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Perfectionnements relatifs aux machines à mélanger ou à emulsionner.
Cette invention est relative aux perfectionnements dans le, ou relative au, mélange, l'émulsion et le malaxage de matériaux et les machines pour le mélange, l'émulsion, le malaxage ou analogue désignés ci-après sous l'appellation de machines mélangeuses ou.analogues.
L'invention concerne particulièrement une machine telle que la machine mélangeuse, pour mortier ou bétmn pour le mélange intime d'eau, de ciment et de gravier (par exemple 3/6" et moins) et autres sables naturels ou ciment, sable et fragment jusque, par exemple 3/4". Cette invention est aussi applicable aux machines pour l'émulsion ou le mélange complet de matières
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diverses, telles que mélange de latex de caoutchouc avec des composés de goudron ou de bitume. Cette invention peut aussi être avantageusement appliquée pour le mélange intime de composés visqueux de goudron et de bitume avec une cha.rge de remplissage ou de composés émulsionnés de latex de caoutchouc, de goudron et de bitume avec une charge.
Cette invention a, en fait, un très large domaine d'application dans la techniquedu mélange et de l'émulsion, et d'autres applications particulières seront citées dans la description suivante.
Un but de l'invention est de procurer une machine de mélange ou de malaxage efficace effextuant un mélange intime pouvant être qualifié d'émulsion d'ingrédients solides et liquides, et qui, en ay amt une capacité de production relativement grande, est relativement peu coûteuse de fabrication èt d'opération par rapport aux machines existantes d'égale capacité.
Suivant la présente invention, il est procuré une machine de mélange, d'émulsion, de malaxage ou analogue, comprenant un réservoir pour les matières; à mélanger, des moyens d'impul- sion rotatifs logés, ou adaptés à être logés dans le réservoir pour produire un mouvement de remous des matériaux, et un moyen d'attaque pour ces moyens d'impulsion, dans laquelle les moyens d'impulsion comprennent deux ou plusieurs plaques d'impulsion disposées de façon planétaire autour de l'axe de rotation des moyens d'impulsion, à une distance considérable de cet axe et toutes inclinées de façon que leurs bords d'attaques soient sous leurs bords arrières et disposées pour travailler près des parois du réservoir au moins pendant une partie du mouvement de rotation des moyens d'impulsion..
Par le mouvement de remous de la matière, de la matière fraîche est amenée continuellement de la périphérie sers le centre du mouvement de remous, puis, par gravité, vers le bas jusqu'à la périphérie du réservoir et vice-versa.
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Pendant ce cycle d'opérations, les organes mélangeurs découpent et malaxent (et peuvent chauffer) la matière à mélanger. Dans certaines circonstances, un espace creux profond peut être formé au centre du remous et la paroi de cet espace tubulaire ou semblable à un entonnoir présente une surface libre ou coudie de matière continuellement changeante aux organes mélangeurs qui agissent efficacement pour mélanger ces matières. L'appareil, suivant la présente invention, a le grand avantage que les matières se déplacent continuellement vers les organes mélangeurs qui n'ont pas à ramasser eux-mêmes ces matières.
De plus, les organes mélangeurs peuvent ne travailler que sur les matières entourant immédiatiement l'espace tubulaïre au coeur du, remous pour obtenir un mélange effectif de ces matières et ceci, en combinaison avec le fait que le mélange s'effectue généralement au centre ou vers le centre de la masse, réduit la puissance né- cessair pour le fonctionnement de la machine.
Les organes mélangeurs comprennent de préférence des dents ou broches verticales logées vers le centre du réservoir de fagon qu'elles coupent et malaxent la matière quand elle se déplace du centre vers les parois du réservoir et/ ou des parois du réservoir vers le centre et provoquent un mélange complet et rapide de celle-ci.
L'unité rotative oblige la mélange à tourner en forme de remous formant une masse en forme d'entonnoir se déplaçait en spirale autour de l'axe des organes rotatifs et circulant dans un plan vertical soit vers l'axe soit en s'éloignant de de ce dernier. La hauteur à laquelle cette masse en forme d'entonnoir s'élève dans le mélangeur est fonction de la viscosité des matières/mélangées de la vitesse des organes rotatifs, de la dimension des plaques d'impulsion et de l'angle suivant lequel elles sont placées sur l'arbre, et, à un moindre degré, de la grandeur des dents et de la distance du centre à laquelle elles sont
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placées.
L'appareil est de préférence réglé et travaille de façon à ce que les dents soienttoujours submergées par le mélange.
Dans certains cas, il est avantageux de faire le réservoir de section transversale ovale, et ce réservoir peut avoir une ou des extrémités tronconiques. Pour l'émulsion de goudron, latex et matières analogues de grande viscosité, une grande vitesse des organes rotatifs est avantageuse. Avec un réservoir circulare, cependant, cette grande vitesse provoque un mouvement de remous trop rapide, le liquide monte à un niveau élevé sur les parois extérieures du réservoir et, le centre du mélangeur devenant vide de liquide, les dents tournent simplement dansl'air et n'ont plus d'action sur le liquide. Pour vaincre ce défaut, un réservoir ovale peut être employé. Avec cette forme de réservoir, le mouvement de remous est encore conservé, mais avec une très importante modification.
Suivant le grand axe du réservoir, le liquide en rotation peut s'éloigner des dents rotatives d'entraînement (l'entraîneur ayant un diamètre légèrement moindre) avec le résultat que le remous prend une forme ovale ou allongée et que la vitesse de ce mouvement de remous du liquide est fortement réduite, de sorte que la surface du liquide reste presque de niveau et que les dents sont continuellement submergées par le liquide. La ferme du réservoir est ainsi telle qu'une action émulsionnsn te très efficace est obtenue avec un minimum d'éclaboussure et de perte de température.
La combinaison du remous lent et de la grande vitesse des organes rotatifs produit une émulsion très rapide aes matières à mélanger.
Une autre caractéristiques de l'invention est que, lors de la vidange du mélangeur, les organes rotatifs exercent une pression sur les matières .'mélangées, effectuant ainsi une décharge rapide et absolue.
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L'invention va être décrite, comme exemple, avec référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
Figure 1 est un schéma montrant le principe de l'invention.
Figure 2 est une vue en plan de la figure 1.
Figure 3 est une élévation d'une machine mélangeuse simple, actionnée à la main, et conforme à l'invention.
Figure 4 est une élévation d'une machine mélangeuse simple, conforme à l'invention attaquée par moteur.
Figure 5 montre une applicatbn de l'invention à une machine mélangeuse transportable.
Figure 6 est une vue en plan de la machine montrée à la figure 5.
Figures 7 et 8 sont des vues de détail d'une vanne de vidange et de contrôle pour la décharge des matières des machines mélangeuses montrées dans la figure 4 ou dans les figures 5 et 6.
Figure 9 est un schéma d'une autre disposition de l'invar - tion.
Figure 10 est une élévation d'une forme d'unité rotative pour l'emploi avec les machines conformes à l'invention adaptée pour réaliser l'action de remous et de mélange requise.
Figure 11 est une vue en plan de la figure 10.
Figures 12,13 et 14 montrent d'autres exemples d'unités rotatives.
Figure 15 est une élévation d'une autre unité rotative convenant particulièrement pour le travail lourd.
Figure 16 est une coupe transversale par la ligne XVI XVI de la figure 15 et Figure 17 montre encore une autre forme d'unité malaxeuse rotative convenant particulièrement au malaxage de la pâte en boulangerie.
Se référant aux figures 1 et 2 des dessins, 20 représente le réservoir pour les matières à mélanger et 21 l'organe mélangeur
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rotatif. L'organe mélangeurrotatif comprend un arbre central vertical 22 mouvant être mis en rotation, et un membre transver- sal muni de bras 23, soudé à la partie inférieure de l'arbre.
Chaque bras, porte, à son extrémité, une plaque propulsive 24 inclinée, en forme de disque, et, entre la plaque et l'arbre, un organe de mélange en forme de dent verticale 25. L'action de limité rotative, quand elle tourne, est de produire une remous dans les matières à mélanger, comme montré. La direction du courant des matières est indiquée par les flèches et on voit que ces matières s'écoulent à l'intérieurde l'espace central en forme d'entonnoir 26 où elles sont attaquées, puis entièrement mélangées et malaxées par les dents 25. Le degré de concavité de la surface libre 27 dépend de la matière particulière à mélan- ger, de la forme du réservoir et de la construction de l'unité rotative.
Dans certaines circonstances, il est désirable qu'il n'y ait pas de surface libre ex.:osée au voisinage des dents mélangeuses 25 et, -cour obtenir ce résultat, la concavité du remous peut être réduite, comme indiqué en traits pointillés; en faisant le r servoir ovale en plan comme indiqué à la figure 2.
Cette disposition est particulièrement convenable quand l'air agit sur les matières mélangées, comme par exemple les mélanges de latex. D'autres avantages du réservoir ovale ont eté signalé plus haut.
Dans la disposition de l'invention nontrée à la figure 3, la machine comprend un cha@sis avec une base triangulaire 29 adaptée pour supporter une auge 30. Le chassis comprend également un pilier vertical 31 sur lequel estfixé perdes gonds, en 32,un menbre88 avec un support34 pour une manivellemain 35.Cette manivelleporte une unité rotative de mélange comprenant un châssis de passage dans lequel sont montés des plaques propulsives inclinées 37 et des dents mélangeuses 38, L'unité mélangeuse est placée dans l'auge 30 avec un jeu suffisait pour per-
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mettre la rotation libre.
La partie 39 du membre 33 constitue une poignée pour relever et abaisser l'unité rotative (soit au commencement, à la fin ou au cours du mélange) et est munie d'un appui 40 qui repose sur le bord de l'auge.
La machine montrée à la figure 4 comprend un réservoir circulaire ou ovale pour les matières à'mélanger, ouvert au sommet et muni d'un fond plat, qui peut avoir une faible pente, dans toutes les directions vers une vanne de décharge décrite plus complètement plus loin. Le fond est légèrement bombé aux endroits où il rejoint les parois latérales cylindriques en 42, de façon qu'il se joigne doucement et sans angle vif avec ces parois latérales.
Un arbre vertical 43 ayant son axe en alignement avec l'axe vertical du réservoir 41 est toutillonné dans des paliers à billes ou autres 44, à la partie supérieure de la machine, et au-dessus du réservoir; cet arbre est conditionné pour être attaqué, par un moteur, par exemple un moteur à explosions ou un moteur électrique par l'intermédiaire d'engrenages côniques 45, d'une courroie et d'une transmission à poulies étagées 46 qui permet la commande de l'arbre 43 à différentes vitesses. A la partie inférieure de cet arbre de commande 43 est fixé une unité de mélange et d'impulsion 47 par un joint à douille vissé ou fixé par tout autre joint convenablé. L'unité particulière placée sur cette madhine est montrée en détails aux figures 15 et 16.
Cette unité est construite de deux, trois, quatre, six (dansl'exemple montré), huit ou plus, barrres rondes, demi-rondes ou ovales suivant la dimension du mélangeur. Ces barres sont soudées à une courte tige centrale 49 vissée ounfixée autrement à l'arbre d'attaque cité ci-dessus. Les barres sont pliées vers l'extérieur' à partir du membre central 49 à un angle faible, et, en un point à distance donnée de l'axe de l'arrbre de commande mentionné plus haut, les barres sont pliées parallèlement à cet axe, le diamètre de l'organe mélangeur ainsi
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formé variant, avec le di@mètre du réservoir extérieur,
la capacité de la machine et la nature des matières à mélanger. Finale- ment les barres 48 sont pliées vers l'intérieur à angles droits comme indiqué en 58 et toutes soudées entre elles. Sur les barres verticales 48 sont soudés par paires des bras ronds, demi-ronds, ovales ou de forme convenable quelconque, tournant dans un plan horizontal, une prire près du fond du mélangeur, et la paire suivante rai-distance entre la paire inférieure et la surface du matériau mélanger quand l'unité rotative a quatre barres verticales, ou '-- des intervalles convenables dans le cas de six bras ou plus.
Ces bras horizontaux s'étendent jusque, environ 1/2" du réservoir, et, sur leurs extrémités, sent soudées des plaques p ropulsives 52, faisant un angle faible,soit 20 , avec l'horizontale. Four la comodité, ces plaques propulsives peuvent être emboîtées de façon qu'elles puissent être réglées ra-
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dialement et angulairement. Les barres verticales 4&, qui sont parallèles à l'axe de l'arbre de commende forment les dents mélangeuses. On voit que l'organe rotatif complet forme un organe léger mais très rigide et solide.
Dans les grosses machines, il est commode de former la partie supérieure de l'unité rotative par une plaque mince pli- ée en forme de cône dont la base est soudée à une plaque circu- laire de diamètre plus grand que cette base. Dans cet Le partie en porte à faux de la. plaque circulaire peuvent être forés des trous dans lesquels sont boulonnés les dents ou organes de mélange auxquels peuvent être soudés les bras horizontaux des plaques propulsives. Cette méthode de construction a l'avantage, dans tous les types de mélangeurs, que les organes mélangeurs et les plaques propulsives qui sont les seules parties des organes rotatifs soumis à- l'usure, peuvent être facilement et rapidement remplacés.
La vanne et le dispositif de vidange montrés aux figures
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7 et 8 comprennent une ouverture 53 munie d'une goulotte ou chute anti-éclaboussure et conditionnée pour être fermée par un obturateur qui s'appuye contre unoint amovible en caoutchouc ou autre. L'obturateur' est monté sur un arbre rainuré 57 articulé sur le réservoir en 58. Un levier de commande 59 muni d'une poignée 61 est articulé sur le réservoir, sur une broçhe filetée 60.
Ce levier se prolonge dans le bras par la rainure,et, par action sur ce levier dans/la direction indiquée par la flèche dans la figure 8, le levier engage la face 62 du bras 57 et force fortement l'obturateur dans sa position de fermeture. L'obturateur est relâché et placé automatiquement dans sa position d'ouverture par déplacement en sens opposé du levier 59. Tout jeu qui peut se produire entre le levmer 59 et le bras 57 peut être rattrapé en enlevant momentanément le bras 57 et en donnant au levier un tour complet autour de la broche 60. Pour les mélanges contenant des particules trop grosses pour s'écouler, une large ouverture couverte par un registre facile à manoeuvrer' doit être laissée dans le fond.
La méthode d'opération du mélangeur pour le mélange, par ; exemple, de ciment, eau et sable, à une consistance convenable pour le maçonnage, est la suivante:
Le moteur est démarré pour mettre l'unité rotative en mouvement, de préférence à une vitesse de plusieurs centaines de tours par minute, cette vitesse étant fonction du diamètre de l'unité rotative et du type de matières à mélanger. L'eau est ensuite introduite dans le réservoir'et l'unité rotative l'oblige à tourner en formant une masse en forme d'entonnoir et en prenant un mouvement tourbillonaire.
Le ciment, ou si c'est plus favorable, le ciment et le sable sont alors introduits dans le mélangeur de façon que le remous continue, mais la masse en forme d'entonnlliir prend un angle plus plat, cet angle variant'avec la viscosité du mélange.
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'si l'unité rotative ne contenait pas les @ents (dont on peut en certains cas se dispenser) la vitesse de la masse tour- nante de matières peut être choisie de 'façon que son sommet coï- ncide avec l'axe de l'arbre de commande.
Cependant, avec l'intro- duction des dents, le mouvement de rotation de ce?¯:Les--ci empêche la matière d'atteindre le centre, la surface de la matière mélangée, qui est en contact avec l'air prenant une forme en entonnoir avec le centre en forme de tuyau vertical dont le diamè- tre dépend de l'espacement des dents.
Les matières essayent de passer au-delà des Gents rotati- ves, mais en sont empêchées par le mouvement de rotation, avec le résulatat que, en ce point les matières sont malaxées et tra- vaillées avec le minimum de frottement sur une face verticale ouverte l'air.
Les plaques impulsives 52 (figure 15) fixées sous un. an- µle faible aux extrémités des bras horizontaux 51 agissent sur la matière 1-é, ou la vitesse angulaire est maximum et les plaques impulsives étant étalées, elles aident à former et à augmenter de hauteur la masse en forme d'entonnoir de liquide et de particules se replaçant circulairem ent et en spirale vers le bas, la !-..auteur accrue aidant à ce mouvement vertical dù à la pesanteur.
Le mouvement de remous, aidé par les plaques impulsives et l'action malaxeuse des cents rotatives et le mélange sur la face verticale libre procure un mélange très parfait et sont en même temps les plus économiques, en utilisant le minimum d'énergie
Dans la disposition de l'invention montrée aux figures 5 et 6, le réservoir 63 est monté sur un charriot muni de roues 64. Le réservoir est ovale en plan (car le mortier n'est pas un mélange très consistant) et la longueur du grand axe est d'envi- l'on 1,75 fois celle.du petit.
Une unité impulsive rotative 65
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est logée dans le réservoir et cette unité est commandée par transmission à poulies et courroies par un moteur à explosion monté sur le charriot. Le fonctionnement de cette machine est semblable à celui de la machine précédement décrite et, les mêmes chiffres repères ont été employés pour les parties identi- ciues .
La figure 9 contre une disposition de l'intention dans laquelle l'attaque de l'unité rotative de mélange est faite au moyen d'une poulie 69 placée spus le réservoir 70. Les paliers pour l'arbre 71 de l'unité rotative sont réalisés par un montant tubulaire monté sur la base du réservoir. Les dents mélangeuses 72 de l'unité impulsive de mélange dépendent d'une pièce supérieure cônique de l'arbre 71 et les dents sont pliées vers l'extérieur à leur partie inférieure pour former des bras sur lesquels les plaques impulsives 73 sont àfixées. Cette forme d'attaque procure un espace entièrement libre au sommet du réservoir pour l'introduction des matières à mélanger.
Dans les unités mélangeuses et impulsives diverses montrées aux figures 10 à 14 et 17, 74 représente l'arbre de commande, 75 les dents mélangeuses et 76 les plaqaes impulsives.
Ces unités sont, chacune, convenables pour un type ou classe particulier de travail. Par exemple, l'unité montrée à la figure 17 fut trouvée particulièrement efficace dans le mélange e. t le malaxage de la pâte en boulangerie. Généralement,l'unité rotative comporte des dents mélangeuses., mais, pour certaines classes de travail, on peut s'en dispenser et le mouvement de remous dù aux bras 76a et aux plaques impulsives seulement, comme montré à la figure 12, suffit pour donner l'action mélangeuse. La direction de rotation des unités impulsives est indiquée par des flèches, et on notera que, dans tous les cas, les bords d'attaque des plaques impulsives sont plus has que leurs bords arrières.
Dans certains cas, la nature des matières traitées peut
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être telle que le courant ae remous est en direction opposée à celle décrite plus spécialement ci-dessus, c'est-à-dire que les matières s'écoulent vers le haut au centre, puis vers l'extérieur et vers le bas à la périphérie du réservoir. Le terme remous employé aans cette spécification est sensé inclure un courant de cette nature. Par exemple, il a été constaté que la pâte, en boulangerie grimpe sur les dents centrales et que la combinai son des forces centrifuges; verticale et angulaire agissant sur la pâte provoque, au moins dans la partie supérieure de la masse, un mouvement centrifuge de la, pâte.
La tendance des matières à grimper sur les dents peut être réduite en augmentant la distance des dents,donc en augmentant leur vitesse angulaire.
Le mélangeur décrit ci-dessus a été employé avec succès dans la réalisation des mélanges suivants : REVENDICATIONS.
---------------------------- 1.- machine à mélanger, émulsionner, malaxer ou analogue compre- nant un réservoir pour les matières à mélanger, des organes rotatifs impulsifs logés ou adaptés pour êtrelogés dans le réservoir ,)sur y produire un mouvement de remous des matières et un mécanisme de commande pour ces organes impulsifs rotatifs, dans laquelle les organes impulsifs rotatifs comprennent deux ou plusieurs plaques impulsives disposées de façon planétaire autour de l'axe de prtation des organes impulsifs et une grande distance de cet axe,
et toutes inclinées de fa@on que leur bord d'attaque soit plus bas que leurs bords arrières et disposées pour fonctionner près des parois du réservoir pendant au moins une partie du ouvenent rotatif des organes impulsifs.
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Improvements relating to mixing or emulsifying machines.
This invention relates to improvements in, or relating to, mixing, emulsifying and kneading materials and machines for mixing, emulsifying, kneading or the like hereinafter referred to as mixing machines or . analogues.
The invention particularly relates to a machine such as the mixing machine, for mortar or concrete for the intimate mixing of water, cement and gravel (for example 3/6 "and less) and other natural sands or cement, sand and fragment. up to, for example 3/4 ". This invention is also applicable to machines for emulsifying or completely mixing materials.
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various, such as mixing rubber latex with tar or bitumen compounds. This invention can also be advantageously applied for the intimate mixing of viscous compounds of tar and bitumen with a filler or of emulsified compounds of rubber latex, tar and bitumen with a filler.
This invention has, in fact, a very wide field of application in the mixing and emulsion art, and other particular applications will be cited in the following description.
An object of the invention is to provide an efficient mixing or kneading machine which produces an intimate mixture which can be qualified as an emulsion of solid and liquid ingredients, and which, having a relatively large production capacity, is relatively small. expensive to manufacture and operate compared to existing machines of equal capacity.
According to the present invention, there is provided a mixing, emulsifying, kneading machine or the like, comprising a reservoir for the materials; to be mixed, rotary impulse means housed, or adapted to be housed in the tank to produce an eddy movement of the materials, and a driving means for these impulse means, in which the impulse means comprise two or more impulse plates arranged in a planetary manner around the axis of rotation of the impulse means, at a considerable distance from this axis and all inclined so that their leading edges are under their rear edges and arranged to work near the walls of the tank at least during part of the rotational movement of the impulse means.
By the swirling movement of the material, fresh material is continuously brought from the periphery to the center of the swirling movement, then, by gravity, down to the periphery of the tank and vice versa.
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During this cycle of operations, the mixing elements cut and knead (and can heat) the material to be mixed. Under certain circumstances, a deep hollow space may be formed in the center of the eddy and the wall of this tubular or funnel-like space has a free or elbow surface of continuously changing material to the mixing members which operate effectively to mix these materials. The apparatus, according to the present invention, has the great advantage that the materials are continuously moving towards the mixing members which do not have to pick up these materials themselves.
In addition, the mixing members can only work on the materials immediately surrounding the tubular space in the heart of the swirl to obtain an effective mixture of these materials and this, in combination with the fact that the mixing is generally carried out in the center or towards the center of mass, reduces the power required for the operation of the machine.
The mixing members preferably comprise vertical teeth or pins seated towards the center of the tank so that they cut and knead the material as it moves from the center towards the walls of the tank and / or from the walls of the tank towards the center and cause a complete and rapid mixture of it.
The rotating unit causes the mixture to rotate in a swirl form forming a funnel-shaped mass moving spirally around the axis of the rotating members and circulating in a vertical plane either towards the axis or away from it. of the last. The height to which this funnel-shaped mass rises in the mixer is a function of the viscosity of the mixed materials, the speed of the rotating members, the size of the impulse plates and the angle at which they are. placed on the shaft, and, to a lesser extent, the size of the teeth and the distance from the center at which they are
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placed.
The apparatus is preferably adjusted and works so that the teeth are always submerged by the mixture.
In some cases, it is advantageous to make the tank of oval cross section, and this tank may have one or more frustoconical ends. For the emulsion of tar, latex and the like of high viscosity, high speed of the rotating members is advantageous. With a circulating tank, however, this high speed causes a swirling movement too fast, the liquid rises to a high level on the outer walls of the tank, and with the center of the mixer becoming empty of liquid, the teeth simply spin in the air and no longer have any effect on the liquid. To overcome this defect, an oval tank can be used. With this form of tank, the backwash movement is still preserved, but with a very important modification.
Following the large axis of the tank, the rotating liquid can move away from the rotating drive teeth (the driver having a slightly smaller diameter) with the result that the eddy takes an oval or elongated shape and that the speed of this movement swirl of the liquid is greatly reduced, so that the surface of the liquid remains almost level and the teeth are continuously submerged by the liquid. The firmness of the tank is thus such that a very efficient emulsifying action is obtained with a minimum of splashing and loss of temperature.
The combination of the slow swirl and the high speed of the rotating parts produces a very fast emulsion of the materials to be mixed.
Another feature of the invention is that, when emptying the mixer, the rotating members exert pressure on the mixed materials, thus effecting rapid and absolute discharge.
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The invention will be described, as an example, with reference to the accompanying schematic drawings in which:
Figure 1 is a diagram showing the principle of the invention.
Figure 2 is a plan view of Figure 1.
Figure 3 is an elevation of a simple hand-operated mixing machine in accordance with the invention.
Figure 4 is an elevation of a simple mixing machine, according to the invention driven by motor.
Figure 5 shows an application of the invention to a transportable mixing machine.
Figure 6 is a plan view of the machine shown in Figure 5.
Figures 7 and 8 are detail views of a drain and control valve for discharging materials from the mixing machines shown in figure 4 or in figures 5 and 6.
Figure 9 is a diagram of another arrangement of the invention.
Figure 10 is an elevation of one form of rotary unit for use with machines according to the invention adapted to achieve the required swirling and mixing action.
Figure 11 is a plan view of Figure 10.
Figures 12, 13 and 14 show other examples of rotary units.
Figure 15 is an elevation of another rotary unit particularly suitable for heavy work.
Figure 16 is a cross section taken on line XVI XVI of Figure 15 and Figure 17 shows yet another form of rotary kneading unit particularly suitable for kneading dough in bakeries.
Referring to Figures 1 and 2 of the drawings, 20 shows the tank for the materials to be mixed and 21 the mixing member
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rotary. The rotating mixing member comprises a vertical central shaft 22 movable to be put in rotation, and a transverse member provided with arms 23, welded to the lower part of the shaft.
Each arm carries, at its end, an inclined propulsive plate 24, in the form of a disc, and, between the plate and the shaft, a mixing member in the form of a vertical tooth 25. The rotary limit action, when it turns, is to produce a swirl in the material to be mixed, as shown. The direction of the flow of the materials is indicated by the arrows and it can be seen that these materials flow inside the central funnel-shaped space 26 where they are attacked, then fully mixed and kneaded by the teeth 25. The The degree of concavity of the free surface 27 depends on the particular material to be mixed, the shape of the tank and the construction of the rotary unit.
Under certain circumstances, it is desirable that there is no free surface eg: laid in the vicinity of the mixing teeth 25 and, in order to obtain this result, the concavity of the eddy can be reduced, as indicated in dotted lines; by making the oval tank in plan as shown in figure 2.
This arrangement is particularly suitable when the air acts on the mixed materials, such as, for example, latex mixtures. Other advantages of the oval tank have been mentioned above.
In the arrangement of the invention shown in Figure 3, the machine comprises a cha @ sis with a triangular base 29 adapted to support a trough 30. The frame also comprises a vertical pillar 31 on which is fixed lost hinges, at 32, a menbre88 with a support34 for a crankhand 35.This crank carries a rotary mixing unit comprising a passage frame in which inclined propellant plates 37 and mixing teeth 38 are mounted, The mixing unit is placed in the trough 30 with a clearance was enough to per-
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put free rotation.
The part 39 of the member 33 constitutes a handle for raising and lowering the rotary unit (either at the beginning, at the end or during the mixing) and is provided with a support 40 which rests on the edge of the trough.
The machine shown in figure 4 comprises a circular or oval tank for the materials to be mixed, open at the top and provided with a flat bottom, which may have a slight slope, in all directions towards a discharge valve described more fully. further. The bottom is slightly domed where it meets the cylindrical side walls at 42, so that it joins gently and without sharp angles with these side walls.
A vertical shaft 43 having its axis in alignment with the vertical axis of the reservoir 41 is studded in ball or other bearings 44, at the top of the machine, and above the reservoir; this shaft is conditioned to be driven, by a motor, for example an explosion engine or an electric motor via conical gears 45, a belt and a stepped pulley transmission 46 which allows the control of shaft 43 at different speeds. At the lower part of this control shaft 43 is fixed a mixing and impulse unit 47 by a socket joint screwed or fixed by any other suitable joint. The particular unit placed on this madhine is shown in detail in figures 15 and 16.
This unit is constructed of two, three, four, six (in the example shown), eight or more, round, half-round or oval bars depending on the size of the mixer. These bars are welded to a short central rod 49 screwed ounfixed otherwise to the drive shaft cited above. The bars are bent outward from the central member 49 at a low angle, and at a point at a given distance from the axis of the control shaft mentioned above, the bars are bent parallel to this axis. , the diameter of the mixing unit as well
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formed varying, with the diameter of the outer tank,
the capacity of the machine and the nature of the materials to be mixed. Finally the bars 48 are bent inward at right angles as indicated at 58 and all welded together. On the vertical bars 48 are welded in pairs round, half-round, oval or any suitable shape arms, rotating in a horizontal plane, one prire near the bottom of the mixer, and the next pair spaced between the lower pair and the surface of the material to be mixed when the rotary unit has four vertical bars, or '- suitable intervals in the case of six or more arms.
These horizontal arms extend as far as approximately 1/2 "from the tank, and, on their ends, feel the propellant plates 52 welded, making a small angle, that is to say 20, with the horizontal. For the convenience, these propellant plates can be nested so that they can be adjusted quickly.
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dialally and angularly. The vertical bars 4 &, which are parallel to the axis of the control shaft, form the mixing teeth. It can be seen that the complete rotary member forms a light member but very rigid and solid.
In large machines, it is convenient to form the upper part of the rotary unit by a thin plate bent in the shape of a cone, the base of which is welded to a circular plate of larger diameter than this base. In this The cantilevered part of the. circular plate can be drilled holes in which are bolted the teeth or mixing members to which can be welded the horizontal arms of the propellant plates. This method of construction has the advantage, in all types of mixers, that the mixing elements and the propellant plates which are the only parts of the rotating members subject to wear, can be easily and quickly replaced.
The valve and the drain device shown in the figures
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7 and 8 include an opening 53 provided with a splash-proof chute or chute and conditioned to be closed by a shutter which bears against a removable rubber or other point. The shutter 'is mounted on a grooved shaft 57 articulated on the reservoir at 58. A control lever 59 provided with a handle 61 is articulated on the reservoir, on a threaded pin 60.
This lever is extended into the arm by the groove, and, by acting on this lever in / the direction indicated by the arrow in FIG. 8, the lever engages the face 62 of the arm 57 and strongly forces the shutter in its position of closing. The shutter is released and automatically placed in its open position by movement in the opposite direction of the lever 59. Any play which may occur between the levmer 59 and the arm 57 can be taken up by momentarily removing the arm 57 and giving the lever a full turn around spindle 60. For mixtures containing particles too large to flow, a wide opening covered by an easy to operate damper should be left in the bottom.
The method of operation of the mixer for mixing, by; example, of cement, water and sand, at a consistency suitable for masonry, is as follows:
The motor is started to set the rotary unit in motion, preferably at a speed of several hundred revolutions per minute, this speed being a function of the diameter of the rotary unit and the type of material to be mixed. The water is then introduced into the reservoir and the rotating unit forces it to rotate forming a funnel-shaped mass and taking a vortex motion.
The cement, or if it is more favorable, the cement and the sand are then introduced into the mixer so that the eddy continues, but the funnel-shaped mass takes a flatter angle, this angle varying with the viscosity. of the mixture.
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'if the rotating unit did not contain the elements (which in some cases can be dispensed with) the speed of the rotating mass of material can be chosen so that its apex coincides with the axis of the material. 'command tree.
However, with the intro- duction of the teeth, the rotational movement of this? ¯: These prevent the material from reaching the center, the surface of the mixed material, which is in contact with the air taking a funnel-shaped with the center in the form of a vertical pipe, the diameter of which depends on the spacing of the teeth.
The materials try to pass past the rotating gents, but are prevented from doing so by the rotational movement, with the result that at this point the materials are kneaded and worked with the minimum of friction on an open vertical face. the air.
The impulse plates 52 (figure 15) fixed under a. an- µle weak at the ends of the horizontal arms 51 act on the material 1-é, where the angular velocity is maximum and the impulse plates being spread out, they help to form and increase in height the funnel-shaped mass of liquid and of particles moving back and forth in a downward spiral, the! - .. increased author aiding in this vertical movement due to gravity.
The swirl movement, aided by the impulsive plates and the kneading action of the rotating cents and the mixing on the free vertical face provides a very perfect mixing and at the same time is the most economical, using the minimum of energy.
In the arrangement of the invention shown in Figures 5 and 6, the tank 63 is mounted on a cart provided with wheels 64. The tank is oval in plan (because the mortar is not a very consistent mixture) and the length of the major axis is about 1.75 times that of the small one.
One rotary impulse unit 65
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is housed in the tank and this unit is controlled by pulley and belt transmission by an internal combustion engine mounted on the cart. The operation of this machine is similar to that of the machine described above and the same reference numbers have been used for the identified parts.
Figure 9 against a provision of the intention in which the drive of the rotary mixing unit is made by means of a pulley 69 placed over the tank 70. The bearings for the shaft 71 of the rotary unit are made by a tubular upright mounted on the base of the tank. The mixing teeth 72 of the impulse mixing unit depend on a conical upper part of the shaft 71 and the teeth are bent outwards at their lower part to form arms on which the impulse plates 73 are fixed. This form of attack provides a completely free space at the top of the tank for the introduction of the materials to be mixed.
In the various mixing and impulse units shown in Figures 10-14 and 17, 74 represents the drive shaft, 75 the mixing teeth and 76 the impulse plates.
These units are each suitable for a particular type or class of work. For example, the unit shown in Figure 17 was found to be particularly effective in blend e. t kneading the dough in a bakery. Usually, the rotary unit has mixing teeth., But for some classes of work this can be dispensed with and the backwash movement due to arms 76a and impulse plates only, as shown in figure 12, is sufficient to give the mixing action. The direction of rotation of the impulse units is indicated by arrows, and it will be appreciated that in all cases the leading edges of the impulse plates are lower than their rear edges.
In some cases, the nature of the materials treated may
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be such that the eddy current is in the opposite direction to that described more specifically above, i.e. the material flows upwards to the center, then outwards and downwards to the periphery of the tank. The term swirl used in this specification is intended to include a stream of this nature. For example, it has been observed that the dough, in bakery, climbs on the central teeth and that the combined its centrifugal forces; vertical and angular acting on the dough causes, at least in the upper part of the mass, a centrifugal movement of the dough.
The tendency of material to climb on the teeth can be reduced by increasing the distance of the teeth, hence by increasing their angular velocity.
The mixer described above has been used with success in making the following mixtures: CLAIMS.
---------------------------- 1.- machine for mixing, emulsifying, kneading or the like comprising a tank for the materials to be mixed , impulse rotary members housed or adapted to be housed in the tank,) on producing therein an eddy movement of the materials and a control mechanism for these rotary impulse members, in which the rotary impulse members comprise two or more impulse plates arranged in a planetary around the axis of production of the impulse organs and a great distance from this axis,
and all inclined so that their leading edge is lower than their rear edges and arranged to operate close to the walls of the reservoir during at least part of the rotary opening of the impulse members.