Brevet FR3053261A1 — publié le 20180105

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un mélangeur com- portant : une chambre tubulaire de mélange, couchée, un orifice d'alimentation, un orifice de sortie distant de la longueur L de l'orifice d'alimentation selon la direction axiale, ainsi qu'un arbre entraîné en rotation traversant longitudinalement la chambre de mélange et portant des organes mélangeurs venant radialement de l'extérieur pour pénétrer dans le produit à mélanger. Etat de la technique On connaît de tels mélangeurs. Ils sont souvent appelés « mélangeurs contraires » et permettent un flux de production continue qui sort de l'orifice de sortie du mélangeur pour arriver dans les compo- sants en aval d'une installation de production. Les mélangeurs du type ci-dessus sont utilisés par exemple dans le domaine de l'industrie pharmaceutique pour fournir par exemple un mélange de produits qui sera ensuite traité par un granuleur en aval pour former des pastilles. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un mélangeur du type ci-dessus permettant une réalisation particulièrement économique pour fournir à l'orifice de sortie des produits d'une manière aussi continue que possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un mélangeur comportant une chambre tubulaire de mélange, couchée, un orifice d'alimentation, un orifice de sortie distant de la longueur L selon la direction axiale de l'orifice d'alimentation, ainsi qu'un arbre entraîné en rotation traversant longitudinalement la chambre de mélange et portant des organes mélangeurs venant radialement à l'extérieur pour pénétrer dans les produits à mélanger. L'arbre comporte une zone adjacent à l'orifice de sortie en amont de celui-ci, et qui ne comporte pas d'organes mélangeurs, la zone ayant une longueur comprise entre 1/5 L et 1/2 L. 3053261 2 En d'autres termes, contrairement à la réalisation habituelle d'un mélangeur, les organes mélangeurs n'arrivent pas jusque près de l'orifice de sortie mais réalisent en amont de cet orifice, une zone dans laquelle l'arbre ne comporte pas d'organes mélangeurs. Cette 5 zone est significativement plus grande que la zone qui serait nécessaire du point de vue de la construction et qui n'aurait par exemple que quelques millimètres ou que quelques centimètres, zone dans laquelle les mélangeurs usuels ne comportent pas d'organes mélangeurs directement en amont de la paroi frontale de la chambre de mélange. 10 Selon l'invention, cette zone libre en amont de l'orifice de sortie s'étend sur une distance comprise entre 1/5 et 1/2 de la longueur de la chambre de mélange, mesurée entre l'orifice d'alimentation et l'orifice de sortie. L'invention repose sur la considération que du fait de 15 l'orientation couchée de la chambre de mélange, la matière s'écoule de toute façon automatiquement vers l'orifice de sortie à cause de la matière est introduite en continu par l'orifice d'alimentation dans la chambre de mélange, et du fait du mouvement communiqué au produit par les organes mélangeurs. Comme les organes mélangeurs n'arrivent 20 pas jusqu'à l'orifice de sortie, on évite l'effet que des organes mélan- geurs à proximité de l'orifice de sortie communiquent du fait de la vitesse de rotation de l'arbre, périodiquement, chaque fois une impulsion à la matière vers l'orifice de sortie. La zone laissée libre sans organes mélangeurs permet bien plus de régulariser la poussée ou le mouve- 25 ment cadencé, à savoir l'effet de transfert à chaque rotation de l'arbre dans le sens du transfert par l'organe mélangeur qui, chaque fois, est le plus proche de l'orifice de sortie. Comme selon l'invention, cette zone libre correspond à 1/5 - 1/2 de l'écart compris entre l'orifice d'alimentation et l'orifice de sortie, cela garantit une régularisation suf- 30 fisante, l'effet de poussée ou de cadence du dernier organe mélangeur ne se répercutant pratiquement pas de façon correspondante dans le sens de la poussée ou de la cadence jusqu'à l'orifice de sortie mais permet un flux de produits pratiquement continu vers l'orifice de sortie et ainsi de réaliser une installation de production en aval pratiquement continue avec la matière provenant du mélangeur selon l'invention. 3053261 3 Suivant que la chambre tubulaire de mélange est orientée exactement horizontalement ou avec une légère inclinaison, par exemple vers l'orifice de sortie, dans le sens descendant, la zone libre sans organe mélangeur représente entre un 1/2 de l'écart entre l'orifice 5 d'alimentation et l'orifice de sortie. Pour une zone libre correspondant à 1/2 de la longueur, l'effet de transfert exercé par le dernier organe mélangeur ne se répercute pratiquement pas au niveau de l'orifice de sortie. Mais si la chambre de mélange est inclinée dans le sens descendant vers l'orifice de sortie, cela permet néanmoins de garantir un flux de 10 produits continu jusqu'à l'orifice de sortie. Il est avantageux, pour mélanger de façon poussée le produit, que l'arbre ne soit pas garni d'organes mélangeurs sur un segment important, pratiquement que sur la moitié de la longueur L, c'est-à-dire de la distance entre l'orifice d'alimentation et l'orifice de sortie. 15 Des essais pratiques ont montré que de manière avantageuse, la zone libre sans organes mélangeurs a une longueur comprise entre 1/5 L et 1/3 L. De cette manière, d'une part, grâce au grand nombre d'organes mélangeurs équipant l'arbre, on peut garantir un mélange efficace du produit et d'autre part, on aura une zone libre suffisamment longue 20 pour régulariser le flux de produits et ne pas développer d'effet de trans- fert par poussée des organes mélangeurs jusqu'à l'orifice de sortie. De manière avantageuse, la chambre de mélange com- porte l'orifice d'alimentation comme unique orifice d'alimentation pour le produit à mélanger. Ce n'est pas l'économie d'organes mélangeurs 25 correspondant à la zone libre mais du fait qu'il n'y a pas d'autres ori- fices d'alimentation que l'on a une réalisation particulièrement économique du mélangeur. Le mélangeur selon l'invention qui a une zone libre sans organes mélangeurs peut comporter des organes auxiliaires sur l'arbre 30 et cela dans la zone sans organes mélangeurs. Ces organes auxiliaires produisent une influence significativement plus faible sur le produit de mélange que les organes mélangeurs, notamment ils ont une moindre efficacité pour mélanger si bien qu'ils ne produisent pas de flux de produits, cadencé ou intermittent ou par poussée vers l'orifice de sortie de 35 la chambre de mélange. 3053261 4 Selon un premier développement, grâce par exemple à une disposition inclinée, des organes auxiliaires peuvent néanmoins communiquer au produit un léger mouvement en direction de l'orifice de sortie et ainsi garantir le flux de produits mélangés dans la direction 5 axiale à travers la chambre de mélange même dans la zone dans la- quelle il n'y a pas d'organes mélangeurs et qui, par ailleurs, du fait de leur réalisation, n'ont pas d'effet de mélange mais agissent dans le sens du transfert du produit. Selon un second développement, les organes auxiliaires 10 peuvent également être réalisés intentionnellement pour agir dans la direction opposée de l'orifice de sortie vers l'orifice d'alimentation, dans le sens du transfert, pour produire une sorte d'accumulation de la matière ; ainsi, lorsqu'on arrive à une certaine quantité accumulée de produits, celle-ci doit vaincre les organes auxiliaires, pour s'écouler 15 régulièrement vers l'orifice de sortie. Cela permet par exemple d'éviter une hauteur de remplissage réduite de produits dans la chambre de mélange qui par ailleurs ne permettrait pas d'avoir un flux régulier de produits. Enfin, selon un troisième développement, les organes 20 auxiliaires n'ont aucun effet de transfert dans la direction axiale dans la chambre de mélange mais servent uniquement à ameublir les produits pour éviter de cette manière que les produits s'accrochent à la paroi de la chambre de mélange dans sa zone qui ne comporte pas d'organes mélangeurs et qui, du fait de l'effet de collage/glissement, 25 arriveraient ainsi périodiquement ou de façon cadencée vers l'orifice de sortie de la chambre de mélange. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention, représen- 30 tés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale verticale d'un premier mode de réalisation d'un mélangeur selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus de ce même mélangeur, 3053261 5 - la figure 3 est une coupe longitudinale schématique simplifiée analogue à celle de la figure 1 d'un second mode de réalisation de l'invention, et - la figure 4 est une section partielle du mélangeur de la figure 3. 5 Par convention, dans les dessins, on utilisera les mêmes références pour désigner des composants identiques ou analogues. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, la référence 1 désigne globalement un mélangeur représenté en vue en coupe et qui, avec quelques différences 10 constructives, correspond à une coupe verticale suivant la ligne 1-1 d'un mélangeur usuel selon la figure 2. Le mélangeur 1 a une chambre tubulaire de mélange 2. Axialement, la chambre de mélange 2 reçoit un arbre 3. Cet arbre 3 est entraîné en rotation par un moteur 4. L'arbre 3 porte plusieurs organes 15 mélangeurs 5 encore appelés pales ; l'arbre 3 comporte un ensemble de logements 6 dans lesquels sont fixés chaque fois un organe mélangeur 5 ou un autre composant sur l'arbre 3. La chambre de mélange 2 a un seul orifice d'alimentation 7 pour introduire le produit à mélanger dans la chambre de mélange 2. 20 A partir de l'orifice d'alimentation 7, le produit traverse axialement la chambre de mélange 2 dans la direction longitudinale jusqu'à l'orifice de sortie 8. La distance entre l'orifice d'alimentation 7 et l'orifice de sortie 8 est la longueur L. Les produits introduits par l'orifice d'alimentation 7 dans la chambre de mélange 2 sont représentés par 25 des hachures à la figure 1 et portent la référence 9. Il apparaît que du fait de l'unique orifice d'alimentation, les produits 9 ne se répartissent pas régulièrement sur toute la longueur de la chambre de mélange 2 ou sur toute la longueur L. Bien plus, la hauteur de remplissage des produits 9 dans la chambre de mélange 2 diminue de façon plus ou moins 30 continue entre l'orifice d'alimentation 7 et l'orifice de sortie 8. Il se fait tout d'abord un mélange intensif des produits 9 par les organes mélangeurs 5. Ensuite, il y a une zone 10 dans laquelle l'arbre 3 ne comporte pas d'organes mélangeurs 5. Dans cette zone 10, les produits 9 sont uniquement transférés par les produits 9 qui arrivent et l'influence du 35 dernier organe mélangeur 5 le plus proche de l'orifice de sortie 8 est à 3053261 6 peine perceptible jusque vers l'orifice de sortie 8 dans la mesure où l'effet cadencé ou par poussée des organes mélangeurs 5 sur les produits 9 ne donne pas une distribution cadencée ou saccadée des produits 9 hors du mélangeur 1. Bien plus, l'orifice de sortie 8 reçoit un 5 flux pratiquement continu de produits. La figure 2 est une vue de dessus du mélangeur 1 ci- dessus et qui diffère pour les raisons données ci-après du mélangeur 1 de la figure 1. Dans le mélangeur usuel de la figure 2, les organes mé- 10 langeurs 5 arrivent jusqu'à proximité de l'orifice de sortie 8 sur l'arbre 3. Les deux derniers organes mélangeurs 5 de la figure 2 sont représentés barrés pour indiquer que dans le mélangeur 1 de la figure 1, ces organes mélangeurs n'existent pas. En second lieu, le mélangeur de la figure 2 diffère du mé- 15 langeur 1 selon l'invention représenté à la figure 1 en ce qu'en plus de l'orifice d'alimentation 7, il y a deux autres orifices 11 en haut de la chambre de mélange 2 et qui ne sont pas repris dans la réalisation du mélangeur de la figure 1 selon l'invention. Enfin, dans le cas du mélangeur usuel selon la figure 2, 20 l'arbre 3 comporte également des éléments dans la zone des autres lo- gements 6 : indépendamment des organes mélangeurs 5, le mélangeur de la figure 2 comporte des organes auxiliaires 12 qui, à la différence des organes mélangeurs 5, ont un effet de mélange significativement moindre. 25 A la différence de l'exemple de réalisation de la figure 1, dans le cas du mélangeur 1 selon l'invention, l'arbre 3 peut comporter des organes auxiliaires analogues aux organes auxiliaires 12 et cela également dans la zone 10 qui ne comporte pas d'organes mélangeurs 5. Les organes auxiliaires 12 ont une influence significativement plus 30 faible sur les produits 9 et n'ont pas ainsi d'effet comme les organes mé- langeurs 5, à des intervalles ou des cadences ou pour avoir un flux de produits par une poussée vers l'orifice de sortie 8. Néanmoins, une position inclinée peut communiquer aux produits 9 une composante de mouvement en direction de l'orifice de sortie 8 et garantir ainsi le flux 35 de produits 9 dans la direction axiale à travers la chambre de mélange 2 3053261 7 même dans la zone 10 de sorte que les produits 9 ne sont pas exclusivement transférés à cet endroit par les produits 9 qui arrivent de l'amont, en direction de l'orifice de sortie 8. La figure 3 montre un exemple de réalisation d'un mélan- 5 geur 1 selon l'invention et qui, comme décrit précédemment, comporte dans la zone 10 sans organes mélangeurs 5, un organe auxiliaire 12. Dans cet exemple de réalisation, l'organe auxiliaire 12 ne communique aux produits 9 aucune composante de mouvement dans la direction axiale, par exemple vers l'orifice de sortie 8. 10 Bien plus, l'organe auxiliaire 12 a un patin plat 14 qui, notamment comme cela apparaît à la figure 4, passe à proximité de la paroi de la chambre de mélange 2 pour prendre les produits 9 qui, notamment dans la zone 10 de la chambre de mélange 2, ne sont que sur une faible épaisseur de couche. Selon le sens de rotation indiqué à la 15 figure 4 de l'organe auxiliaire 12 porté par l'arbre 3 qui se déplace dans la chambre de mélange 2, il apparaît que le patin 14 a un contour pratiquement en forme de coin, croissant ou continu et qui soulève les produits 9 lorsque le patin traverse les produits 9. L'effet de l'organe auxiliaire 12 ne consiste pas à déplacer 20 les produits 9 dans la direction de transfert vers l'orifice de sortie 8 mais bien plus le patin 14 est intentionnellement réalisé pour éviter cet effet de transfert. Bien plus, l'organe auxiliaire 12 permet de soulever les produits 9 et de l'ameublir. Sous l'effet des produits 9 qui continuent d'arriver à partir de l'orifice d'alimentation 7 et qui poussent les 25 produits 9 qui se trouvent déjà dans la zone 10, cela se traduit en effet par une certaine poussée des produits 9 dans la zone 10. Suivant la matière traitée comme des produits à mélanger dans le mélangeur 1, ce compactage peut se traduire par un effet de collage/glissement en ce que tout d'abord les produits 9 s'accrochent à la paroi de la chambre de 30 mesure 2 et ne glissent de nouveau vers l'orifice de sortie 8 si l'on dé- passe un certain couple d'accrochage. Cet effet gênerait la continuité voulue du flux de produits dans la zone de l'orifice de sortie 8 et se produirait par une sortie de produits par lots ou cadencée par l'orifice de sortie 8. L'organe auxiliaire 12 ameublit les produits 9, ce qui évite tout 35 compactage et l'effet d'accrochage/glissement qui en résulterait. 3053261 8 NOMENCLAUTRE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Mélangeur 2 Chambre de mélange 5 3 Arbre 4 Moteur 5 Organe mélangeur 6 Cavité 7 Orifice d'alimentation 10 8 Orifice de sortie 9 Produits 10 Zone traversée par les produits 12 Organe auxiliaire 14 Patin 15 REVENDICATIONS1°) Mélangeur (1) comportant : une chambre tubulaire de mélange (2), couchée, un orifice d'alimentation (7), un orifice de sortie (8) distant de la longueur L selon la direction axiale de l'orifice d'alimentation (7), ainsi qu'un arbre (3) entraîné en rotation traversant longitudinalement la chambre de mélange (2) et portant des organes mélangeurs (5) venant radialement à l'extérieur pour pénétrer dans les produits à mélanger (9), mélangeur caractérisé en ce que l'arbre (3) comporte une zone (10) adjacent à l'orifice de sortie (8) en amont de celui-ci, et qui ne comporte pas d'organes mélangeurs (5), la zone (10) ayant une longueur comprise entre 1/5 L et 1/2 L. 2°) Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone (10) a une longueur comprise entre 1/5 L et 1/3 L. 3°) Mélangeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chambre de mélange (2) a un orifice d'alimentation (7) comme unique orifice d'alimentation pour le produit (9) à mélanger. 4°) Mélangeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre de mélange (2) est inclinée dans le sens descendant vers l'orifice de sortie (8). 30 5°) Mélangeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' en plus des organes mélangeurs (5), l'arbre (3) comporte également au moins un organe auxiliaire (12) qui est moins efficace qu'un organe mé- 35 langeur (5). 25 3053261 10 6°) Mélangeur selon la revendication 5, caractérisé par un organe auxiliaire (12) dans la zone (10) ne comportant pas d'organes mélangeurs (5). 7°) Mélangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe auxiliaire (12) a un effet de transfert qui communique aux produits (9) un mouvement en direction vers l'orifice de sortie (8). 8°) Mélangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe auxiliaire (12) a un effet de transfert qui ne communique aucun mouvement aux produits (9) en direction de l'orifice de sortie (8). 5 10 15