjour uniforme pour la totalité de la matière. Il devient aussi possible d'élever la vitesse de cisaillement, ce qui rend la fusion et le brassage plus efficaces pour assurer un degré de mélange suffisant. La matière complètement fondue et brassée dans les sections de mélange 12 est poussée vers l'aval par la matière arrivant des sections d'avance 11 et franchit le barrage 6 pour s'écouler dans les sections d'évacuation 13, puis est finalement déchargée de la machine, à travers la sortie 3, par les tronçons d'évacua- tion 43 des arbres mélangeurs 4. De cette manière, on évite le phénomène de passage court-circuité grâce au barrage 6 qui fait saillie dans les sections d'évacuation 13 à travers les fonds de ces sections. On notera à ce propos que, si le barrage 6 est prévu d'un seul tenant avec le carter 1 sans aucun moyen de réglage,il s'avère parfois difficile de maintenir un temps de cisaillement et de séjour optimum pour la matière mélangée en train d'avancer vers les sections d'évacuation 13 en franchissant le barrage 6, selon la nature et en particulier la viscosité de la matière; on risque donc parfois de voir la matière se décomposer par suite de surchauffe. En outre, avec un mélangeur de ce genre, il est nécessaire d'extraire les arbres mélangeurs 4 du carter 1 pour les nettoyer lors d'un changement de couleur de la matière à brasser, ou à d' autres fins. Or, l'extraction des arbres mélangeurs 4 est difficile au cas o le barrage 6 est solidaire du carter 1. Selon la présente invention, on peut régler le niveau atteint par le barrage 6 d'après la nature de la matière à brasser, ce qui permet d'effectuer le brassage avec un temps de cisaillement et de séjour optimum pour toute matière. De plus, si l'on rend nul le degré de dépassement du barrage 6 en rétractant complètement ce dernier dans la fente 14, les arbres mélangeurs 4 peuvent être librement déplacés axialement et sont ainsi faciles à poser et à déposer dans le carter 1 lors d'un changement de couleur de la matière traitée, à des fins de nettoyage ou autres. Le dispositif de réglage du degré de dépassement du barrage 6 n'est pas forcément tel que représenté à titre d'exemple sur la figure 5 et peut avoir d'autres structures telles que représentées sur les figures 6 à 8. Sur la figure 6, on voit un couvercle 15, fixé de manière amovible sur le débouché inférieur de la fente 14 ménagée dans les fonds des sections d'évacuation 13, et un bouton rotatif 63 tourillonnant dans le couvercle 15, contre lequel il est maintenu par une plaque 16. Le bouton rotatif 63 est vissé sur l'extrémité inférieure d'une tige filetée 64 qui part vers le bas de l'extrémité inférieure du barrage 6. Ainsi, en faisant tourner un seul bouton 63, on élève ou l'on abaisse à volonté le barrage 6 dans la fente 14 pour ajuster finement le niveau qu'il atteint dans les sections d'évacuation 13. Les fins de course haute et basse du barrage 6 sont respectivement définies par une surface de butée 17 et par le couvercle 15. Pour faire tourner plus facilement le bouton 63, on le munit d'une poignée non représentée. Sur la figure 7, un vérin hydraulique ou pneumatique est substitué au bouton rotatif 63 selon la figure 6. Le vérin 65 est monté sur le couvercle 15 et l'extrémité dépas- sante de sa tige 66 est vissée dans le barrage 6. Dans ce cas, il est possible de faire monter et descendre le barrage 6 au moyen du vérin 65, qui peut être commandé par un bouton à une touche ou par tout autre mode de commande automatique. Alors que le barrage 6 est déplacé vers le haut et vers le bas par des actions exercées par dessous sur le carter 1 dans le cas des figures 5 à 7, il est manoeuvré par dessus le carter 1 dans l'exemple illustré sur la figure 8. Plus particulièrement, le barrage 6 est accouplé à un organe de levage 7 par plusieurs tirants 71 qui traversent le carter 1. Cet organe de levage 7 est accouplé par filets à une tige filetée 73 qui tourillonne dans le haut du carter J contre lequel elle est retenue par une plaque 72. Ainsi, lorsqu'on fait tourner la tige filetée 73 à l'aide d'une poignée 74, le barrage 6 est soulevé ou abaissé par l'intermédiaire de l'organe de levage 7 et des tirants 71. Dans le mode de réalisation selon la figure 9, il est prévu une barre 75 saillant vers le haut au centre du barrage 6, prolongée vers le haut à travers le carter 1 et qui présente un tronçon fileté 76 vissé dans un organe rotatif taraudé 78 tourillonnant dans le carter 1 contre lequel il est retenu par une plaque 77. Ainsi, on élève et on abaisse le barrage 6 en faisant tourner une poignée 79 portée par l'organe rotatif 78. L'organe rotatif selon les figures 8 et 9 peut tourner sous l'effet d'une clef et non d'une poignée 74 ou 79, ou éven- tuellement sous l'effet d'un vérin hydraulique ou pneumatique. Au cas o ses mouvements ascendants et descendants sont commandés de dessus le carter 1, sa commande ne risque pas d'être gênée par une table ou un bâti, non représenté, suppor- tant le mélangeur. Les variantes de moyens de levage pour l'ajustement du barrage qu'on a décrites et représentées ne constituent que de simples exemples dépourvus de tout caractère limitatif. Ainsi qu'il ressort clairement de l'exposé ci-dessus, la présence du barrage dans les sections d'évacuation s'oppose au phénomène de passage court-circuité et contribue à unifor- miser le temps de séjour de la matière dans les sections de mélange, ce qui réduit les irrégularités du degré de brassage et relève considérablement la qualité des produits. En outre, il devient possible d'assurer toujours-un mélange optimum de matières diverses en ajustant la hauteur du barrage selon la nature de la matière à brasser. a etre La chambre n'a pas / nécessairement en deux pièces, étant donné que l'on peut facilement déposer ou reposer les arbres mélangeurs en rétractant le barrage. Par conséquent, les opérations d'assemblage et de désassemblage, ainui que celles de nettoyage destinéesà éliminer la matière déposée dans-la chambre ou sur les arbres mélangeurs s'en trouvent grandement facilitées. Par exemple, lors d'un changement de matière à mélanger comportant le passage d'une résine noire à une résine blanche, on gaspille une quantité importante de matière mélan- gée, avant que celle-ci ne devienne complètement blanche, si l'on fait arriver la résine blanche sans avoir entre temps nettoyé l'intérieur du mélangeur. Selon la présente invention, on évite pratiquement cette perte de matière et l'on peut terminer en un temps bref le nettoyage exigé par le changement de couleur. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDI CATIONS 1. Mélangeur en continu de type duplex, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (1) qui présente à ses extrémités opposées une entrée (2) et une sortie(3) et définit deux - cavités parallèles qui s'étendent entre cette entrée et cette sortie, deux arbres mélangeurs (4) qui tourillonnent dans lesdites cavités et dont chacun comporte un tronçon d'avance (41), un tronçon de mélange (42) et un tronçon d'évacuation (43), et un barrage (6) saillant vers le haut à partir des fonds desdites cavités à un emplacement correspondant auxdits tronçons d'évacuation desdits arbres mélangeurs afin d'éviter le passage court-circuité de matière non fondue. 2.Mélangeur en continu de type duplex selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit barrage (6) est monté avec possibilité d'ajustement vertical dans les fonds desdites cavités. 3. Mélangeur en continu de type duplex selon la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (61, 62, 63, 64, 65, 66, 73, 74, 76, 79) pour ajuster la hauteur à laquelle ledit barrage ' 4. Mélangeur en continu de type duplex selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface supé- rieure (6', 6") dudit barrage (6) épouse le profil transversal desdits fonds desdites cavités.