Brevet FR2486443A1 — publié le 19820115

L'invention concerne un appareil pour mélan- ger et dégazer des constituants de résines synthétiques, en particulier de résines synthétiques thermodurcissa- bles, comportant un récipient cylindrique qui va en se rétrécissant vers le bas, qui peut être mis sous vide, et dans lequel est disposée centralement une vis trans- porteuse tournante, entourée, avec un faible espacement, par un tube de guidage, présentant daus le haut une sur- face d'écoulement, tandis que, entre l'extrémité infé- rieure du tube de guidage et le récipient, sont dispo- sées des ailettes agitatrices, qui sont de préférence fixées à la vis, et dont l'extension comporte une compo- sante radiale. Dans le traitement des résines synthétiques, il faut souvent un brassage et un dégazage intensifs avant de pouvoir couler la résine. C'est en particulier le cas des résines thermodurcissables de moulage et de leurs constituants. Le brassage a fréquemment pour but de distribuer uniformément des charges dans la résine synthétique. La viscosité du mélange à préparer peut varier entre de larges limites. Dans un mélangeur de l'espèce indiquée plus haut, il faut que la vitesse de rotation de la vis trans- porteuse soit assez grande pour que le contenu du réci- pient soit transporté vers le haut le long de la vis. Dans le cas de masses relativement visqueuses, des vi- tesses de rotation relativement réduites de la vis suf- fisent. Plus le contenu du récipient est fluide, plus il faut que la vitesse de rotation de la vis soit grande pour obtenir la hauteur de transport nécessaire. Si les ailettes agitatrices sont reliées solidairement à la vis, leur vitesse de rotation concorde avec celle de la vis. Les bras agitateurs entraînent le contenu du réci- pient dans leur sens de rotation. La rotation du contenu du récipient a pour effet qu'il se forme, sur le contenu, une surface libre appelée "tourbillon". La forme de cette surface s'écarte plus ou moins de celle d'un paraboloide de révolution par suite du frottement contre les parois du récipient et par suite du transport de liquide par la vis. Plus le contenu du récipient est fluide, plus la formation d'un tourbillon est prononcée, surtout à cause de la grande vitesse de rotation que prennent ainsi les ailet- tes agitatrices, mais aussi à cause du frottement rela- tivement faible au sein du liquide. La formation d'un tourbillon par les forces centrifuges, peut avoir pour effet, si le taux de rem- plissage est réduit, que la vis ne transporte plus de liquide vers le haut parce que son extrémité inférieure n'est plus suffisamment noyée pour pouvoir transporter le liquide. Il peut en résulter que, dans le cas de fai- bles taux de remplissage, la masse ne soit plus déver- sée par dessus la surface d'écoulement. Pour y remédier, on a construit des mélangeurs qui permettent un désac- couplement entre la vis et les ailettes agitatrices. Après le désaccouplement, les ailettes agitatrices s'im- mobilisent de sorte qu'il ne se forme plus de tourbil- lon. Par suite, on arrive à déverser la masse par dessus la surface d'écoulement, mais en acceptant une construc- tion plus coûteuse, une complication du maniement de l'appareil avec des risques d'erreurs de manipulation et éventuellement, un brassage moins efficace lorsque les ailettes agitatrices ont été désaccouplées. L'invention a pour but de donner à un appareil de l'espèce définie plus haut une structure telle que, même lorsque les ailettes agitatrices tournent, on puisse mélanger de façon satisfaisante même des contenus réduits, et les déverser par dessus la surface d'écoulement. L'appareil selon l'invention est caractérisé par le fait que, sur le tube de guidage, fait saillie au moins un bras collecteur, passant au-dessus des ai- lettes agitatrices, peu espacé de la paroi du récipient et présentant une ouverture collectrice, tournée vers le sens de rotation des ailettes agitatrices. Dans l'appareil selon l'invention, on peut recueillir du liquide venant de régions du récipient qui sont situées au-dessus de l'extrémité d'entrée de la vis, donc en particulier du liquide qui, par suite de la formation d'un tourbillon, a été déplacé en direc- tion de la paroi du récipient. L'invention prmet un bras- sage et un dégazage intensifs même avec un faible taux de remplissage. Le fonctionnement est amélioré en com- paraison de celui d'un récipient dont les ailettes agi- lO tatrices peuvent être mises hors d'action, car l'action d'agitatLorn persiste aussi jusqu'à la fin. Les erreurs de manipulation ne sont plus à redouter car on n'a pas à craindre d'oublier le désaccouplement des ailettes agitatrices, ni d'oublier de les accoupler ensuite à nouveau. Les avantages mentionnés sont obtenus par des moyens constructifs simples. Le coLt de la construction, malgré l'amélioration du fonctionnement, est moindre que pour un mélangeur dont les ailettes agitatrices peu- vent ttre désaccouplées. Le moindre coût de la construc- tion est aussi du au fait que les bras collecteurs sont des éléments fixes. L'appareil selon l'invention peut être réalisé avec un seul bras collecteur. Toutefois, plusieurs bras collecteurs peuvent aussi ôtre prévus; en général, on préfère une disposition à deux bras collecteurs, dispo- sés symétriquement autour de l'axe du tube de guidage. Pour les bras collecteurs, différentes sections sont possibles. Pour des raisons de simplicité, les bras col- lecteurs peuvent avantageusement présenter une section essentiellement en V, dont le sommet est de préférence arrondi; ils peuvent aussi s'amincir vers leurs extré- mités extérieures, de telle sorte que les-sections libres diminuent vers l'extérieur, l'argte qui limite l'ouver- ture collectrice étant de préférence située dans un plan vertical, passant par l'axe du tube de guidage. De préférence, les bras collecteurs sont dis- posés dans la région oh le récipient rétrécit. Toutefois, on peut aussi utiliser des bras collecteurs situés au- dessus de la région de rétrécissement, ce cqui peut être le cas en particulier lorsque le rétrécissement est re- lativement court. La longueur des bras collecteurs de- pend aussi de l'utilisation à laquelle l'appareil est destiné. Lorsque l'appareil est destiné à des masses relativement visqueuses, des bras collecteurs plus courts sont suffisants, tandis que, dans les mélanzgeurs servant à travailler des masses relativement fluides, on utilise des bras collecteurs plus longs De préférence, en partant de l'extrémité înfé- rieure du tube de guidage, les bras collecteurs sont orientés vers le haut. Toutefois, cette disposition n'est pas obligatoire, car les bras collecteurs peuvent encore ï5 recueillir de la matière lorsque, en partant de l'ouver- ture collectrice, ils ont uane direction horizontale ou même ascendante. Toutefois, l'avantage de la disposition horizontale ou descendante en direction du tube de gui- dage est qu'il n'y a pas de pente à surmonter, ce qui n'est possible que grâce à l'énergie cinétique de la masse. De préférence, les bras collecteurs débouchent dans le tube de guidage. De cette manière, en particulier si la distance entre le bord inférieur de la fenêtre et le bord inférieur du tube de guidage est égale ou infé- rieure au pas de la vis, on évite qu'une part importante de la masse recueillie par les bras collecteurs ne soit pas saisie par la vis. Selon un mode d'exécution avantageux, un canal disposé derrière l'ouverture collectrice présente lne forme courbe et présente, à son extrémité opposée à l'ou- verture collectrice, et débouchant dans le tube de gui- dage, une direction opposée au sens de rotation de la vis; l'avantage obtenu est que l'on tire parti de l'éner- gie cinétique de la masse recueillie pour déplacer celle- ci vers le haut le long des spires de la vis, ce qui améliore l'action de transport. Selon un mode d'exécution avantageux, les bras collecteurs servent de supports à des chicanes dirigées vers le haut. Dans un récipient présentant des ailettes agitatrices disposées au voisinage du fond, on n'a pas encore utilisé de chicanes se dirigeant de bas en haut. Des chicanes se dirigeant vers le bas ne peuvent pas non plus être prévues, simplement à cause de la surface d'écoulement par dessus laquelle doit s'écouler la ré- sine soulevée par la vis pour obtenir une grande surface avantageuse pour le dégazage. Selon l'invention, de telles chicanes se fixent au moyen des bras collecteurs au tube de guidage fixe de la vis. De telles chicanes favorisent le processus de brassage et contribuent aussi à diminuer la formation de tourbillon, car les chicanes constituent des résistances fixes sur lesquelles la masse à mélanger tourbillonne, ce qui contribue à ralentir la rotation d'ensemble et par suite aussi à diminuer les forces cen- trifuges qui produisent principalement la formation d'un tourbillon d'ensemble. Dans le cas de bras collecteurs relativement courts, ceux-ci peuvent porter des prolongements qui ser- vent seulement de supports à des chicanes, et n'ont donc aucune fonction collectrice. Trois exemples d'exécution de l'invention ont été représentés aux dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une coupe verticale d'un mé- langeur selon l'invention. La figure 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une coupe d'un bras collecteur suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une coupe du même bras collec- teur suivant la ligne IV-IV de la figure 2. La figure 5 est une coupe verticale correspon- dant à la figure 1, montrant un deuxième mode d'exécu- tion de l'invention. La figure 6 est une coupe horizontale suivant la ligne VI-VI de la figure 5. La figure 7 est une coupe verticale d'un troi- sième mode d'exécution de l'invention. La figure 8 est une coupe horizontale suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7. Le mélangeur selon les figures 1 à 4 se com- pose essentiellement d'un récipient 1, d'une vis trans- porteuse 2 disposée à l'intérieur du récipient, d'un tube de guidage 3 entourant la vis transporteuse, d'ai- lettes agitatrices 4, solidaires en rotation de la vis 2, et de bras collecteurs 5 reliés au tube de guidage 3. La constitution et la coopération de ces composants vont être décrites ci-après. Le récipient 1 comporte une partie cylindrique supérieure 1 a, une partie tronconique lb se raccordant à la partie cylindrique vers le bas, un fond 1c et un couvercle ld. De fond 1c présente en son centre une valve munie d'un obturateur 62 qui coopère avec un siège 7 du fond lc. Le couvercle ld présente deux tubulures de raccordement 8 et 9, par lesquelles on peut introduire dans le récipient I des constituants de résine. Au centre du couvercle est prévu un dispositif d'entralnement 10 permettant de mettre en rotation la vis 2. Dans ce dis- positif d'entraînement 1, est montée la vis. A la face inférieure du couvercle ld, le tube de guidage est fixé au moyen de tiges porteuses 11. Les tiges porteuses 11 sont fixées à une plaque 12, incur- vée en cone, et reliée à l'extrémité supérieure du tube 3. Pour réaliser une liaison rigide de la plaque 12 avec le tube 3, des entretoises 13 sont prévues entre eux. La vis dépasse d'environ une spire l'extrémité inférieure du tube de guidage 3. A cette extrémité dé- passante sont fixées les deux ailettes agitatrices, 4, situées à 180 l'une de l'autre. Les ailettes agitatri- ces sont adaptées par leur forme à la section du réci- pient, et elles présentent chacune une partie horizon- tale 4a, une partie 4b dirigée obliquement vers le haut et parallèle à la région conique, lb, du récipient, et une partie verticale 4c, parallèle à la partie cylindri- que la du récipient. Les bras agitateurs sont peu espa- cés de la paroi du récipient. - Selon l'invention, sur le tube de guidage 3 sont disposés des bras collecteurs 5. Les deux bras col- lecteurs 5 sont symétriques autour de l'axe 14 de la vis. Comme le montre la figure 1, les bras collecteurs sont parallèles aux parties obliques 4b des ailettes agitatrices 4 et sont si peu espacées de celles-ci que les arêtes inférieures 15 des bras collecteurs sont elles- aussi relativement peu espacées de la paroi conique lb du récipient. Les bras collecteurs 5 s'amincissent depuis leur naissance sur le tube 3 vers l'extérieur, comme on peut le voir sur la vue en plan (figure 2) et sur les deux coupes (figures 3 et 4). Leur section (figures 3 et 4) est à peu près en V. Les bras collecteurs 5 sont orientés de telle sorte que l'ouverture collectrice 35 est tournée vers le sens de rotation des ailettes agi- tatrices 4, indiqué par la flèche 17. La cavité 18 des bras 5 communique avec la ca- vité 19 du tube 3. Les bras collecteurs 5 sont insérés dans des échancrures inférieures du tube 3 de sorte que les cavités 18 débouchent à l'intérieur 19 du tube 3 au- dessus de son bord inférieur 20. Comme le montre la vue en plan (figure 2), l'arête antérieure de la paroi 21, à laquelle appartient aussi l'arête inférieure 15, a une forme telle que, sur la vue en plan, elle est située dans un plan radial ver- tical. Le côté postérieur 22 est incurvé de telle sorte que l'on obtient le rétrécissement mentionné vers l'ex- térieur. Au voisinage de l'arête antérieure supérieure sont disposées, sur chaque bras collecteur, trois tiges 23, 24 et 25. Ces tiges forment des chicanes fixes, à l'aide desquelles le brassage du contenu du récipient est amélioré, et qui contribuent à ralentir la rotation du contenu. A l'extrémité supérieure du récip-oient 1 se trouve une tubulure 26 pour le raccordement d'un tuyau d 'évacuation. L'appareil mélangeur fonctionne comme suit. Lors de la mise en service, on introduit, par les tubu- lures 8 et 9, de la matière. par exemple deux consti- tuants différents d'une résine de moulage. On peut aussi introduire au moins une charge. Après avoir fermé, de façon étanche pour le vide, les tubulures de remplissage 8, 9, on aspire, par la tubulure d'aspiration 26, le gaz contenu dans le récipient. On entraîne la vis 2. En même temps que la vis 2, les ailettes agitatrices 4 tournent aussi. La vis transporte le contenu du réci- pient dans le tube 3 vers le haut, après quoi la matière s'écoule à nouveau vers le bas par dessus la plaque d'é- coulement conique 12. Par suite, on obtient un étalement de la masse, et donc un bon dégazage. Spécialement lorsquyon traite des résines fui- des, il faut donner une grande vitesse de rotation à la vis 2 pour pouvoir transporter la matière jusqu'à la plaque d'écoulement 12. Par suite de la liaison entre les ailettes agitatrices 4 et la vis, les ailettes tournent à la vitesse de la vis, ce qui fait qu'une vitesse de rotation relativement grande est communiquée à la masse contenue dans le récipient. Les forces centrifuges ap- pliquées à la matière causent la formation d'un tourbil- lon, comme l'indique le tireté 27. Si le taux de remplis- sage est réduit, il se produirait, en l'absence des bras collecteurs 5, un état dans lequel l'extrémité inférieure de la vis ne serait plus noyée suffisamment pour qu'elle puisse transporter de la matière vers le haut. Cependant, grâce aux bras collecteurs 5, qui s'engagent dans la matière poussée contre la paroi du récipient, la matière est recueillie et amenée à l'autre extrémité de la vis. Par suite, il est possible de maintenir l'action de trans- port de la vis même si le contenu est réduit et si la masse a une basse viscosité. Les chicanes fixes 23, 24 et 25 freinent la rotation de la masse et contribuent ainsi à diminuer la formation d'un tourbillon. Les chicanes assurent aussi une bonne incorporation des charges, en particulier des charges légères qui ont tendance à flotter sur la matière synthétique. Le mode d'exécution des figures 5 et 6 coïn- cide dans une large mesure avec le mode d'exécution déjà décrit. Leur différence réside dans le fait que les bras collecteurs, ici désignés par 5', sont notablement plus courts que sur les figures 1 à 4. Ici, les bras collec- teurs n'arrivent qu'à peu près à la moitié du diamètre du récipient. A chaque bras collecteur 5' est fixée une tige 28 dirigée obliquement vers le haut, et présentant une extrémité 28a, tournée verticalement vers le haut. Parallèlement à l'extrémité 28a s'étend une tige 29 fi- xée à la tige 28. Une autre tige verticale 30 est fixée directement au bras collecteur 5'. Ces tiges forment encore des chicanes fixes, qui correspondent aux tiges 23, 24, 25 de la figure 1. Des tiges porteuses spéciales, 28, ne sont pas nécessaires dans le mode d'exécution des figures 1 à 4 parce que les bras collecteurs eux-mtmes parviennent assez loin vers l'extérieur. L'appareil des figures 5 et 6 est destiné à traiter des matières plus visqueuses que celles que l'on peut travailler avec le mélangeur des figures 1 à 4. La surface de la masse pendant le processus de mélange est indiquée sur la figure 5 par le tireté 31. Dans le mode d'exécution de la figure 7, les bras collecteurs, ici appelés 5", sont de forme tubulaire. Derrière une ouverture collectrice 35", de forme similaire à celle du mode d'exécution des figures 1 à 4, se trouve une cavité en forme de canal, 36, qui (voir en particulier aussi la figure 8) est courbée de telle sorte qu'à son extrémité 37, opposée à l'ouverture collectrice 35", le canal 38 a une direction opposée au sens de rotation de la vis 2. Le sens de rotation de la vis 2 concorde avec le sens de rotation 17 des bras agitateurs 4. La cavité 36 communique avec l'intérieur 199" du tube de guidage 3" par une fenêtre 39. La fenêtre 39 est espacée de l'extrémité inférieure 40 du tube de gui- dage 3". Cet espacement est à peu près égal au pas h de la vis 2. Grâce à la courbure du canal 38, la masse af- flue vers le tube de guidage 3" suivant les flèches 41. L'énergie cinétique de la masse provoque un écoulement ascendant sur le filet 2a de la vis puisque l'afflux est tel que l'écoulement se fait dans le sens du pas. Le sens du pas est opposé au sens de mouvement de la vis. Grâce à la disposition de la fenêtre 39, es- pacée de l'extrémité inférieure 40, la plus faible frac- tion possible de la masse recueillie peut quitter le tube de guidage 3" vers le bas. En effet, le filet de la vis assure une certaine fermeture vers le bas et em- poche cela. Lorsque le bord inférieulr 39a de la fenêtre 39 est situé plus haut que le pas h du filet 2a de la vis, la fermeture vers le bas est assurée dans toute position angulaire de la vis 2 autour de son axe. Cette condition géométrique n'est pas remplie dans le mode d'exécution représenté. Toutefois, la position en hau- teur qui est représentée suffit déjà à assurer une bonne fermeture. REVENDICATIONS 1. Appareil pour mélanger et dégazer des constituants de résines synthétiques, en particulier de résines synthétiques thermodurcissables, comportant un récipient cylindrique qui va en se rétrécissant vers le bas, qui peut être mis sous vide, et dans lequel est disposée centralement une vis transporteuse tournante, entourée, avec un faible espacement, par un tube de gui- dage, présentant dans le haut une surface d'écoulement, tandis que, entre l'extrémité inférieure du tube de gui- dage et le récipient, sont disposées des ailettes agita- trices, qui sont de préférence fixées à la vis, et dont l'extension comporte une composante radiale, appareil caractérisé en ce que, sur le tube de guidage (3, 3', 3") fait saillie au moins un bras collecteur (5, 5', 5") passant au-dessus des ailettes agitatrices (4), peu es- pacé de la paroi (lb) du récipient, et présentant une ouverture collectrice (35, 35', 35"), tournée vers le sens de rotation (17) des ailettes agitatrices (4). 2. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que deux bras collecteurs (5, 5', 5") sont disposés symétriquement autour de l'axe (14) du tube de guidage (3, 3', 3"). 3. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bras col- lecteurs (5, 5') ont une section pratiquement en V, dont le sommet est de préférence arrondi. 4. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bras col- lecteurs (5, 5') s'amincissent vers leurs extrémités extérieures de telle sorte que les sections libres dimi- nuent vers l'extérieur, l'arête (15) qui limite l'ouver- ture collectrice (35, 35', 35") étant de préférence si- tuée dans uin plan vertical passant par l'axe (14) du tube de guidage (3). 5. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que les bras col- lecteurs (5, 5', 5") sont disposés dans la région du ré- trécissement inférieur (lb) du récipient, qui est de préférence tronconique. 6. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bras col- lecteurs (5, 5") s'étendent jusqu'au voisinage du plus grand diamètre du récipient (1) (figures 1 à 4; figures 7 et 8). 7. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bras col- lecteurs (5') s'étendent seulement sur une partie du plus grand diamètre du récipients par exemple à peu près jusqu'à la moitié de ce diamètre (figures 5 et 6). 8. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que les bras col- lecteurs (5, 5', 5") partent de l'extrémité inférieure du tube de guidage (3, 3', 3") et se dirigent de préfé- rence de l'intérieur vers l'extérieur et de bas en haut. 9o Appareil selon l'une quelconque des re- vendications I à 8, caractérisé en ce que chaque bras collecteur (5") débouche dans le tube de guidage (3") par une fenêtre (39) située audessus du bord inférieur (40) du tube de guidage (3"), et qu'une cavité (36) si- tuée derrière l'ouverture collectrice (35") communique, par la fenêtre (39), avec l'intérieur (19") du tube de guidage (3"). 10. Appareil selon la revendication 9, carac- térisé en ce que la distance entre le bord inférieur (39a) de la fenêtre (39) et le bord inférieur (40) du tube de guidage (3") est égale ou supérieure au pas (h) de la vis (2)o 11. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un canal (36) disposé derrière l'ouverture collectrice (35") présente une forme courbe, et que, à son extrémité (37), opposée à l'ouverture collectrice (35") et débouchant dans le tube de guidage (3"), le canal (36) a une direction opposée au sens de rotation (17) de la vis (2). 12. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 11, caractérisé en ce que sur les bras collecteurs (5, 5') sont disposées des chicanes (23, 24- 25; 30, 29, 28a), dirigées vers le haut, par exemple des tiges verticales. 13. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 7 et 12, caractérisé en ce que les bras (5') portent des prolongements (28), dirigés radialement, et servant seulement de supports pour des chicanes (28a, 29, 30).