Brevet FR2711074A1 — publié le 19950421

Dispositif de mélange de matériaux liquides, solides ou gazeux. La présente invention concerne un dispositif de mélange de matériaux liquides, solides ou gazeux. Les dispositifs de mélange de matériaux solides, liquides ou gazeux utilisés dans l'industrie agro-alimentaire, en particulier pour la fabrication d'aliments pour animaux avec apport de mélasses, sont connus et décrits dans un certain nombre de brevets. Ainsi, les brevets US-A-4.678.342 et JP-A-082343 décrivent un dispositif de mélange comportant généralement deux cuves disposées concentriques et un arbre rotatif, équipé de moyens d'agitation, disposé généralement horizontalement et longitudinalement à l'intérieur de la cuve intérieure. La cuve extérieure comporte au moins une ouverture d'alimentation en matériaux à mélanger généralement située en partie haute de ladite cuve et au moins une ouverture de vidange du mélange généralement située en partie basse de la cuve pour permettre une vidange par gravité. Quant à la cuve intérieure, généralement cylindrique, elle comporte également au moins une ouverture susceptible de venir, par rotation de la cuve, en regard de l'ouverture d'alimentation de la cuve extérieure lors de la phase d'introduction des composés du mélange et en regard de l'ouverture de vidange de la cuve lors de la phase de vidange de ladite cuve intérieure. Cependant, de tels dispositifs, bien que particulièrement adaptés au mélange de produits, en particulier de produits pâteux additionnés de mélasses, ne permettent pas l'introduction de gaz, par exemple, lors des phases de remplissage de la cuve intérieure ou une mise sous pression de ladite cuve. Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de mélange de matériaux liquides, solides ou gazeux qui pallie ces inconvénients en permettant, au moyen d'une installation simple et peu onéreuse, d'une part l'introduction de gaz à l'intérieur de la cuve intérieure, d'autre part, la mise sous pression de cette cuve. L'invention concerne à cette effet un dispositif de mélange de matériaux liquides, solides ou gazeux du type comprenant une cuve extérieure comportant au moins une ouverture d'alimentation en matériaux à mélanger généralement située en partie haute de ladite cuve et au moins une ouverture de vidange du mélange généralement située en partie basse de la cuve pour permettre une vidange par gravité, une cuve intérieure généralement cylindrique délimitée par des parois d'extrémité et une paroi périphérique cylindrique comportant une ouverture susceptible de venir, par rotation de ladite cuve intérieure, en regard de l'ouverture d'alimentation de la cuve extérieure lors de la phase d'introduction des composés du mélange et en regard de l'ouverture de vidange de la cuve extérieure lors de la phase de vidange de ladite cuve intérieure, des moyens de brassage du mélange constitués par exemple par un arbre de mélange monté à rotation à l'intérieur de la cuve intérieure, ledit arbre étant équipé de moyens d'agitation du mélange tels que des pales, des spires, des aubes ou similaires, caractérisé en ce que la cuve extérieure comporte, au moins au voisinage de la périphérie de son ouverture obturable d'alimentation en matériaux à mélanger, sur les faces intérieures de cette dernière, au moins un organe d'étanchéité tel qu'un joint de volume variable assurant lors de son augmentation de volume le remplissage de l'espace intermédiaire entre la cuve intérieure et la cuve extérieure autour de ladite ouverture de manière à assurer l'étanchéité de la cuve intérieure en particulier lors de la phase de remplissage. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la cuve intérieure est fermée à au moins une de ses extrémités par une paroi circulaire délimitant à sa périphérie un espace de réception d'organes de roulement, tels que des roulements à billes, qui coopère avec un espace de réception ménagé dans le bâti de la cuve extérieure favorisant la rotation de la cuve intérieure dans la cuve extérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit et des dessins joints dans lesquels la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de mélange selon un exemple de réalisation de l'invention; la figure 2 représente la vue de la figure 1 avec le bâti de la cuve extérieure partiellement arraché de manière à montrer l'intérieur de ladite cuve; la figure 3 représente un synoptique des phases de remplissage et de vidange desdites cuves; la figure 4 représente une vue transversale en coupe des cuves du dispositif de la figure 1; la figure 5 représente une vue de côté partiellement arrachée du dispositif; et la figure 6 représente une vue en coupe longitudinale partielle selon AA de la figure 1. Conformément à la figure 1, le dispositif de mélange de matériaux liquides, solides ou gazeux comprend une cuve extérieure 1 et une cuve intérieure 2, lesdites cuves étant généralement cylindriques et disposées concentriques. Un arbre 8 de mélange est monté à rotation longitudinalement à l'intérieur de la cuve intérieure 2 et s'étend de manière horizontale d'une extrémité à l'autre extrémité de ladite cuve. Cet arbre rotatif est équipé de moyens d'agitation ou de brassage du mélange qui sont fonction de la destination du dispositif. A titre d'exemple, ces moyens d'agitation peuvent être constitués par des pales, des spires, des aubes ou tout autre moyen similaire. Cet arbre est généralement équipé d'un dispositif d'entraînement en rotation. Une partie de ce dispositif est représentée à la figure 1. Les moyens d'entraînement de cet arbre, supporté à chacune de ses extrémités par un palier 13, sont généralement constitués par un ensemble de motorisation 12a, 12b du type comprenant un motoréducteur relié à une extrémité de l'arbre, par exemple au moyen d'une courroie d'entraînement. Selon une caractéristique particulière de ce dispositif, dans l'exemple représenté, les ensembles de motorisation de l'arbre sont disposés à chacune des extrémités de l'arbre de manière à réduire les contraintes mécaniques exercées sur l'arbre et à assurer un meilleur entraînement de l'arbre. La cuve extérieure 1 comporte au moins une ouverture 3 d'alimentation en matériaux à mélanger, généralement située en partie haute de ladite cuve. Dans l'exemple représenté à la figure 1, cette ouverture 3 communique avec une trémie qui permet l'alimentation en matériaux solides de la cuve intérieure 2. La cuve extérieure 1 comporte en outre, dans l'exemple représenté, une ouverture d'alimentation en liquides et/ou en gaz 4 obturable p'ermettant l'alimentation en gaz ou en liquides de la cuve intérieure 2 et une ouverture de vidange 5. Cette ouverture de vidange 5 est généralement située en partie basse de la cuve extérieure 1 de manière à permettre une vidange par gravité du contenu de la cuve intérieure 2. La cuve intérieure 2 comporte quant à elle généralement une seule ouverture 6 qui, au cours des différentes phases d'introduction ou de vidange du mélange à l'intérieur de ladite cuve, vient en regard des ouvertures correspondantes de la cuve extérieure. Un synoptique du processus de remplissage, de mélange, et de vidange est représenté à la figure 3. Ainsi, dans le premier schéma de cette figure 3, les cuves sont représentées lors de la phase d'alimentation en matériaux solides de la cuve intérieure dite encore phase de remplissage en matériaux solides. Dans ce cas, l'ouverture d'alimentation 3 de la cuve extérieure 1 et l'ouverture d'alimentation 6 de la cuve intérieure 2 sont disposées en regard l'une de l'autre en permettant, au moyen de la trémie, l'alimentation en matériaux solides de la cuve intérieure 2. Dans une deuxième phase, représentée dans le deuxième schéma de la figure 3, on introduit à l'intérieur de la cuve intérieure des matériaux liquides ou gazeux par une ouverture 4 appropriée. Dans ce cas, cette ouverture 4 est généralement disposée sur la cuve extérieure au voisinage de l'ouverture d'alimentation 3 en matériaux solides. Contrairement à l'ouverture 3, cette ouverture 4 est obturable généralement de manière étanche. Dans cette position représentée au deuxième schéma, outre la phase d'introduction de matériaux liquides ou gazeux, sera réalisée la phase de mélange desdits matériaux. Quand cette phase sera terminée, la cuve intérieure 2 sera de nouveau déplacée en pivotement pour passer dans une position conforme à celle représentée au troisième schéma de la figure 3 dans laquelle s'effectue la phase de vidange. Dans ce cas, l'ouverture de vidange 5 de la cuve extérieure 1 est disposée en regard de l'ouverture d'alimentation 6 de la cuve intérieure 2 de manière à permettre une vidange par gravité de la cuve intérieure. Les matériaux mélangés sont évacués par des moyens appropriés en soi connus. Les premier et troisième schémas de cette figure 3 correspondent à un fonctionnement classique du dispositif de mélange. Par contre, le deuxième est caractéristique du dispositif objet de l'invention. En effet, au cours de cette phase d'alimentation en matériaux et de mélange, il est possible d'incorporer à l'intérieur de la cuve intérieure 2 des gaz permettant la mise sous pression de cette cuve intérieure. En effet, grâce à une configuration particulière du dispositif représentée à la figure 4, la cuve extérieure 1 comporte, au voisinage de la périphérie de son ouverture obturable d'alimentation en matériaux à mélanger 4, représentée à la figure 3, sur les faces intérieures de cette dernière, au moins un organe d'étanchéité 9, tel qu'un joint, de volume variable assurant, lors de son augmentation de volume, le remplissage de l'espace intermédiaire entre la cuve intérieure 2 et la cuve extérieure 1 autour de ladite ouverture 4 de manière à assurer l'étanchéité de la cuve intérieure. Cette caractéristique est également visible à la figure 6. Ainsi, comme le montre la figure 6, l'organe d'étanchéité ou joint 9 est constitué par un boudin gonflable qui, lors de sa mise en volume, passe de la position représentée en pointillé à la figure 6 à la position représentée avec une ligne en pointillé à un point à la figure 6. Dans cette position, il permet l'obturation et assure l'étanchéité entre la cuve intérieure 2 et la cuve extérieure 1, permettant comme le montre le schéma de la figure 3, un remplissage de la cuve intérieure sans possibilité pour la matière de passer dans l'espace intermédiaire laissé entre la cuve intérieure 2 et la cuve extérieure 1. En outre, il est possible dans ce cas d'injecter des gaz de manière étanche, lesdits gaz pouvant avoir par exemple une fonction de pasteurisation ou de stérilisation des matériaux à mélanger. L'augmentation de volume du joint 9 peut être réalisée par exemple par l'action d'un fluide (gaz ou liquide) sous pression introduit à l'intérieur dudit joint. Grâce à cette disposition des joints, il devient possible d'utiliser lesdits dispositifs pour un grand nombre d'applications. Dans le cas où des gaz sont introduits à l'intérieur de la cuve intérieure 2, deux possibilités s'offrent à l'utilisateur pour éliminer ces gaz avant vidange de la cuve 2, en particulier dans le cas où ces gaz ne peuvent pas être rejetés dans l'atmosphère. Ainsi, selon une première possibilité, le gaz introduit à l'intérieur de la cuve intérieure sera éliminé préalablement à la vidange de la cuve intérieure 2 par neutralisation du gaz au moyen d'un autre gaz injecté dans ladite cuve. La deuxième solution qui s'offre à l'utilisateur consiste à enlever le gaz introduit dans la cuve intérieure 2 au moyen d'un ouverture pratiquée généralement dans la cuve extérieure, cette ouverture pouvant être l'une des ouvertures existantes déjà décrite. Ce gaz peut alors passer à travers des filtres ou être récupéré à l'intérieur d'un récipient étanche. Par la suite, la vidange de la cuve intérieure 2 peut être réalisée. Comme le montre la figure 3, les cuves extérieure 1 et intérieure 2 sont généralement cylindriques. La cuve intérieure est constituée d'une paroi périphérique cylindrique et de deux parois d'extrémité circulaires qui ferment ladite cuve. Selon une caractéristique particulière de l'invention, cette paroi circulaire de la cuve intérieure comporte à sa périphérie un espace de réception d'organes de roulements tels que des roulements à billes, représentés à la figure 6, ces roulements 10 étant logés d'une part dans un espace de réception îib de la paroi circulaire d'extrémité de la cuve intérieure 2, d'autre part dans un espace de réception lia en regard du bâti de la cuve extérieure 1. Ces espaces de réception peuvent être constitués par une rainure continue, les billes étant libres de se mouvoir à l'intérieur de ces espaces ou rainures lia et iib. Dans un autre mode de réalisation, il est possible de prévoir que l'un des espaces de réception lia, iib soit équipé d'une rainure comportant des logements permettant l'immobilisation des billes et une libre rotation des billes à l'intérieur de ces logements, de manière à favoriser la rotation de la cuve intérieure dans la cuve extérieure. Dans ce cas, la paroi d'extrémité de la cuve intérieure 2 constitue un organe de roulement et le bâti de la cuve extérieure constitue une pièce d'appui formant une partie de la piste de roulement. Bien évidemment, les organes de roulement 10 constitués dans l'exemple représenté à la figure 6 par des billes peuvent être remplacés par des organes similaires tels que des aiguilles, les parois d'extrémité de la cuve intérieure 1 constituant dans ce cas une paroi pouvant être appelée butée à aiguille. Les parois d'extrémités de la cuve intérieure et de la cuve extérieure sont fixées aux bâtis respectifs desdites cuves au moyen d'organes de fixation appropriés tels que des boulons 14. D'autres modes de réalisation peuvent encore être prévus. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mélange de matériaux liquides, solides ou gazeux du type comprenant une cuve extérieure (1) comportant au moins une ouverture d'alimentation (3) en matériaux à mélanger, généralement située en partie haute de ladite cuve, et au moins une ouverture de vidange (5) du mélange, généralement située en partie basse de la cuve pour permettre une vidange par gravité, une cuve intérieure (2) généralement cylindrique délimitée par des parois d'extrémité et une paroi périphérique de préférence cylindrique comportant une ouverture (6) susceptible de venir, par rotation de ladite cuve intérieure (2), en regard de l'ouverture d'alimentation de la cuve extérieure (1) lors de la phase d'introduction des composés du mélange et en regard de l'ouverture de vidange (5) de la cuve extérieure (1) lors de la phase de vidange de ladite cuve intérieure (2), des moyens de brassage du mélange constitués par exemple par un arbre de mélange (8) monté à rotation à l'intérieur de la cuve intérieure (2), ledit arbre étant équipé de moyens d'agitation du mélange tels que des pales, des spires, des aubes ou similaires, caractérisé en ce que la cuve extérieure (1) comporte, au moins au voisinage de la périphérie de son ouverture (3) obturable d'alimentation en matériaux à mélanger, sur les faces intérieures de cette dernière, au moins un organe d'étanchéité, tel qu'un joint (9), de volume variable assurant lors de son augmentation de volume le remplissage de l'espace intermédiaire entre la cuve intérieure (2) et la cuve extérieure (1) autour de ladite ouverture (3) de manière à assurer l'étanchéité de la cuve intérieure (2) en particulier lors de la phase de remplissage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve intérieure (2) est fermée, à au moins une de ses extrémités, par une paroi circulaire délimitant à sa périphérie un espace de réception d'organes de roulement (10), tels que des roulements à billes, qui coopère avec un espace de réception ménagé dans le bâti de la cuve extérieure (1) favorisant la rotation de la cuve intérieure (2) dans la cuve extérieure (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits espaces de réception (lia, 11b) ménagés dans les cuves intérieure (2) et extérieure (1) constituent la piste de roulement desdits organes de roulement (10). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une ouverture (3) d'alimentation en matériaux de la cuve extérieure (1) est obturable de manière étanche de façon à permettre la mise sous pression de la cuve intérieure (2) par introduction de gaz à l'intérieur de ladite cuve. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour éliminer le gaz introduit à l'intérieur de la cuve intérieure (2) préalablement à la vidange de ladite cuve par neutralisation du gaz au moyen d'un autre gaz ou par enlèvement du gaz à travers une ouverture de ladite cuve. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (8) du mélange est supporté à chacune de ses extrémités par un palier (13) équipé d'un ensemble de motorisation (12a, 12b), lesdits ensembles (12a, 12b) étant synchronisés. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cuve extérieure (1) comprend au moins une ouverture d'alimentation (3) en matériaux solides communiquant avec une trémie, au moins une ouverture d'alimentation (4) en matériaux liquides et/ou gazeux et au moins une ouverture de vidange (5), l'ouverture (6) de la cuve intérieure (2) étant susceptible de venir en regard de l'une quelconque desdites ouvertures (3, 4, 5) de la cuve extérieure (i). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les cuves intérieure (2) et extérieure (1) sont concentriques, la cuve intérieure (2) comportant, disposé coaxialement, un arbre (8) d'entraînement du mélange équipé de moyens d'agitation. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'augmentation de volume du joint (9) est obtenue par l'action d'un fluide sous pression introduit à l'intérieur dudit joint (9).