Brevet FR2493177A1 — publié le 19820507

i.- l'invention concerne un appareil pour mélanger un composant principal pulvérulent ou granulé et au moins une substance d'addition également pulvérulente ou granulée, compre- nant un récipient de mélange à traversée avec couvercle s'éten- dant verticalement, qui contient un mécanisme d'agitation avec un arbre tournant vertical et moteur et qui est susceptible d'être raccordé à une machine de traitement ultérieur du mélange obtenu avec un tube d'alimentation principal comportant un orifice de sortie disposé en totalité au-dessous du couvercle du récipient et qui amène dans le récipient le composant principal s'écoulant sous son propre poids, ainsi qu'avec au moins une canalisation d'alimentation susceptible d'être raccordée à un dispositif de dosage pour une substance d'addition s'écoulant sous son propre poids vers le récipient à partir du dispositif de dosage. De tels appareils de mélange sont par exemple utilisés dans l'industrie de traitement des matières plastiques pour mélanger une substance colorante à un matériau brut de ma- tière plastique. Pour obtenir une coloration uniforme du produit, il est alors nécessaire que le rapport des composants de mélange soit exactement maintenu par un mélange aussi homogène que possi- ble. Les mêmes nécessités se présentent également par exemple dans la réalisation de mélanges pour des médicaments, des fongi- cides, des herbicides ou des insecticides, en vue d'obtenir des produits agissant de façon uniforme. Par le document DE-AS 23 60644, on conna t un appareil pour mélanger des quantités dosées d'une matière plas- tique et au moins d'une substance d'addition, appareil dans le- quel la sortie de la canalisation d'alimentation pour le compo- sant principal est située au-dessous du niveau du matériau dans le récipient de mélange, tandis que les canalisations d'alimenta- tion en substances d'addition débouchent dans l'espace libre se trouvant au-dessus du niveau du matériau. Cet appareil présente, dans le cas de doseurs à chambres la plupart du temps utilisés pour le dosage des substances d'addition, l'inconvénient que le contenu d'une chambre de dosage est chaque fois introduit d'un seul coup dans l'espace libre audessus du niveau du matériau, et qu'à la suite, une opération de mélange d'une importance cor- respondante doit être effectuée par-le mécanisme d'agitation afin d'obtenir un mélange homogène. Cette mauvaise pré-répartition du colorant nécessite un temps de séjour proportionnellement im- 2.- portant du produit à mélanger dans le récipient de mélange. Ce- la aboutit de facon non souhaitable, à un accroissement des di- mensions du récipient de mélange et à une diminution du débit de l'appareil, ainsi que, du fait du travail de mélange plus im- portant, à un échauffement souvent non souhaitable du produit. Des recherches pour obtenir une meilleure pré- répartition de la substance d'addition en réduisant les portions de dosage, n'ont pas conduit à des résultats satisfaisants, car les colorants granulés exigent, dans le cas de doseurs à cham- bres, un dimensionnement minimal des chambres, tandis que la propension à l'usure et aux pannes augmente avec des chambres de plus petites dimensions, cependant que la précision du dosage décroit. On connalt, en outre, par l'article "Fltssigein- fârbung von Thermoplasten" de Peter Jacob, NM. Maschinenmarkt, Industrie-journal 1972, pages 2107 à 2108, des appareils mélan- geurs qui sont exactement identiques à ceux précédemment décrits, mais dans lesquels sont utilisés des colorants liquides, injec- tés latéralement sous pression dans le récipient de mélange. La coloration avec des colorants liquides présente toutefois des inconvénients à cause des solvants, qui se vaporisent éventuel- lement dans la machine de traitement. En outre, dans cette façon de procéder, aucune adjonction de régénérateurs au mélange n'est possible, ceux-ci devant Otre introduits à partir du haut. L'invention a pour but d'améliorer par des moyens simples l'appareil pour mélanger un composant principal pulvéru- lent ou granuleux et au moins une substance d'addition, de fa- çon telle qu'on obtienne une opération de mélange facile ainsi qu'éventuellement une pré-répartition plus favorable de la subs- tance d'addition. Dans ce but, l'appareil de l'invention est ca- ractérisé en ce que l'orifice de sortie d'un embout de canalisa- tion d'alimentation pour la substance additionnelle, est disposé dans le récipient au-dessous du niveau du matériau, en mélange, dans la zone d'action du mécanisme d'agitation. Le mécanisme d'agitation provoque dans l'embout de la canalisation d'alimentation pour la substance d'addition, un mouvement pulsatoire, grâce auquel le matériau contenu dans l'embout tubulaire, lors du passage devant cet embout d'une ai- lette de l'agitateur, occupe pendant un court instant un niveau 24931?7 3.- plus élevé puis s'abaisse quelque peu à nouveau ensuite. Ce mou- vement pulsatoire enigendre, dans l'embout de la canalisation d'a- limentation, en même temps que l'écoulement du matériau passant devant l'orifice de sortie, une sorte de tourbillon avec un axe se situant transversalement par rapport à l'embout tubulaire. Si maintenant, une dose d'une substance d'addition est introduite dans l'embout tubulaire, par exemple à partir des chambres d'un doseur à chambres, le tourbillon entraîne alors la substance ad- ditionnelle par portions dans le reste du matériau du récipient de mélange à passage. Plus les portions sont importantes, plus net est "l'effet de pompage" du matériau exercé sur l'embout tu- bulaire de la canalisation d'alimentation pour la substance ad- ditionnelle. Cet effet de pompage, en dehors du matériau lui- même, dépend de la conception du mécanisme d'agitation et de sa vitesse de rotation. De plus, cet effet de pompage est influencé par la distance entre le mécanisme d'agitation et l'orifice de sortie de l'embout tubulaire, ainsi qu'également par la profon- deur d'immersion de l'embout tubulaire dans le matériau. Plus grande est la distance du mécanisme d'agitation à l'orifice de sortie de l'embout tubulaire et plus grande est la profondeur d'immersion de l'embout dans le matériau, plus est réduit, en conséquence, l'effet de pompage. Ainsi, en pratique, à chaque passage d'une ai- lette du mécanisme d'agitation, une petite portion de substance additionnelle est introduite dans le matériau de mélange. Comme normalement la fréquence de rotation du mécanisme d'agitation est supérieure à la fréquence de dosage (succession dans le temps des portions de dosage) des dispositifs de dosage fonctionnant de façon discontinue, une pré-répartition bien meilleure est ob- tenue. L'embout de la canalisation d'alimentation constitue alors une sorte de magasin intermédiaire pour la substance d'addition, magasin à partir duquel l'agitateur extrait lui-même la substan- ce d'addition par petites portions. Cet effet peut encore être soutenu par l'effet de succion qui peut être produit, confor- mément à une caractéristique de l'invention, grâce à différentes conformations de l'embout d'alimentation. Il y a lieu de remarquer, en outre, que même avec des substances d'addition qui jusqu'ici se montraient dif- ficiles à entrainer au-dessous du niveau du matériau, (par exem- ple du fait de la forme ou des dimensions de leurs granulés, ou 4.- bien de leur poids spécifique réduit), il ne se produit plus aucune difficulté de ce genre, parce que le dosage additionnel s'effectue lui-même au-dessous du niveau du matériau. les avan- tages d'un dosage additionnel continu interviennent également ici. L'invention est expliquée plus en détail ci- après en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 représente dans une vue partielle en coupe axiale, partiellement en élévation, un appareil pour mélanger un composant principal granulé et une substance d'ad- dition pulvérulente, - les figures 2 à 7-montrent respectivement en coupe axiale et vue depuis le bas, des variantes de l'embout de la canalisation d'alimentation pour la substance d'addition. - la figure 8 est une vue de détail en éléva- tion avec une coupe partielle d'un appareil avec une forme de réalisation de l'embout de la canalisation d'alimentation pour la substance additionnelle, - la figure 9 est une vue en coupe horizontale d'un embout de canalisation d'alimentation selon la ligne IX-IX de la figure 8, mais dans une autre position de fonctionnement. L'appareil selon la figure 1, comprend un réci- pient de mélange à traversée 1 s'étendant verticalement, avec une partie supérieure cylindrique 2 et une partie inférieure conique 3 à laquelle se raccorde un tronçon de tube 5 muni d'une bride 4. Sur son côté supérieur, le récipient de mélange 1 est fermé par un couvercle 6 amovible, portant en son centre un moteur 7 destiné à entra ner un mécanisme d'agitation 10 avec un arbre tournant vertical 11 et une ailette d'agitation 12 courbée en forme de S. Sur le couvercle 6 du récipient, est en outre fixé un réservoir d'alimentation 15 pour le composant principal.e Partant du réservoir d'alimentation 15, un tube d'alimentation principal 17 s'étend verticalement vers le bas dans le récipient de mélange 1 à travers une ouverture 16 dans le couvercle 6 du récipient. A une certaine distance de l'orifice de sortie 19, est disposée une plaquette de barrage 20 dont la périphérie s'é- tend quelque peu au-delà du contour de base du tube d'alimenta- tion principal 17. 5.- Sur le couvercle 6 du récipient est fixé un dis- positif de dosage 21 avec un disque de dosage 23 entra né par un moteur 24 et comportant des chambres de dosage 22 pour le do- sage d'une substance d'addition. A travers une ouverture 25 dans le couvercle 6 du récipient, s'étend un embout tubulaire 30 de canalisation d'alimentation avec un orifice de sortie 31 situé dans un plan horizontal à l'intérieur du récipient de mélange 1. Sur le couvercle, ou bien à une certaine distance de celui-ci, peuvent être disposés plusieurs dispositifs de dosage de ce gen- re pour différentes substances d'addition par exemple des colo- rants, des régénérateurs, etc... L'appareil qui vient d'être décrit est raccordé à une machine 33 d'injection de matière plastique, dont seule la bride de raccordement est représentée. A partir du réservoir d'alimentation 15, est amenée, en tant que composant principal, de la matière plastique granulée, et à partir du dispositif de dosage 21, en tant que substance d'addition, une poudre coloran- te. L'orifice de sortie 19 du tube d'alimentation principal 17 est disposé au-dessous du couvercle 6 du récipient. La matière plastique granulée, s'écoulant sous son propre poids, en tant que composant principal, à partir du réservoir d'alimentation , remplit le récipient de mélange à traversée 1 jusqu'au bord de l'orifice de sortie 19* Du fait des mouvements de rotation du mécanisme d'agitation 10, il s'établit un niveau 35 s'éten- dant en pratique horizontalement à la hauteur de l'orifice de sortie 19 du tube d'alimentation principal 17. La plaquette de barrage 20 emp4che que le mouvement pulsatoire du matériau vers le haut et vers le bas provoqué dans le récipient de mélange 1 par le mécanisme d'agitation 10 et se manifestant au-dessus de l'aile 12 de l'agitateur, se transmette dans le tube d'alimenta- tion principal 17 et aboutisse à une poursuite indésirable de l'écoulement de la matière plastique granulée à la suite de quoi, dans le cas d'un matériau coulant biens, le récipient de mélange à passage pourrait se remplir jusqu'au-dessus de l'orifice de sortie 19. L'orifice de sortie 31 de l'embout 30 de la ca- nalisation d'alimentation est disposé dans la zone d'action du mécanisme d'agitation 10, au-dessous du niveau 35 déterminé par l'orieîce de sortie 19 du tube d'alimentation principal 17. A chaque passage d'un bras de l'ailette 12 de l'agitateur, il s'en 6.- suit dans l'embout 30 de la canalisation d'alimentation, de la façon souhaitée, un mouvement pulsatoire vers le haut et vers le bas. Dans la même mesure o la machine d'injection de matière plastique raccordée au dispositif soutire du matériau à partir du récipient de mélange à passage 1, de la matière plastique granulée s'écoule en conséquence du réservoir d'ali- mentation 15. La machine d'injection de matière plastique com- mande d'une façon connue le dispositif de dosage 21, si bien que, dans un rapport prédéterminé, de la poudre colorante est délivrée sous son propre poids à partir des chambres de dosage 22 du disque de dosage 23 dans l'embout 30 de la canalisation d'alimentation. L'embout de la canalisation d'alimentation a une capacité égale, ou de préférence supérieure, à la portion de dosage maximale, pouvant être également constituée de plusieurs quantités distinctes délivrées successivement (contenu d'une chambre de dosage), du dispositif de dosage fonctionnant de ma- nière discontinue dans l'exemple de réalisation considéré, et cette capacité constitue un magasin intermédiaire. Grâce au tour- billon de matériau s'établissant dans l'embout 30 de la canali- sation d'alimentation autour d'un axe orienté transversalement par rapport à cet embout tubulaire et par rapport à la direction d'écoulement du matériau, par suite du mouvement pulsatoire du matériau dans l'embout tubulaire 30 et de l'écoulement du maté- riau devant l'orifice de sortie 31, la poudre colorante est en- tra née en petites portions à partir de l'embout 30 et elle est, de cette façon, pré-répartie d'une manière optimale. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 1, l'embout 30 de la canalisation d'alimentation est un tube circulaire rectiligne qui pénètre du haut à l'intérieur du récipient de mélange à passage 1 et qui comporte un orifice de sortie 31 disposé dans un plan horizontal. Sur la figure 1, il est représenté, en traits- points, une disposition dans laquelle, en tant que tube d'ali- mentation principal 37, un tube coudé débouchant dans le réci- pient de mélange à passage 1, peut être utilisé. Dans ce cas, le bord supérieur 39 de l'orifice de sortie disposé sur une enveloppe cylindrique fictive co-axiale à l'arbre de rotation Il du mécanisme d'agitation 10, détermine le niveau 35 du maté- riau dans le récipient de mélange à passage 1. 7.- Pour exclure autant que possible l'influence du mécanisme d'agitation 10 sur le contenu du tube d'alimentation principal 37, une tôle de protection (non représentée), analo- gue à la plaque de barrage 20, mais toutefois disposée vertica- lement, peut être placée devant l'orifice de sortie. Selon la propension à l'écoulement et selon la quantité à débiter de la substance d'addition, il peut être avantageux de prévoir et/ou de disposer l'orifice de sortie de l'embout de la canalisation d'alimentation avec un contour tel que l'écoulement du matériau provoqué dans le récipient de mélan- ge à passage 1 par le mécanisme d'agitation 10, exerce une succion sur le contenu de l'embout de la canalisation d'alimen- tation, Les figures 2 à 7 des dessins montrent des exemples de réalisation d'un embout de canalisation d'alimentation et pro- duisant une telle succion. L'embout de canalisation d'alimentation 50, se- lon les figures 2 et 3, présente dans son enveloppe tubulaire un orifice 52, qui, par rapport à l'écoulement 45 du matériau provoqué dans le récipient de mélange 1 par le mécanisme d'agi- tation 10, est disposé en étant orienté vers l'aval au-dessous du niveau 35 du matériau et au-dessus de l'orifice de sortie 51. L'embout tubulaire 60 des figures 4 et 5 compor- te une fente 62 disposée au-dessous du niveau 35 du composant principal et partant de l'orifice de sortie 61, cette fente étant orientée vers l'aval par rapport à l'écoulement 45 du ma- tériau provoqué dans le récipient de mélange à passage 1 par le mécanisme d'agitation 10. Sur les figures 6 et 7 est représentée la réa- lisation d'un embout tubulaire 70 dans lequel la fente 72 par- tant de l'orifice de sortie 71 est constituée par une coupe obli- que d'un tube cylindrique. La succion agissant sur le contenu de l'embout tubulaire peut, par exemple, être également obtenue en prévoyant que l'orifice de sortie de l'embout tubulaire, de façon analogue aux figures 6 et 79 est coupé obliquement, cet orifice de sortie constituant alors un plan, L'embout tubulaire peut également être coupé à angle droit mais pénétrer obliquement dans le récipient de mélange. Ce qui importe seulement, c'est que, lors du fonc- tionnement du mécanisme d'agitation, une succion soit exercée 8.- sur le contenu de l'embout tubulaire. La forme de réalisation selon les figures 8 et 9, pour une réalisation par railleurs identique, comporte un embout 43 de canalisation d'alimentation pour la substance d'ad- dition revêtant la forme d'un tube cintré à angle droit à son extrémité inférieure, présentant une constitution télescopique, et monté de façon à pouvoir tourner, et qui pénètre verticale- ment à partir du haut dans le récipient de mélange 1. L'orifice de sortie 44 est constitué par une section de tube verticale et il est dirigé sur la figure 8 vers le centre du récipient 1, c'est-à-dire vers l'arbre 11 du mécanisme d'agitation, tandis que son bord de sortie supérieur 47 se situe en dessous du ni- veau 35 du matériau et donc dans la plupart des cas au-dessous de l'orifice de sortie 19 du tube d'alimentation principal 17. TL'orifice de sortie 44 est situé latéralement à la limite du dé- placement du mécanisme d'agitation, ce qui est visible sur la figure 8 en ce que l'extrémité libre de l'ailette 12 du mécanisme d'agitation est en face de l'orifice de sortie 44. De cette fa- çon, l'effet de pompage du mécanisme d'agitation permettant de délivrer la substance d'addition, se trouve renforcé. Mais il serait également suffisant pour une autre disposition du méca- nisme d'agitation. L'embout de la canalisation d'alimentation est susceptible de pivoter autour de son axe vertical, si bien qu'on peut, par exemple, le faire pivoter dans la position représentée sur la figure 9, dans laquelle l'orifice de sortie 44 est orien- té obliquement par rapport à la direction de l'écoulement (flè- che 45), si bien qu'une succion supplémentaire prend naissance dans la direction ou est délivrée la substance d'addition (flè- che 46). Cet effet de succion est réglable par des positions an- gulaires différentes de l'embout 43 de la canalisation d'alimen- tation. De plus, la profondeur de l'orifice de sortie 44 au- dessous du niveau du matériau dans le récipient peut être réglée par déplacement vertical de la partie inférieure de l'embout 43 de la canalisation d'alimentation. Ainsi, une adaptation très individualisée à des conditions différentes en ce qui concerne les quantités des matériauxi peut être obtenue. On peut constater que l'orifice de sortie, en fonction des conditions précitées, peut avoir des dimensions une forme et une position dans le mélangeur différentes, pourvu 9.- qu'il soit garanti que le matériau mis en mouvement par le méca- nisme d'agitation puisse extraire la substance d'addition de l'orifice de sortie et la mélanger directement. Le tube d'alimentation principal et les embouts de canalisations d'alimentation pour la substance d'addition# peuvent comporter une section transversale quelconque adaptée à l'alimentation d'un matériau pulvérulent ou granulé et ils peuvent être également prévus coniques ou en forme d'entonnoir. A cette cobnformation et à cette disposition, il n'est imposé d'autres limites que la possibilité pour les matériaux de s'é- couler dans tous les cas sans difficulté vers l'orifice de sor- tie sous leur propre poids. Il peut être avantageux que les ori- fices de sortie pour le matériau principal et le matériau d'ad- dition, soient située à peu près à la même distance radiale de l'axe de rotation du mécanisme d'agitation ou encore dans le même "fil de courant" de l'écoulement du matériau, de sorte que la substance d'addition soit aJoutée uniformément au matériau principal qui n'est encore presque pas mélangé. R E V E N D I C AT I 0 N S 1.- Appareil pour mélanger un composant princi- pal pulvérulent ou granulé et au moins une substance d'addition également pulvérulente ou granulée, comprenant un récipient de mélange à traversée (1) avec couvercle (6) s'étendant vertica- lement, qui contient un mécanisme d'agitation (10) avec un arbre tournant vertical, et moteur (7), et qui est susceptible d'être raccordé à une machine de traitement ultérieur du mélange obtenu, avec un tube d'alimentation principal (17) comportant un orifice de sortie (31) disposé en totalité au-dessous du couvercle du récipient et qui amène dans le récipient, le composant princi- pal s'écoulant sous son propre poids, ainsi qu'avec au moins une canalisation d'alimentation (30) susceptible d'être raccor- dée à un dispositif de dosage (4) pour une substance d'addition s'écoulant sous soh propre poids vers le récipient à partir du dispositif de dosage, appareil caractérisé en ce que l'orifice de sortie (31, 449 51, 61, 71) d'un embout de canalisation d'a- limentation (30, 43, 50, 60, 70) pour la substance additionnelle, est disposé dans le récipient (1) au-dessous du niveau (35) du matériau en mélange, dans la zone d'action du mécanisme d'agita- tion (10). 2.- Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'embout de canalisation d'alimentation de subs- tance additionnelle, pénètre à partir du haut à l'intérieur du récipient de mélange (1). 3.- Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (31, 44, 51, 61, 71) de la canalisation d'amenée de substance additionnelle se situe au moins partiellement au-dessous du plan de l'orifice de sortie (19, 40) du tube d'alimentation en matière principale (17, 37). 4.- Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que l'embout de canalisation d'alimentation en substance additionnelle (30, 43, 50, 60, 70) présente une capacité qui correspond au moins à la portion de dosage maximale d'un dispositif de dosage (21) fonctionnant de façon discontinue. 5.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'orifice de sortie de l'embout de canalisation d'alimentation en substance additionnelle, est disposé en pratique horizontalement. 11.- 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que les orifices de sortie (19; 31, 44, 51, 61, 71) du tube d'alimentation en matière principa- le (17) et de l'embout d'alimentation (30, 43, 50, 60, 70) en substance d'addition, présentent essentiellement la même dis- tance radiale à partir de l'axe de rotation du mécanisme d'agi- tation (10). 7.- Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que la position en hauteur et/ ou l'orientation de l'orifice de sortie (44) de l'embout de la canalisation d'alimentation en substance d'addition (43) est susceptible d'être réglée de préférence par réglage de cet em- bout. 8.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'embout de la canalisation d'ali- mentation en substance additionnelle (43, 50, 60, 70) dans la zone de son orifice de sortie (44, 51, 61, 71) et par rapport à l'écoulement du matériau (45) provoqué dans le récipient de mélange (1) par le mécanisme d'agitation (10), présente un con- tour et/ou une position déterminant une aspiration sur la subs- tance additionnelle contenue dans l'embout. 9.- Appareil selon la revendication 8, caracté- * risé en ce que l'embout tubulaire (50) de la canalisation d'ali- mentation en substance additionnelle, par rapport à l'écoulement du matériau (45) provoqué dans le récipient de mélange (1) par le mécanisme d'agitation (10), comporte dans l'enveloppe de ce tube, au moins un orifice (52, 62, 72) disposé en aval au- dessous du niveau (35) du composant principal dans le récipient. 10.- Appareil selon la revendication 9, carac- térisé en ce que cet orifice est une fente (62, 72) partant de l'orifice de sortie (61, 71) dans l'enveloppe du tube. 11.- Appareil selon la revendication 10, carac- térisé en ce que la fente (72) est constituée par une coupe oblique du tube cylindrique. 12.- Appareil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (44) de l'embout (43) de la canalisation d'alimentation en substance d'addition, est disposé dans un plan vertical ou bien incliné par rapport à la verticale, de préférence un plan sensiblement tangent au cercle de rotation de l'agitateur (10) ou bien un 24931 ?7 12.- plan oblique par rapport à celui-ci. 13.- Appareil selon la revendication 12, caracté- risé en ce que l'orifice de sortie (44) de l'embout (43) de la canalisation d'alimentation en sybstance d'addition, est orien- té vers l'aval par rapport à l'écoulement du matériau (45) pro- voqué dans le récipient de mélange par le mécanisme d'agitation (10).