Brevet FR3083714A1 — publié le 20200117

DOMAINE DE L'INVENTION [0001] Le présent exposé concerne un dispositif de mélange pour le mélange continu de produits solides à l'état divisé et/ou de produits liquides. Un tel dispositif permet notamment d'introduire, de mélanger et d'homogénéiser de façon continue un produit solide à l'état divisé, tel qu'un produit pulvérulent ou granuleux, dans un liquide en mouvement. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Dans certains dispositifs connus, le produit solide à l'état 10 divisé est aspiré en même temps que le produit liquide au moyen d'une turbine centrifuge. Toutefois, avec ces dispositifs, on peut constater des irrégularités de mélange et un produit final non homogène. [0003] Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé dans la demande de brevet français FR 2 414 952 un dispositif de mélange 15 continu mettant en oeuvre deux moyens d'entraînement hélicoïdaux concentriques. [0004] Ce dispositif a présenté une très grande efficacité pour la plupart des produits envisagés. Toutefois, il s'est révélé insuffisant pour certaines combinaisons de produits particulièrement difficiles à mélanger, 20 fortement collants ou arnalgamants notamment, tel le sucre liquide par exemple. [0005] Il existe donc un réel besoin pour un dispositif permettant d'atteindre une qualité de mélange encore supérieure. 25 PRESENTATION DE L'INVENTION [0006] Le présent exposé concerne un dispositif de mélange pour le mélange continu de produits solides à l'état divisé et/ou de produits liquides, comprenant un premier conduit, un premier dispositif d'entraînement, s'étendant le long du premier conduit, un deuxième conduit, coaxial et de plus faible section que le premier conduit, s'étendant au moins en partie à l'intérieur du premier conduit et débouchant à l'intérieur du premier conduit en aval d'un orifice d'entrée du premier conduit et en amont d'un orifice de sortie du premier conduit, et un deuxième dispositif d'entraînement, s'étendant le long du deuxième 35 conduit, dans lequel le deuxième conduit est monté en rotation. 2 [0007] Un tel conduit monté en rotation favorise l'éclatement, sous l'effet de la force centrifuge notamment, du deuxième produit parcourant le deuxième conduit au sein du premier conduit et donc au sein du premier produit parcourant le premier conduit. On favorise ainsi une 5 meilleure pénétration du premier produit dans le deuxième produit, ce qui entraîne un contact plus étroit entre Jes produits et donc un mélange plus homogène. [0008] Il est de plus possible de régler la vitesse du deuxième conduit en fonction des produits à mélanger afin d'ajuster la cinétique du deuxième produit en vue d'obtenir un mélange de meilleure qualité. Il est en particulier possible de régler la vitesse relative entre le deuxième conduit et le deuxième dispositif d'entraînement afin d'obtenir différents effets de propulsion du deuxième produit dans le premier produit. [0009] Un tel dispositif de mélange permet ainsi d'obtenir des 15 mélanges de plus grande qualité que ceux obtenus à ce jour et permet en particulier de mélanger certains produits pour lesquels on ne parvenait pas à obtenir de mélange satisfaisant jusqu'à présent. [0010] De préférence, le premier produit, alimenté par l'orifice d'entrée du premier conduit, est un liquide tandis que le deuxième 20 produit, alimenté par le deuxième conduit, est un solide à l'état divisé. Toutefois, l'inverse est également possible, voire un mélange liquide/liquide ou solide/solide. [0011] Dans certains modes de réalisation, le premier dispositif d'entraînement comprend un élément hélicoïdal. Un tel élément hélicoïdal 25 permet d'entraîner longitudinalement un produit lorsqu'il est entraîné en rotation. [0012] Dans certains modes de réalisation, le deuxième dispositif d'entraînement comprend un élément hélicoïdal. [0013] Dans certains modes de réalisation, le premier et/ou le 30 deuxième élément hélicoïdal est un ressort hélicoïdal. [0014] Dans certains modes de réalisation, le premier et/ou le deuxième élément hélicoïdal est une vis sans fin. [0015] Dans certains modes de réalisation, le premier et/ou le deuxième élément hélicoïdal est une nervure ou une bande hélicoïdale en 35 saillie à l'intérieur du premier ou du deuxième conduit, respectivement. [0016] Dans certains modes de réalisation, le premier et/ou le deuxième élément hélicoïdal est une rainure hélicoïdale ménagée dans la paroi du premier ou du deuxième conduit, respectivement. [0017] Dans certains modes de réalisation, l'orifice d'entrée du 5 premier conduit est configure pour injecter un produit tangentiellement dans le premier conduit. Ceci permet de communiquer au premier produit un mouvement rotatif favorisant le mélange, tout particulièrement lorsque le premier produit est un liquide. [0018] Dans certains modes de réalisation, le premier dispositif 10 d'entraînement est entraîné en rotation. Ceci facilite le transport du premier produit puis du mélange vers l'orifice de sortie. [0019] Dans certains modes de réalisation, le deuxième dispositif d'entraînement est entraîné en rotation. Ceci facilite le transport du deuxième produit vers le premier conduit. [0020] Dans certains modes de réalisation, le premier dispositif d'entraînement est configure pour être entraîné à une vitesse comprise entre 10 et 3000 t/mn. [0021] Dans certains modes de réalisation, le deuxième dispositif d'entraînement est configure pour être entraîné à une vitesse comprise 20 entre 10 et 3000 t/mn. [0022] Dans certains modes de réalisation, les premier et deuxième dispositifs d'entraînement sont contrarotatifs. Ceci entraîne des circulations contraires pour les premier et deuxième produits, favorisant ainsi leur mélange. Dans un tel cas, il est préférable qu'ils possèdent des 25 pas de signes opposés ; ils peuvent notamment posséder des pas égaux en valeur absolue. [0023] Dans certains modes de réalisation, les premier et deuxième dispositifs d'entraînement sont corotatifs. Dans un tel cas, il est préférable qu'ils possèdent des pas de signes identiques ; ils peuvent notamment posséder des pas égaux. [0024] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit est entraîné en rotation. Il peut notamment être entraîné en rotation par un moteur ou une turbine. [0025] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit 35 est configure pour être entraîné à une vitesse comprise entre 10 et 3000 t/mn.En effet, les inventeurs ont déterminé que cette plage de valeurs 4 entraînait un éclatement particulièrement efficace aboutissant à une qualité de mélange particulièrement élevée. [0026] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit et le deuxième dispositif d'entraînement sont contrarotatifs. On augmente 5 ainsi la vitesse relative entre ces deux éléments et donc l'éclatement subi par le deuxième produit en sortie du deuxième conduit. [0027] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit et le deuxième dispositif d'entraînement sont configurés pour tourner avec une vitesse relative, l'un par rapport à l'autre, comprise entre 10 et 3000 10 t/mn. En effet, les inventeurs ont déterminé que cette plage de valeurs entraînait un éclatement particulièrement efficace aboutissant à une qualité de mélange particulièrement élevée. [0028] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit et le deuxième dispositif d'entraînement sont cdrotatifs. 15 [0029] Dans certains modes de réalisation, le deuxième dispositif d'entraînement s'étend en partie à l'intérieur du premier conduit, au-delà de l'extrémité aval du deuxième conduit. [0030] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit et le premier dispositif d'entraînement sont configurés pour tourner de 20 manière synchrone. [0031] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit entraîne le premier dispositif d'entraînement en rotation. Ceci permet de réduire le nombre de moteurs ou, plus largement, d'organes d'entraînement. 25 [0032] Dans certains modes de réalisation, le deuxième conduit et le premier dispositif d'entraînement sont solidaires en rotation. [0033] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mélange comprend un manchon, s'étendant au moins en partie à l'intérieur du premier conduit de manière coaxiale autour d'au moins une partie du 30 deuxième conduit. En particulier, le deuxième conduit peut dépasser axialement l'extrémité aval du manchon. Un tel manchon peut notamment former un guide ou un support pour le premier dispositif d'entraînement, indépendamment de la taille du deuxième conduit. Il peut également faciliter l'étanchéité du premier conduit à son extrémité amont tout en 35 facilitant la maintenance du dispositif de mélange. [0034] Dans certains modes de réalisation, le premier dispositif d'entraînement est solidaire du manchon. Le manchon permet ainsi le montage du premier dispositif d'entraînement en amont du premier conduit. 5 [0035] Dans certains modes de réalisation, le manchon est rapporté sur le deuxième conduit. Un épaulement du manchon peut notamment être monté sur un épaulement du deuxième conduit, de préférence à l'extrémité amont ou complètement en amont du premier conduit. Ceci permet de solidariser le premier dispositif d'entraînement 10 avec le deuxième conduit. [0036] Dans certains modes de réalisation, le premier dispositif d'entraînement est monté de manière inamovible sur le manchon, par exemple par soudure. Ceci permet de réduire le nombre de pièces du dispositif de mélange, et donc de faciliter la maintenance. 15 [0037] Dans certains modes de réalisation, le manchon est rapporté sur le deuxième conduit de manière amovible. Ceci permet de démonter le premier dispositif d'entraînement afin de permettre la maintenance du dispositif de mélange, notamment en cas de colmatage. [0038] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mélange 20 comprend un carter technique, disposé en amont du premier conduit et traversé par le deuxième conduit. Ce carter, normalement libre des premier et deuxième produits, permet d'enfermer certains organes, tels des paliers ou des organes de transmission, qui doivent être tenus à l'écart des premier et deuxième produits. 25 [0039] Dans certains modes de réalisation, un joint d'étanchéité est disposé entre le deuxième conduit et une paroi du carter technique, à l'extrémité aval du carter technique. Ceci permet d'assurer l'étanchéité entre le premier conduit et le carter technique. [0040] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mélange 30 comprend un troisième conduit, fixe, de section sensiblement égale à celle du deuxième conduit, prévu dans le prolongement de l'extrémité amont du deuxième conduit. Ceci permet de faciliter l'intégration du conduit de transport du deuxième produit en amont du dispositif de mélange, là où la rotation du conduit n'apporte aucun bénéfice. 35 [0041] Dans certains modes de réalisation, le deuxième dispositif d'entraînement s'étend également le long du troisième conduit, de 6 préférence de manière continue à l'interface entre les deuxième et troisième conduits. [0042] Dans certains modes de réalisation, un couple de joints d'étanchéité encadre l'interface entre le deuxième et le troisième conduit. 5 Ceci évite que le deuxième produit ne s'échappe à l'interface entre les deuxième et troisième conduits. Cette interface peut notamment être prévue â l'extrémité amont du carter technique. [0043] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mélange comprend une trémie alimentant le deuxième conduit, de préférence via le 10 troisième conduit. [0044j Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mélange comprend un premier moteur couplé au deuxième conduit, en amont du premier conduit, éventuellement par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission telle une courroie ou une chaîne. 15 [0045] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mélange comprend un deuxième moteur couplé à l'extrémité amont du deuxième dispositif d'entraînement, éventuellement par l'intermédiaire d'un réducteur. [0046] Dans le présent exposé, les termes « longitudinal », « transversal », « axial », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont définis par rapport à l'axe principal du premier conduit ; on entend par « plan axial » un plan passant par l'axe principal du premier conduit et par « plan radial » un plan perpendiculaire à cet axe principal ; enfin, les termes c REVENDICATIONS1. Dispositif de mélange pour le mélange continu de produits solides à l'état divisé et/ou de produits liquides, comprenant un premier conduit (30), un premier dispositif d'entraînement (60) s'étendant le long du premier conduit (30), 10 un deuxième conduit (40), coaxial et de plus faible section que le premier conduit (30), s'étendant au moins en partie à lIntérieur du premier conduit (30) et débouchant à l'intérieur du premier conduit (30) en aval d'un orifice d'entrée (31) du premier conduit (30) et en amont d'un orifice de sortie (33) du premier conduit (30), et 15 un deuxième dispositif d'entraînement (70), s'étendant le long du deuxième conduit (40), dans lequel le deuxième conduit (40) est monté en rotation. 2. Dispositif de mélange selon la revendication 1, dans lequel le 20 premier dispositif d'entraînement (60) comprend un élément hélicoïdal (61), et dans lequel le deuxième dispositif d'entraînement (70) comprend un élément hélicoïdal (71). 25 3. Dispositif de mélange selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier dispositif d'entraînement (60) est entraîné en rotation. 4. Dispositif de mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième dispositif d'entraînement 30 (70) est entraîné en rotation, dans lequel le deuxième conduit (40) est entraîné en rotation, et dans lequel le deuxième conduit (40) et le deuxième dispositif d'entraînement (70) sont contrarotatifs. 35 5. Dispositif de mélange selon la revendication 4, dans lequel le deuxième conduit (40) et le deuxième dispositif d'entraînement (70) sont 13 configurés pour tourner avec une vitesse relative, l'un par rapport à Vautre, comprise entre 10 et 3000 t/mn. 6. Dispositif de mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième conduit (40) et le premier dispositif d'entraînement (60) sont solidaires en rotation. 7. Dispositif de mélange selon la revendication 6, comprenant un manchon (62), s'étendant au moins en partie à l'intérieur du premier 10 conduit (30) de manière coaxiale autour d'au moins une partie du deuxième conduit (40), dans lequel le premier dispositif d'entraînement (60) est solidaire du manchon (62), et dans lequel le manchon (62) est rapporté sur le deuxième conduit 15 -(4 8. Dispositif de mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un carter technique (20), disposé en amont du premier conduit (30) et traversé par le deuxième conduit (40), 20 et dans lequel un joint d'étanchéité (24) est disposé entre le deuxième conduit (40) et une paroi (22) du carter technique (20), à l'extrémité aval du carter technique (20). 25 9. Dispositif de mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un troisième conduit (50), fixe, de section sensiblement égale à celle du deuxième conduit (40), prévu dans le prolongement de l'extrémité amont du deuxième conduit (40), et dans lequel le deuxième dispositif d'entraînement (70) s'étend 30 également le long du troisième conduit. 10. Dispositif de mélange la revendication 9, dans lequel un couple de joints d'étanchéité (26a, 26b) encadre l'interface (25) entre le deuxième et le troisième conduit (40, 50). 35