Brevet FR2807336A1 — publié le 20011012

Mélangeur statique . L'invention concerne un mélangeur statique se composant d'une enveloppe dans laquelle est disposé au moins un étage de mélange. Divers types d'éléments de mélangeurs statiques sont connus à ce jour ; par exemple FR-A-2468401 décrit un mélangeur statique dans lequel les éléments de mélange sont constitués par des barrettes juxtaposées qui s'interpénètrent ; FR-A-2372652 décrit un procédé de soudage entre elles des barrettes dont les champs coïncident ; US-A-4929088 montre un mélangeur statique avec des déflecteurs pleins placés en périphérie de l'enveloppe ; EP-A-0655275 montre une structure échancrée continue pouvant avoir des parties saillantes. Ces mélangeurs statiques sont de fabrication compliquée et onéreuse, ont une action de mélange souvent insuffisante et sont encombrants. L'invention a pour but de fournir un mélangeur constitué d'éléments découpés plans dont la géométrie garantit l'homogénéité requise et assemblés de façon à garantir l'intégrité mécanique nécessaire pour résister aux applications mettant en oeuvre fluides très visqueux, facilement réalisable notamment avec les moyens modernes de découpe laser. A cet effet, le mélangeur statique selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux surfaces déflectrices planes ajourées disposées en oblique par rapport à l'axe d'écoulement principal, au moins l'une desdites surfaces s'inscrivant dans toute la section de passage. La forme de ces surfaces découle de 'enveloppe dans laquelle elles s'inscrivent. Par exemple, dans le cas d'une enveloppe à section carrée ou rectangulaire ces surfaces ajourées constituant l'élément de mélange seront elles-mêmes carrées ou rectangulaires. Dans le cas d enveloppe circulaire, les surfaces ajourées seront forme elliptique ou de fraction d'ellipse. Elles peuvent également s'interpénétrer suivant le pas à respecter pour obtenir l'homogénéité nécessaire. En effet, l'expérience a montré la disposition relative des surfaces déflectrices ajourées, la forme des ouvertures et le pourcentage du vide ainsi créé sont des critères importants à respecter pour répondre à l'intérêt des mélangeurs statiques qui réside dans l'obtention d'un mélange efficace, sur une faible longueur de traitement avec une perte de pression compatible avec 'application. Par ailleurs, ce nouveau type de mélangeur étant réalisé à partir de surface plantes découpées, ses coûts de fabrication sont réduits et sa construction extrêmement robuste. Selon les particularités essentielles de l'invention, les surfaces déflectrices sont découpées de façon à - présenter des lumières créant le pourcentage de vide désiré - être de structure homogène, c'est-à-dire ne comportant pas d'élément rapporté - venir en contact avec l'enveloppe sur tout ou partie de leur périphérie pour assurer la résistance mécanique par -boutement - comporter en entrée et en sortie de chaque étage un elément périphérique de renfort fermé assurant sa rigidité permettant d'assembler les différents étages entre eux soit par des moyens mécaniques - boulons, vis clips - soit soudure. Ces eléments, anneaux dans le cas d'une enveloppe tubulaire ou cadres dans le cas d'une enveloppe rectangulaire, peuvent soit épouser totalement la surface intérieure l'enveloppe soit comporter des évidements. Leur profil est adapté au type d'ecoulement, soit carré, rectangulaire ou biseauté. Ces renforts peuvent être réunis par des éléments droits - ronds ou plats - placés parallèlement aux géneratrices de l'enveloppe de façon à augmenter la resistance à l'ecrasement. De préférence, chacune des surfaces déflectrices est inclinée sur l'axe principal d'écoulement de façon l'angle d'attaque soit compris entre 45 et 30 . Avantageusement, le pourcentage de vide ouvertures pratiquées dans les surfaces déflectrices est fonction du régime d'écoulement. Dans ce cas, on peut prévoir que ledit pourcentage est d'environ 65 % pour un nombre Reynolds à 400, d'environ 50 % pour un nombre de Reynolds compris entre 1000, d'environ 48 % pour un nombre Reynolds compris entre 1000 et 2000 et d'environ 46 % pour un nombre Reynolds supérieur à 2000. Selon forme de réalisation préférée de l'invention, les ouvertures des surfaces déflectrices planes sont rectangulaires, le grand axe de l'ouverture étant situé dans un plan passant par l'axe principal d'écoulement, le rapport longueur/largeur de l'ouverture étant supérieur à 5. Nous décrivons ci-après l'invention au moyen d'exemples realisation en référence au dessin annexé. figure 1 montre un mélangeur à deux étages disposé dans une enveloppe E1 à section rectangulaire, surfaces déflectrices D1 étant de forme rectangulaire. figure 2 montre la disposition des surfaces déflectrices ajourées D2 placées dans une enveloppe E2 à section circulaire. figures 3 et 4 représentent respectivement deux surfaces déflectrices D3, D4 découpées pour s'inscrire l'une dans l'autre. La surface D3 (figure 3) s'appuie sur toute la surface intérieure de l'enveloppe à section circulaire. La surface D4 (figure 4) est placée dans la surface D3 symétriquement par rapport à l'axe principal d'écoulement fluides à mélanger. Des encoches A permettent un encastrement deux surfaces D3 et D4. figure 5 montre un renfort périphérique R1 utilisable dans une enveloppe à section carrée. La figure 6 montre un renfort périphérique R2 dans une enveloppe à section circulaire. figure 7 montre un exemple de renforts longitudinaux placés entre les renforts périphériques R2 de la figure 6. Dans tous les exemples décrits et représentés, les enveloppes et E2 peuvent être ouvertes, du type canal, ou fermées, type tubulaire. REVENDICATIONS 1. Mélangeur statique comportant une enveloppe ouverte ou fermée (E1, E2) dans laquelle est disposé au moins un étage de mélange, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux surfaces déflectrices planes ajourées (D1, D2, D3, D4), au moins l'une desdites surfaces s'inscrivant dans toute la section de passage, lesdites surfaces étant inclinées par rapport à l'axe principal d'écoulement et comportant, de part et d'autre le long de l'enveloppe (E1, E2) des moyens périphériques d'arrêt (R1, R2). 2. Mélangeur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inclinaison des surfaces déflectrices (D1, , D3, D4) par rapport à l'axe d'écoulement principal est telle que l'angle d'attaque est compris entre 45" et 30 . 3. Mélangeur statique selon l'une des revendications 1 2, caractérisé en ce que le pourcentage de vide des ouvertures pratiquées dans les surfaces déflectrices est d'environ 65 pour un nombre de Reynolds inférieur à 400, d'environ 50 pour un nombre de Reynolds compris entre 400 et 1000, d'environ 48 % pour un nombre de Reynolds compris entre 1000 et 2000 et d'environ 46 % pour un nombre de Reynolds supérieur à 2000. 4. Mélangeur statique selon l'une des revendications 1 3, caractérisé en ce que les ouvertures des surfaces déflectrices planes sont rectangulaires, le grand axe de l'ouverture étant situé dans un plan passant par l'axe principal d'écoulement, le rapport longueur/largeur de l'ouverture étant supérieur à 5.