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MACHINE A PRODUIRE DES DISPERSIONS.
L'invention concerne des machines pour l'obtention de mélanges divisés à l'extrême finesse, tels.que par exemple des émulsions,, des suspen- sions ou des dispersions.
L'invention concerne particulièrement les machines à produire les dispersions du genre des moulins à colloïdes,, dans lesquels une matière préa- lablement fragmentée est divisée à l'extrême finesse dans 'on dispositif con- sistant en une roue dentée qui tourne à, grande vitesse dans un bâti denté - intérieurement avec un intervalle réduit. On peut introduire la matière à travailler soit à l'état déjà préalablement fragmentée soit en gros morceaux, auquel cas 'cette 'matière est traitée préalablement dans un dispositif de frag- mentation préalable qui est prévu à l'intérieur du bâti de la machine sous forme d'étage préalable.
Il existe déjà de ces genres de moulins à colloïdes avec ou sans étage préalable de fragmentation préalable. Dans ces machines à produire des dispersions, les systèmes de dispersion produisant la fragmentation à une extrême finesse ont la forme de systèmes rotatifs de croix de battage, de broches, de cames ou organes analogues, dont, Inaction de fragmentation repo- se principalement sur une action de percussion et de cisaillement. Ces machi- nes à produire des dispersions représentent des ensembles relativement- grands qui nécessitent une puissance de fonctionnement importante.' On a construit ces moulins à colloïdes connus surtout de manière à obtenir le degré de divi- sion le plus fin possible.
Dans ce but, on a, par exemple,dans les systèmes à canes, fixé le pas circulaire et le rapport entre les largeurs des dents de .la denture du rotor et de celle du stator ou du bâti et on a même enca- stré dans la machine des producteurs d'ultrasons excités électriquement. Mais cependant, d'après l'expérience,, ces machines ne produisent pas une division uniforme d'extrême finesse, mais les grosseurs des grains dans le produit fi- ni varient à l'intérieur de larges limites.
Le premier but de 1?in-veiition consiste à créer une machine per- fectionnée destinée à l'obtention de mélanges divisés à l'extrême finesse,
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81, mcyen de laquelle la matière à fragmenter, qui ,''n-.,,' être scus différents é+j avoir des c': .pti3.3n diverses dôéléments ou diverses résistances i.o:r¯é-r:ie'es en par.buJ..i6 en '::'e qui concerne la ténacité, est subdivisée en particules les plus petites ayant essentiellement le même ordre de gran-
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de-ur colloïdale.
Un autre but de 13rfrer.on consiste à donner à 'une ma0bi.ne per- fectionnée à produire des mélanges divises d'extrême finesse, -une forme telle que la subdivision extrêmement fine de la matière à fragmenter en particules identiques, ayant sensiblement le même ordre de grandeur oollo!7dale, soit effectuée avec un%-, durée et une consommation d'énergie plus réduites que cel- les qui ê:.e nécessaires jusqü5l'3. présent avez les moulins à >aLo5des eiJn- nus.
Un autre but de l' inv61ltion consiste à réalises une machine à pro- duire les dispersions d'extrme finesse qui, même avec des dimensions rédiù,- t es et une puissanpe de fonctictmement. relativement petite, fouît des ren- dements élevés en dispersions deextrgme- finesse et est utilisable par consé- quent comme petite machine dans la technique, au laboratoire:; à la cuisine, etc" 0 Il rentre aussi dans le cadre de l'invention de réaliser une ma- chine perfectionnée de fragmenta.t.ion à 1-lexLrgme finesse et en particulier une petite machine de ce genre qui puisse être immergée dans la matière à traiter qui contient des factions liq-des,j1 et qui permette de produire, à Pétttt. immeigé, une division d extrême finesse efficace et un mélange extrêmement fin de la matière à travailler.
En outre 'un autre 1Xtt particulier de 1-'invention consiste à réa- liser une machine perfectionnée à produire les dispersions extrêmement fines, qui. comporte des organes de travail produisant avec la consommation d'énergie
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la plus favorable dans le sens du boy de l'invention indiqué 0ideBsus>, une suppression partielle oa complète de la phase fluide ou d".me ou de plusieurs des phases fluides de la disperxion, en particulier de la suspension ou de 1'é..slon divisée à l'extrême finesse Conformément à l'un d.ex buts de Pillv6ntion indiqués ci=dessus, et à d'autres buts de celle---i, reeonnaissables diaprés la description et les dessins annexés dans lesquels 13inven!i.on est représentée en plusieurs formes de réalisation à titre d'exemple,
la caractéristiqae principale de l'inven- tion consiste en ce qu'un certain nombre de systèmes de dispersi-on, de con- struction différente et d'actions de division diverses, sont disposés sur le trajet de la matière à traiter traversant la machine à produire les dis-
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persions d5extrême finesse de manière qu'ils soient adaptés à produire une subdivision de la matière traitée en particules de grosseur cc,nst3.i13I!lent dé- croissante et simultanément de grosseur uniforme. Les systèmes de dispersion
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de constructions différentes et d'a=t,Lon de division différente peuvent être disposés dans ce cas, par rapport au trajet de la matière traversant la ma- chine à produire des dispersions d'extrême finesse, soit en série, soit en partie parallèlement et en partie en série.
Dans ce dernier cas à titre de caractéristique particulière de l'invention, les différents systèmes de dis- persion disposés parallèlement par rapport au trajet de la matière à traiter peuvent être adjoints à différents éléments ou organes de la matière à trai- ter.
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D'autres caractéristiques de 1invention et des avantages qu'elle permet d'obtenir sont reconnaissables d'après la description qui suit et en regard des dessins annexés,, dans'lesquels l'invention est expliquée plus en
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détail à l'aide de nombreuses formes de réalisation, choisies à titre d'exer :/?J ple. Dans le but de faciliter la compréhension de l'invention, les organes ou les phases du fonctionnement ont été désignés par des expressions spéciales pour plus de simplicité et de clarté. Mais ces désignations doivent être pri- ses dans leur sens le plus large en ce qui concerne le contenu et le sens de l'invention, par rapport à l'état connu de la technique.
Pardi les différen- tes idées qui se présentent dans la description qui suit, l'expression "ma-
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chine à produire des dispersions" représente la machine destinée à produire
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les mélanges divisés d-1 ex+,rgme finesse, etcooo, en tant que machine complète. i epressl.n "système de dîsperaï-on" doit, de-ane Part, car'8.ctériser un. groü.= pe isolé de eonstrostion d9 organes du même genre, en particulier, ou des sous- groupes d5organes qui représentent en commun une unité de travail dans le but, d;'obtenir un effet de dispersion déterminé qui dépend entre autres, du mode de construction de ce groupe.
L'e--zpr,--ssion "système de dispersion" doit, en outre, désigner une unité de travail qui produit une dispersion, c'est-à- dire une division à l'extrême finesse 7c.squà la zone de grandeur des parti- cules oollaâdales au contraire dune -unité de travail dans laquelle la ma- tière à ,traiter n'est subdivisée q>a3en partie-oies de dimensions beaucoup plus grossières que celle de l'ordre de grandeur colloïdal et qui est d'ailleurs
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désignée, d$après le sens, sous le terme de système de fragmentation préala- 'bleo La -réunion d::>U1:l système de fragmentation préalable et dei-m système de dispersion dans le bâti d'une machine à produire les dispersions est déjà connue.
Sur les dessins, les mêmes organes ou des organes semblables por- tent les mêmes chiffres de référenceso
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La fig-are 1 est une coupe verticale d-une forme de réalisation dune machine à produire les dispersions extrêmement fines suivant 1 inven- tion, dans laquelle les organes de la machine où la fragmentation d'extrême finesse se produite sont représentées en coupe.
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La figure 2 est une vue partielle d3une machine à produire les dispersions d'extrême finesse, semblable à celle de la figure 1 mais dans laquelle la partie inférieure du. moteur de commande est supprimée et les par-
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ties de la machine où la fragmentation d'ex-réme finesse se produit,, sont re- présentées en soupe.
La figure 3 est une vue verticale d'une forme de réalisa- tion modifiée d'une machine à p'rodllire des dispersions d'extrême finesse;, dans laquelle les organes de la machine où la fragmentation d'extrême finesse se
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produit sont en coupe# La figure 4 est une coupe partielle, à plus grande échelle, d'une machine à produire des dispersions d' ertrême finesse avec un système de frag- mentation préalable et deux systèmes de dispersion montés en série, cette construction formant 'une variante.
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La figure 5 est une vue en perspective d'une part.le de la machin ne suivant la ligne V-V de la figure 4, le bâti et la came de fragmentation préalable étant représentés en coupe.
La figure 6 est une coupe du premier' système de dispersion de la machine suivant la ligne VI-VI de la figure 4.
La figure 7 est une vue d'une partie d'un autre système de dis- persion de la machine le long de la ligne VII-VII de la figure 4, le bâti et une partie du moteur étant représentés en coupe.
La figure 8 est -une coupe partielle à plus grande échelle d'une autre forme de réalisation d'une machine à produire les dispersions d'extre- me finesse.
La figure 9 est une vue d'une partie de la machine suivant la ligne IX-IX de la figure 8, le bâti et une came de fragmentation préalable - de la machine étant représentés en coupe.
La figure 10 représente une vue, en coupe partielle, d'une autre
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forme de réalisation d'une machine â, produire les dispersions d'extrême fi- nesse avec des tuyères disposées dans le rotor et des lames montées mobiles dans le bâti et représentées en' plan pour plus de clarté.
La figure 11 est une coupe partielle de la machine le long de la ligne XI-XI de la figure 10.
. La figure 12 est une vue partiellement en coupe, d'une autre òr- me de réalisation de la machine à produire des dispersions d'extrême finesse., avec une construction différente du système de dispersion.
La figure 13 est une coupe partielle de la machine suivant la li-
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gne XIII-XIII de la figure 12.
La figure 14 est une vue partielle du système de dispersion d'une autre forme de réalisation d'une machine à produire des dispersions d'extrême finesse avec un petit nombre de tuyères montées sur le rotor.
La figure 15 est une vue de côté, partiellement en coupe, de la machine suivant la ligne XV-XV de la figure 14.
La figure 16 est une vue, partiellement en coupe, du système de dispersion d'une forme de réalisation modifiée et économique d'une machine à produire des dispersions d'extrême finesse.
La figure 17 est une coupe partielle de la machine suivant la li- gne XVII-XVII de la figure 16.
La figure 18 est une vue, partiellement en coupe, du système de dispersion d'une forme de réalisation modifiée et économique, d'une machine à produire des dispersions d'extrême finesse.
La figure 19 est une coupe partielle le long de la ligne XIX-XIX de la figure 18.
La figure 20 représente une coupe partielle horizontale d'un sys- tème de dispersion d'une forme de réalisation modifiée et économique d'une machine à produire des dispersions d'extrême finesse.,
La figure 21 est une coupe verticale partielle le long de la li- gne XXI-XXI de la figure 20.
La figure 22 est une vue , partiellement en coupe, d'une autre variante de réalisation d'une machine à produire des dispersions d'extrême finesse.
La figure 23 est une vue de la partie inférieure du bâti de la machine suivant la figure 22, dans laquelle on a supprimé le rotor.
La figure 24 représente une variante de réalisation d'une machi- ne à produire des dispersions d'extrême finesse dans laquelle le bâti de la machine est représenté en coupe longitudinale et le rotor et son organe de commande, en vue et partiellement en coupe.
La figure 25 représente une coupe longitudinale d'une autre for- me de réalisation d'une machine à produire des dispersions d'extrême fines- se.
La. figure 26 est une vue en plan partielle d'une partie inférieu- re du bâti de la machine de la figure 250
La figure 27 est une vue schématique d'Une autre forme de réali- sation d'une machine à produire des dispersions d'extrême finesse ayant la forme d'un ensemble immergeable.
La figure 28 est une vue d'un appareil immergeable, semblable à celui de la figure 27 mais avec colonne de support et récipient de travail.
La figure 29 est une vue par devant de , appareil immergeable de la figure 28 dans lequel, pour plus de clarté, on a supprimé le récipient de travail et des parties de la machine.
La figure 30 représente une coupe longitudinale d'une partie du tube porte-arbres de la machine à produire des dispersions d'extrême finesse des figures 27 à 29.
La figure 31 est une représentation: schématique d'un ensemble de mélange et de dispersion d'extrême finesse dans lequel le récipient de travail est représenté' en coupe et le bâti du moteur est partiellement arraché.
Les machines à produire des dispersions d'extrême finesse, repré- sentées sur le? figurée 1 à 3 correspondent, dans leur construction fondamen- tale, aux machines à produire des dispersions et aux machines à homogénéiser qui sont connues dans la technique de la préparation .des masses. G' est pour-
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quoi,, afin qu'on ait -une meilleure vue d' ensemble, on ne les a représentées que schématiquement et seulement en ce qui concerne les pièces qui sont con- struites de façon particulière conformément à l'invention.
Les tonnes de réalisation du système de dispersion proprement dit représentées sur les figures 4 à 21 peuvent constituer des éléments des machines représentées entièrement sur les figures 1 à 3. Pour plus de claifl- té, on a désigné généralement, dans la description et sur les dessins, des organes disposés de la même façon et/ou ayant les mêmes modes d'action, par les mêmes chiffres de référence.
La machine à produire des dispersions d'extrême finesse selon la figure 1 comporte le moteur de commande M ayant la forme d'un moteur usuel à stator et le dispositif de dispersion proprement dit D, dont le bâti G est fixé de la manière usuelle sur le bride du moteur, par exemple au moyen de vis. Le rotor 1 du dispositif de dispersion est relié à l'arbre du moteur M directement ou, le cas échéant, par l'intermédiaire d'un mécanisme de multi- plication ou de démultiplication approprié constant ou réglable. Dans le trajet entre l'arbre du moteur et le rotor 1, on peut, en outre, disposer des accouplements d'enclenchement ou de surcharge, Ces dispositifs de com- mande et d'accouplement sont connus dans la technique et ne sont, par consé- quent, pas représentés en détail.
Dans le bâti G du dispositif de dispersion, on a monté une pièce rapportée 2 qui sert de support de la partie fixe du ou des systèmes de dispersion. Sur la face supérieure de la machine à produire des dispersions d'extrême finesse se trouve le récipient de remplissage 4 pour la matière à traiter et, sur l'enveloppe du bâti G, on a disposé le rac- cord de sortie 5 pour la matière terminée. Dans la forme de réalisation re- présentée sur la figure 1, le rotor 1 tourne à l'intérieur de la partie immo- bile 2 du système de dispersion.
La forme de réalisation, représentée sur la figure 2, se diffé- rencie en principe de celle représentée sur la figure 1 en ce que la partie fixe 2 du dispositif de dispersion est disposée à l'intérieur du rotor 1.
Le reste de la construction de la machine peut être semblable à celui de la machine représentée sur la figure 1.
La machine à produire des dispersions d'extrême finesse repré- sentée sur la figure 3 possède deux moteurs de commande M et M'.Le moteur M sert aussi,., comme dans la forme de réalisation représentée sur les figu- res 1 et 2, de stator pour la machine D à produire des dispersions fixée sur lui, par exemple au moyen de boulons. Il entraîne, directement ou par l'in- termédiaire d'une commande, le rotor intérieur 1 du dispositif de disper- sion. Le deuxième moteur de commande M'est fixé sur la face supérieure du dispositif de dispersion, D, par exemple, comme on l'a représenté, par inter- position de cornières de support en forme d'U.
Le moteur M' entraîne la par- tie extérieure rotative 2 du dispositif de dispersion de façon correspondan- te,directement ou par l'intermédiaire d'une commande du genre décrit ci- dessusLe récipient de remplissage se continue par une conduite 4a passant au travers du moteur de tête M' et débouchant dans la chambre de remplissage 4b située à l'intérieur de la partie rotative 2. Le raccord de sortie 5 pour la matière terminée est disposé sur la paroi latérale de la machineo
Le dispositif de dispersion, objet de l'invention, peut être construit de différentes façons qui seront décrites ci-après en regard des figures 4 à 26. Dans ces dessins, pour plus de clarté, on n'a représenté que des parties du dispositif de dispersion en vue ou en coupe.
Les deux parties fondamentales du dispositif de dispersion, à savoir la partie rotative 1 et la partie fixe - ou respectivement suivant la figure 3 - également entraînée 2 doivent être considérées comme si elles étaient construites,dans les fi- gures 1 à 3, à la place du dispositif de dispersion D.
Dans la forme de réalisation des figures 4 à 7, le dispositif de dispersion comporte un système de fragmentation préalable et deux systè- mes de dispersion d'extrême finesse, qui sont disposés l'un après l'autre dans le trajet de la matière à traiter conformément à l'invention, avec in- terposition d'autres organes de travail décrits ci-après et constituant des
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l' r,,: i><:: t .2l'lst iqu.es 3e l'imventioii. J,.6 système de fragmenta-tic-'i préalable, :le r:...lJl 0;.\1.6 les syst èm.es de dispe,n..ioi1 possède des organes rotatifs g:u1 sont- f'Lzés au rotor 1 ef des éléments Ï-'1IDlOblles qai sont fixés à la poetie fixe :2 1 aUée au bâti.
Le dispositif de fragmentation préalable consiste en iui :V<11¯Ènne -1,cm<=-1 en soi de cames de cisaillement 6l réparties n.,.tq:sene;.r.: dans le sens radial sur le rotor b2 à la partie 2 du bâti, cames entre .1.';;3, arêtes opposées desquelles se trouve une fente de travail ou entre-fer U3 Cet entrefer 63 est disposé obliquement vers le bas et vers 1 extérieur par
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rapport à l'axe central de la machine à produire les dispersions. Au dessous
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da système de fragmentation préalable, 1-*entrefer 63 sépancyit en .un sys- tème de perforations cylindriques 64 qui s'étendent à moitié dans le rot-r#
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et à moitié dans la partie fixe 2 du bâti.
Derrière ces épanouissements,
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l'E:L11.,J'.'efer se rétrécit tout d'atord à sa longueur primitive puis se conti-
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dans le premier système de dispersion où sa pente est accrus par l'axe
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dq la machine. Ce premier système de dispersion consiste à la manière COl1- er dents 71 et 72 disposées symétriquement dans le sens radial, les par- 1 bs 71 étant fixées sur la surface extérieure du rotor 1 et les parties ?2 s,.>i la surface intérieure de la partie 2 du bâtiy ou étant taillées dans la inaltéré de ces organes. Comme on le voit en particulier sur la figure 6 les
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arêtes frontales des deux groupes de dents sont pratiquement parallèles les
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unes aux autres avec un intervalle étroit agissant comme entrefer.
Cet en- trefer alterne., vu dans le sens de la périphérie, en succession régulière avec des épanouissements crées par les intervalles entre les dents. La figure 6 re- p1..;d'iiit uniquement la position des dents à l'instant auquel, lors de la rotez- tion du rotor,, les dents de celui-ci se trouvent justement en coïncidente aV'6,; les dents du bâti; à cet instant également, d'une façon décrite 7àLtéz.ieu- remeut., la différence d'espace nuisible entre l'entrefer et l'épûlu1dssm8t
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est la plus grande.
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4n presiier système de d.i5persian, se rattache une fente aimolaire é'. J. :;i! -7 8 dont le plan de l'axe est perpendiculaire à l'axe de la rr..ae;m.l16 et d.-,r;. les surfaces latérales ne présentent pas 43 0rgaales de tra.va,il.
Un de;è1J1e systèloe ,.e dspexNfln sl1it cette fente e.¯,1l11ilaÍl'e. Ce 5.1$1 ème consiste en une chambre annulaire dont le plan contenait l' Bd:'9 longez tudinal est aussi, pratiquement perpendiculaire à l'8xe de la mashine. La par- tie B1ipériellre de la chambre annulaire est d8pou:r'V-u.e d.Yorg8.nE;S >de trt.t'7ft.!1.
1>,n;s la partie inférieure de la chambre annialal1=e, se trouvent deux ;ß ; exs (.(.a..x1aux dE: couroaties dentées dont Pan, 91 est disposé sur le rotoi et. '==;h. t ré 92 sûr la partie fixe 2 du bâti. Les arêtes frontales des dejx g'rope d-3 d<:n.t sont di.sposées parallèlement 19,ine par rapport à l'autre, eomnJ.t: ('7e. le cas poui les groupes de cames du premier système de dispersion i: 1;ai:.- b';,11. libre un entrefer étroit 93. J.,'entrefer 93 est'parallèle à paxe de la machine et se continue en ligne droite sous fonae djune fente é=.fi<= B.:lt '>0' . >3 rjtcr 1 et la partie 2 du jd t3# ;:.nta qui, se termine dans le #>=,==<;t#1 r >,,",.t te 5 de la matière finie.
I-e mode de fonot-lo de la machine à proà:u.i:r'f) o.6S ê¯) ':,"tH: - 1',,;:5 d-ez,,3ême fizesse, r6p:rc3:3el1t8 aux figares 4 à 7 est le 5tli:J.f.w"".:' 3j: l rs,ù3 '! âe. da moteur de commande., en verse ou on coule le rotor étsnt !3.i.! : .v,t =; li....'.!J1 la matière à traiter dan>.> le récipient de remplissage 4. Sous Pillfl:f.8{:: ce commune de la pesanteur et de la force centrifuge, cette matière pF.<:('{3,-"';;-t la j;J8.ehine dans 3e sens de la flèche en tirets de la figure 4. La Lio.t !;3.!>ë: à t imiter parvient ensuite dans la zone des cames de cisaillement 61 el fi2. '';'!. ndème de fragmentation préalable.
Dans ce mouvement radial VSI.s '=e- :-v ,:. cette matière se heurte aux arêtes frontales des dents 62 du bâti. ilfi llit;ÚIè- ietps9 el.l: est déplacée tangentiellement par les dents 61 dû 1")t)y <1< soTt'e
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qu'elle parvient dans la zone de cisaillement des cames et elle est déchira
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hachée brisée et concassée comme dans un hachoir, avec une finesse croissan- t.e des particules.
Les épanouissements cylindriques 64 du système de fragmerc- tation préalable agissent alors comme une chambre de eb,ll...nement xx; oigane de t. ravail, dans laquelle des particules plus grosses sent l'n 'jÜ}'"8E: :3 par chocs dans le. système de fragmentation préalable et soumises une noiri f,-lls au processus de fragmentaion. 1.
matière pénètre par conséquent à 1,<*-" i>tit préalablement fragmenté dans le premier système de dispersion où el le est
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divisée finement d'une manière connue par Inaction dé cisaillement du sys- terne de cames à dents nombreuses dans une proportion constamment croissaii- "ie* La fragmentation dextrême finesse est accrue du fait que, par suite de l'accumulation réciproque des systèmes opposés de cames, il se produit un échange constant dans la division et la grandeur des épanouissements des entrefers, de sorte que les particules sont également soumises à des chocs propres renforcés.
La matière de traitement divisée à l'extrême finesse pénètre dans la fente annulaire 8. Cette fente annulaire agit comme fente d'homogé- néisation, comme dans les machines à subdiviser,telles que les émulsionneurs, déjà connus en soi. Mais dans le présent cas, la fente annulaire 8 agit, de la façon qui sera décrite ci-après pour accroître la capacité de puissance du deuxième système de dispersion. La matière de traitement entrant dans ce système est soumise, de façon analogue au premier système de dispersion, par la coopération des systèmes de dents 91 et 92, à une fragmentation extrêmement fine accrue.
Par suite de la présence de la chambre de laminage 94 existant dans le voisinage de la chambre des dents sans moyen de travail, les particu- les relativement grosses rencontrant la paroi arrière oblique des intervalles entre les dents dans le bâti 2 peuvent revenir en arrière, comme on l'a re- présenté, par la flèche en tirets et sont, par conséquent, soumises à un trai- tement multiple par les systèmes de dents. Par suite, les particules relative- ment grosses sont soumises à l'intérieur du deuxième système de dispersion, à un. traitement beaucoup plus fréquent que les particules les plus fines, les- quelles immédiatement après avoir atteint la grandeur désirée des particules, quittent le système par la fente de travail ou entrefer 93 et son prolonge- ment axial.
On obtient alors le résultat, conformément à l'invention, permet- tant de faire varier la grosseur des particules de la matière finie seulement à l'intérieur de limites tout à fait étroites.
Le mode d'action de ce deuxième système de dispersion est obtenu dans la forme de réalisation de l'invention décrite en regard des figures 4 à 7, en le munissant d'une admission ou d'un entrefer d'homogénéisation, de la manière indiquée ci-dessus et débouchant pour la matière à traiter en direc- tion radiale vers l'intérieur, et de l'échappement pour la matière finie com- mençant dans le prolongement de l'entrefer 93.
Comme la résistance à l'écou- lement des particules dispersées dans le milieu de dispersion est proportion- nelle, comme ordre de grandeur, au carré du diamètre de la particule, que l'on peut considérer comme sphérique, mais que l'énergie de mouvement des particules dispersées croît avec la masse et par suite avec la troisième puis- sance du diamètre de la particule, l'énergie de mouvement augmente, avec un diamètre croissant, plus rapidement que sa,résistance à l'écoulement.
C'est pourquoi, des particules relativement grosses se laisseront moins dévier sui- vant une trajectoire courbe, c'est-à-dire en direction de la sortie de la ma- tière, que des particules fines et les plus fines, qui suivront la écoule- ment de sortie tandis que les particules relativement grosses conserveront plus longtemps leur trajectoire courbe dirigée en sens radial vers l'exté- rieur, jusqu'à ce qu'elles parviennent à la paroi postérieure et intérieure des intervalles entre les dents dans le bâti où elles ont tendance, par sui- te, à tourner plusieurs fois entre la fente et la chambre de laminage jus- qu'à ce qu'elles soient divisées en particules les plus fines qui puissent être entraînées par l'écoulement de sortie.
La plus grande déviation de l'écoulement de sortie et, par suite, la. plus grande séparation d'après les classes de grandeur se produit lorsque la chambre d'entrefer,comme on l'a représenté sur la figure 3, est munie d'un entrefer 93 disposé axialement. De même, la forme conique, représentée sur la figure 3, de la chambre d'entrefer munie de dents 91 et 92, en direc- tion de la sortie de la matière, favorise l'égalisation de la grosseur des particules.
La chambre de laminage disposée au-dessus des chambres d'entre- fer 91 et 92 ne possède pas, comme on l'a déjà indiqué ci-dessus, d'organes de travail tels que dés cames ou dispositifs analogues, mais a une forme qui s'adapte le plus favorablement à l'écoulement pour améliorer la rotation des particules. L'exactitude de la théorie de travail indiquée ci-dessus du deu-
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xième système de dispersion est confirmée par le résultat de Inexpérience sali- vant laquelle, après une courte durée de fonctionnement, les surfaces des pa- rois de la chambre de laminage paraissent lisses et comme polies, ce qui per- met de conclure à un mouvement de rotation intensif de la matière.
Mais la di- vision des particules n'a pas seulement lieu dans la zone intérieure de la chambre d'entrefer, c'est-à-dire entre les dents 91 et 92, mais d'une fagon aussi efficace entre la zone-limite comprise entre la chambre d'entrefer et la chambre de laminage dans laquelle la matière est mise en mouvement axial ascendant et descendant par les arêtes latérales des dents du rotor et simul- tanément brisée et hachée comme dans un agitateur à ailettes.
Il est déjà connu dans la technique de la division, de faire pas- ser plusieurs fois la matière par un système de fragmentation. Hais dans ces cas, jusqu'à présent, on a traité encore une fois toutes les particules, et même de façon inutile, celles qui possédaient déjà la grandeur demandée.
De ce fait, il se produisait une durée et une consommation de travail inutiles.
Dans le deuxième système de dispersion décrit ci-dessus, sur la figure 6, il se produit, par contre, une séparation automatique des particules suffisamment dispersées à l'état extrêmement fin et des particules qui possèdent encore une grosseur élevée inadmissible.
On va maintenant décrire les dispositifs de dispersion représentés sur les figures 8 à 21 suivant différentes variantes. Ces formes de réalisa- tion reposent sur le même principe fondamental et ne se différencient que par leur construction, bien que, toutefois, l'on obtienne des avantages de con- struction et de fonctionnement, expliqués ci-après de façon plus précise.
La forme de réalisation du dispositif de dispersion représenté sur les figures 8 et 9 ressemble à la construction décrite sur les figures 4 à 7.
La machine à produire des dispersions possède un rotor 1 et une partie:fixe 2 formant bâti.. Le trajet effectué par la matière à traiter s'étend radialement vers l'extérieur, à partir de l'axe de la machine supposé sur le côté gauche des figures 8 et 9. La matière à traiter parcourt tout dabord le système de fragmentation préalable, représenté schématiquement par les cames de cisaille- ment, 61 et 62, qui sont fixées au rotor 1 ou à la partie immobile 2 du bâti.
L'admission de matière agissant dans l'entrefer directeur ou d'homogénéisa- tion ayant la forme dune fente annulaire étroite est reliée au système de fragmentation préalable. On trouve ensuite la combinaison réunie d'une façon constructive,de deux systèmes de dispersion. Ce système de dispersion coin-- biné consiste en tuyères 95 disposées dans le rotor, en un système 92 de dents ou de cames prévues dans la partie 2 du bâti et en une chambre de laminage 94, sans organes de travail, qui relie les intervalles entre les dents ou les cames 92 aux canaux d'admission des tuyères 95. La matière à traiter quitte le système de dispersion combiné par 1;1 entrefer 93 disposé axialement et son prolongement conduisant à la fente de sortie.
Dans la ferme de réalisation des figures 8 et 9, les tuyères et leurs orifices d'admission consistent eu canaux obliques prévus dans le corps 1 du rotor.
Sur les figures 10 et 11, on a représenté une autre forme de réa- lisation du système de tuyères et de cames 95 et 92, qui présente des avanta- ges de construction et de fonctionnement.. Dans cette forme de réalisation, les tuyères 95 ne sont pas forées dans le corps du rotor, mais forment des éléments séparés de construction, en matière présentant une grande résistan- ce à l'usure, telle que du potin ou un alliage analogue; les tuyères possè- dent une ferme extérieure légèrement conique.
Ces tuyères isolées sont mon- tées en groupe, par exemple par trois, dans des perforations coniques appro- priées d'un segment annulaire 96, qui, comme on le voit sur la figure 5, est muni de brides d'arrêt et est supporté,à 13'aide de ces brides, entre la par- tie supérieure 10 et la partie inférieure 11 du rotor 1 au moyen de vis 12.
La subdivision du support de tuyère 96 en segments annulaires facilite la fa- brication des perforations coniques à partir de l'intérieur de l'anneau et n'est réalisée par conséquent que suivant la quantité nécessaire au but que l'on se propose. Les segments annulaires sont, de préférence, sciés à partir d'un anneau entier. Ceci produit à vrai dire, des pertes dues au sciage, qui peuvent être compensées complètement ou partiellement par une ou plusieurs tôles intermédiaires. Dans ce dernier cas, il se produit une diminution du
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diamètre de l'anneau et ane modification appréciable de la distance entre l'ouverture des tuyères et la face avant du système de dents ou de cames 92 dans la partie 2 du bâti.
De cette fagon, la largeur de l'entrefer 93 du système de dispersion peut être modifiée de la façon désirée.
La forme extérieure légèrement conique des tuyères d'interposi- tion a pour conséquence que les tuyères, en cours de fonctionnement, se con- solident dans leur siège sous l'influence de la force centrifuge.
Le système de cames 92 dans la partie 2 du bâti comporte, dans la forme de réalisation représentée sur les figures 10 et 11, un corps annu- laire conique denté 2, un corps de recouvrement annulaire 21 à section en forme de cornière et un anneau opposé au contre-anneau 22 réunis ensemble par des boulons pour former un tout, qui est monté dans le bâti G de façon appropriée, et non représenté.
Les intervalles entre les dents du corps annulaire 2 et l'an- 'neau de recouvrement 21 forment un grand nombre de chambres ouvertes en di- rection des tuyères 95.Dans chacune de ces chambres se trouve un organe tranchant ou lame 98 dont le corps 99 fait saillie hors de l'anneau de re- couvrement 21 et est réglable en position-de l'extérieur par des moyens con- nus tels que,'par exemple,. un écrou de retenue.
Dans cette forme de réalisation suivant les figures 10 et 11, on n'a pas représenté la chambre de laminage.
La matière à traiter, par exemple, un mélange de liquides ' ' sionner, sort du récipient de remplissage 5 non représenté par la sortie de matière, entre les parties du rotor 10 et 11 et pénètre dans les tuyères 95, qu'elle parcourt à grande vitesse sous l'influence de la force centri- fuge. Tant que la tuyère 95 se trouve en face de la surface frontale d'une dent ou d'une came 92 dans la partie fixe 2 du bâti, la matière à travailler ne peut s'écouler que sous un fort remous, par 1-'entrefer étroit 93dans le canal d'admission de matière et ensuite dans le raccord de sortie 5, non re- présenté. Dès que la tuyère parvient dans la zone d'un intervalle entre deux dents, la pression formant remous diminue progressivement dans la tuyère.
Par suite, les tuyères d'admission se comportent comme une buse de cavita- tion qui se ferme et s'ouvre alternativement suivant le rythme du change- ment de chambre et produit une division très fine de la matière à travail- ler qui la traverse. Mais la matière qui sort rencontre simultanément les lames 98 contre lesquelles elle est à nouveau redivisée à une extrême fines- se. A l'instant où une tuyère 95 passe devant un des intervalles entre deux dents muni d'une de ces lames 98, il se produit un système de dispersion qui consiste, à la manière d'une conduite de liquide, en une tuyère et en une la- me.
Mais comme cependant, dans la zone des intervalles entre les dents, le jet sortant des tuyères est détendu suivant un double rythme malgré la pré- sence de la lame, et même par suite de la subdivision de la chambre produite par la lame,, le système de dispersion représenté sur .les figures 10 et 11 produit un effet double, à savoir simultanément celui d'une tuyère de cavita- tion à haute fréquence et celui d'une tuyère de liquide, ce qui augmente es- sentiellement la division à l'extrme de la matière à travailler. L'action la plus favorable de ce système est obtenue par un réglage approprié de la distance entre la lame et la tuyère.
A la place de l'écrou de retenue repré- senté'sur les figures 10 et 11, on peut utiliser d'autres dispositifs appro- priés de réglage, connus dans la technique. De préférence, toutes les lames du système de dispersion sont déplacées simultanément dans le sens radial.
Ces dispositifs de réglage du déplacement radial simultané d'organes de ma- chines ou d'outils de travail sont connus dans la technique et ne sont, par conséquent, pas représentés pour des raisons de simplification. A titre d'exemple, on peut maintenir les lames dans des fentes obliques d'un support annulaire qui'peut tourner, soit à la main, soit, le cas échéant, automati- quement, suivant les propriétés de la matière à travailler.
A titre de caractéristiques particulières de l'invention, les la- mes 98 peuvent être construites sous une forme particulière, ou par un choix de matière approprié, de manière à former des organes oscillants qui sont mis
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en oscillations de résonance par le jet de matière qui les frappe suivant un rythme et de ce fait, exercent même des réactions mécaniques de retour fa- vorables sur la matière.
L'action décrite des buses de cavitation du système de dispersion dépend, entre autres, de la fréquence de la variation de la pression de remous et peut, par conséquent, être réglée par la vitesse de rotation et marne être augmentée pour une subdivision suffisante du systèmé- de cames, jusqu9à atteindre la zone de fréquences des ultra-sons. Dans ce dernier cas, le système de dispersion agit à la manière d'une tuyère d'ul- tra-son. D'après ce qui précède, on voit que le système combiné des figures 8 à 11 possède une action de dispersion d'extrême finesse extraordinaire- ment élevée, qui justifie, suivant les circonstances,
la suppression de la chambre de laminage comme on l'a déjà représenté sur les formes de réalisa- tion des figures 10 et 11.
La forme de réalisation suivant les figures 12 et 13 correspond, dans son action, à celle représentée sur les figures 10 et 11. Une variante de construction consiste en ce que l'anneau 96 porteur des tuyères - consti- tué le cas échéant par des segments - porte sur sa face intérieure une par- tie tournée de forme conique et une grande quantité de canaux cylindriques 95 disposés radialement. Cette gorge et les nombreux canaux forment ensemble le système de tuyères. La simplification de construction consiste, en ce que cette partie portant des tuyères peut être obtenue facilement, même sans sub- division en segments annulaires, sur le tour ou au moyen d'une perceuse.
On bloque l'anneau porte-tuyères 96, somme on le voit sur la forme de réalisa- tion représentée sur les figures 10 et 11, entre la partie supérieure 10 et la partie inférieure 11 du corps du rotor au moyen de vis ou de dispositifs analogues.Dans ce cas aussi, la chambre comprise entre les parties 10 et 11 sert d'admission de la matière au système de tuyères. Le système de dents ou de chambre disposé sur la partie fixe 2 du bâti ne possède pas, au contraire de la forme de réalisation des figures 10 et 11, aucune des surfaces fronta- les de dents parallèles à la surface périphérique du rotor, mais une denture conique qui les traverse de sorte que, dans une certaine mesure, les lames 98 représentées sur les formes de réalisation des figures 10 et Il atteignent presque l'entrefer 93.
La construction du système de dents est semblable à celle du système' de dents déjà décrit; ce systèmes comporte l'anneau denté muni d'un engrenage intérieur 23 et les anneaux de recouvrement 21 et 22 qui sont maintenus ensemble par des boulons, des crampons ou des organes analogues, non représentés. Le système de tuyères est monté comme un tout de façon appropriée dans le bâti et est entraîné par le moteur de commande M non représenté.
Malgré la suppression des têtes obtuses des dents diminuant forte- ment le jet de matière à traiter sortant de la tuyère ou le supprimant même complètement, l'action de cavitation de ce système de dispersion suivant les figures 12 et 13 n'est pas du tout supprimée car le jet de matière à traiter sortant de la tuyère est étranglé suivant un rythme alternativement plus fai- ble et plus fort le long des flancs obliques des dents. D'après l'expérien- ce, le système de dispersion est avant tout approprié à la production d'émul- sions d'extrême finesse.
Comme le nombre des tuyères ne détermine que la section totale de l'admission de matière au système de dispersion et par suite la puissance d'en- traînement de la machine à produire des dispersions d'extrême finesse, l'ac- tion de dispersion du système à l'extrême finesse subsiste même quand le nom- bre des tuyères est sensiblement diminué dans le rotor. Une forme de réa.lisa- tion de l'invention construite dans ce sens est représentée schématiquement sur les figures 14 et 15. Le porte-tuyères 1, relié directement ou par l'in- termédiaire d'un :mécanisme, à l'arbre de commande du moteur M, se compose de quatre tubes 190, disposés en croix, sur les filetages extérieurs desquels la tuyère 95 est vissée de manière qu'on puisse régler sa position, en vue du réglage de la largeur de l'entrefer 93.
Le système M de dents ou de cames sur la partie fixe du bâti 2 se compose, dans cette forme de réalisation d'un an - neau, constitué de préférence par des segments et porteur sur sa surface in- férieure d'un certain nombre de cavités ou de chambres 191, de préférence
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hémisphériques!, Ce système de dispersion agit en principe comme une tuyère de cavitation. Mais il est également possible, conformément aux formes de réalisation décrites précédemment, d'accorder les entretoises ou les dents restant entre les chambres et le nombre des cavités de manière que le sys- tème de dispersion travaille simultanément comme une tuyère de liquide et en particulier comme une tuyère d'ultra-sons.
Une autre possibilité d'in- fluencer le mode d'action du système de dispersion consiste dans le réglage de 1'entrefer. La translation d'une tuyère de liquide par rapport à sa la- me est connue en soio
Un autre avantage de la disposition de tuyères dans le rotor consiste en ce que la température de la matière à traiter, qui est chauffée comme on le sait par expérience, par la fragmentation préalable et la frag- mentation dans le premier système de dispersion, peut être'réglée par des moyens simples et, en particulier, peut être abaissée.
Comme on l'a déjà' indiqué ci-dessus, un système de dispersion à tuyères possède une action de dispersion d'extrême finesse, de sorte qu'il est possible, dans beaucoup de cas, de supprimer la chambre de laminage pré- vue dans les formes de réalisation décrites précédemment. Par ce moyen, on simplifie la construction de la machine à produire des -dispersions et on rend possible l'utilisation de tuyères disposées en croix ou de dispositifs analogues.
Dans les formes de réalisation comportait des tuyères, il n'y a pas de difficultés de construction et de fonctionnement pour amener la ma- tière à traiter sous pression, par exemple à partir d'un récipient de ré- serve avec gaz sous pression. Il est, en outre, possible, dans le cas du transport sous pression, de disposer près de chaque tube de tuyère un réci- pient de réserve indépendant de sorte que, si on le désire, on peut travail- ler différentes matières sans mélange préalable. Cette possibilité présen- te de l'importance, par exemple pour le cas intéressant au point de vue in- dustriel où des réactions chimiques doivent être effectuées à l'état divisé le plus fin et en vue.d'obtenir des produits de réactions divisés le plus finement.
Les formes de réalisation représentées sur les figures 8 à 15 sont destinées à être montées dans une machine à produire dès dispersions suivant la figure 1, dans laquelle le rotor 1 actionné par le moteur de com- mande M tourne à 1'1 intérieur de la partie 2 du bâti. L'action de principe des systèmes de dispersion décrits sur les figures 8 à 15 est conservée quand ils sont montés dans la machine à produire les dispersions d'extrême finesse de la figure 2, dans laquelle la partie intérieure, c'est-à-dire les organes de tuyère, est' fixe dans le bâti et les chambres d'entrefer ou les éléments de cisaillement tournent.
Il est vrai que dans cette forme de réalisation l'action de transfert de la force centrifuge n'existé pas et que, par consé- quent, dans de' telles formes de réalisation, on utilise de préférence une transmission de pression par un gaz sous pression ou un moyen analogue, com- me on l'a décrit ci-dessus. Le système de tuyères peut, dans ce cas, se trou- ver à l'extérieur ou à l'intérieur du système en rotation, qui est muni de dents, de lames ou de cavités, dans le premier cas sur sa surface extérieure et dans le deuxième cas sur sa surface intérieure.
II est aussi possible de monter les systèmes de dispersion dé- crits ci-dessus dans une machine comme celle décrite sur la figure 3, et de disposer les'deux groupes d'organes sur des supports, en particulier des sup- ports tournant en sens opposés ' @
Dans toutes les formes de réalisation, dans lesquelles la matière à traiter se déplace radialement vers l'extérieur dans la machine à produire des dispersions d'extrême finesse, et absorbe par'conséquent une force cen- trifuge croissante, on reste dans le cadre de l'invention, si l'on cherche à récupérer l'énergie d'écoulement de la matière à traiter qui s'échappe par des systèmes de turbine ou à réaction connus.
Sur les figures 16' à 21, on a représenté -schématiquement trois formes de réalisation de dispersion économiques. Ces ioules de réalisation re-
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posent sur le principe consistant à transformer, par une construction appro- priée, la partie de l'énergie utilisée au transport de la matière à trai- ter;, par exemple l'énergie centrifuge;, qui se présente sous forme d'énergie d'écoulement de la matière à traiter, au moins partiellement, en énergie de mouvement et de la récupérer, par exemple en la ramenant dans le système de commande.
La fixation et le reste de la construction des différents organes des systèmes de dispersion correspondent aux formes de réalisation décrites précédemment et n'ont été, par conséquent, représentés que schématiquement pour plus de clarté.
La forme de réalisation représentée sur les figures 16 et 17 se différencie de celle représentée sur les figures 12 et 13 en ce que, les axes des tuyères 95 ainsi que ceux des chambres ou des intervalles entre les dents sur la partie fixe 2 du bâti par rapport à l'axe de la machine, sont disposés de l'extérieur vers l'intérieur du sens de rotation, indiqué par des flèches, pour faire agir l'effet de réaction de la matière à trai- ter s'écoulant hors des tuyères comme énergie de mouvement dans le sens de rotation du porte-tuyères 11. En vue de l'utilisation la plus favorable de cet effet de réaction, on donne, de préférence, aux parois des chambres ou dispositifs analogues, une forme qui les fait agir comme surfaces directri- ces.
L'action de tuyère de cavitation et/ou de liquide du système de disper- sion n'est pas essentiellement influencée de ce fait.
Dans la forme de réalisation des figures 18 et 19, comme on l'a représenté sur la machine à produire des dispersions d'extrême finesse, sui- vant la figure 2, le système de tuyères 95 est monté immobile et le système de chambres ou de cames est fixé au rotor en rotation. Par conséquent, le système de tuyères est construit comme couronne extérieure et le système de chambres est construit comme couronne intérieure du système de dispersion.
Dans cette forme de réalisation, les axes des tuyères 95 et les axes des chambres en rotation sont disposés obliquement de manière que - par rapport à l'axe de la machine - ils soient disposés de l'intérieur vers l'exté- rieur suivant le sens de rotation du rotor représenté par une flèche. La matière à traiter transportée au moyen d'une pompe, de gaz comprimé ou d'un moyen de transport analoque à partir du canal d'admission annulaire par les tuyères 95, alimente les chambres comme dans une machine à réaction de ma- nière que l'énergie de compression ou moyen analogue soit récupérée partiel- lement comme énergie de mouvement de la machine.
Les figures 20 et 21 montrent schématiquement comment dans une machine avec un système de tuyères rotatives et peu nombreuses et un système fixe de chambres avec une couronne extérieure, comme on l'a représenté sur les figures 14 et 15,les tuyères et les axes des chambres doivent être dis- posés obliquement, pour utiliser aussi dans ce genre de système, l'effet de réaction de la matière à traiter s'écoulant sous l'action de la force cen- trifuge en vue d'économiser de l'énergie.
Un des buts de l'invention consiste aussi à construire la ma- chine à produire des dispersions de manière que la matière à traiter parvien- ne à l'état subdivisé dans la chambre de travail de la machine et ne soit mélangée qu'après une subdivision plus ou moins parfaite et tout d'abord sous l'influence des forces intérieures de division. Ge mode de travail est par exemple avantageux lors de l'exécution des réactions chimiques qui se déroulent paresseusement dans le gros raccord ou dans lesquelles des réac- tions secondaires perturbatrices sont à craindre.
De cette fagon, on par- vient, par exemple, à déposer des mélanges de produit sur des supports dont les composants agissent de façon nuisible l'un sur l'autre par un mélange prématuré et empêchent normalement de ce fait la formation du produit dé- siré. Pour lá réalisation de ce mode de travail,ce sont, comme on l'a dé- jà indiqué ci-dessus, tout d'abord les machines à disperser avec un petit nombre de systèmes de tuyères qui sont appropriées.
Une autre application de ce mode de travail consiste en ce que l'on construit la machine à disperser avec plusieurs étages, en dispersant d'abord séparément l'un de l'autre les éléments de la matière à travailler, puis en les mélangeant ensuite ensemble dans une phase de dispersion finale,
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également sous l'influence de formes intérieures de division. Le principe de construction de machines de dispersion de ce type consiste à disposer plusieurs systèmes de dispersion primaires, montés en parallèles, et un sys- tème final ou secondaire commun, monté après ces systèmes.
Dans un tel cas, par exemple les systèmes de dispersion primaires peuvent être disposés par étage l'un au-dessus de l'autre à proximité de l'axe de la machine et céder leur matière de dispersion à un système de mélange par anneau extérieur com- mun atteignant tous les étages. De façon semblable, on peut effectuer par étapes des réactions comportant de nombreux étages au cours desquelles on peut éviter ou supprimer les produits intermédiaires gênants.
On peut aussi utiliser le principe de construction décrit ci- dessus, comportant des sytèmes de dispersion primaires montés en parallèle et un système secondaire ou final monté à la suite, pour obtenir de façon différente le but de l'invention déjà indiqué, c'est-à-dire l'utilisation optima de l'énergie. On a déjà décrit la possibilité de transformer en éner- gie de mouvement l' énergie d'écoulement de la matière traitée et en particu- lier de la matière finie par des moyens agissant diaprés l'action de turbi- ne ou de réaction, et de ramener celle-ci dans la commande de la machine.
Une deuxième possibilité de l'utilisation optima de l'énergie de commande de la machine consiste à utiliser l'énergie d'écoulement de la matière à traiter dans une phase de dispersion additionnelle dans le but d'accroître le rendement d.e la division, c'est-à-dire l'action de dispersion de toute la machine.
Par conséquent dans une machine à produire des dispersions de ce genre, il existe deux ou plusieurs systèmes de dispersion primaire, mon- tés en parallèle, reposant en particulier sur l'action de percussion et/ou de cisaillement, par exemple des moulins à came, et un système de disper- sion monté à la suite, dans lequel les courants de matière sortant des sys- tèmes primaires agissent l'un sur l'autre par choc réciproque et par mélan- ge réciproque de façon à diviser cette matière. Ce système de dispersion secondaire ou final agit ainsi, à titre comparatif.comme une chambre de mé- lange dans laquelle l'énergie d'écoulement des particules isolées de matiè- re est transformée en énergie de choc et de division.
Il existe de nombreuses possibilités constructives de réalisa- tion du principe de l'invention décrit ci-dessus. L'invention est applica- ble de façon particulièrement favorable dans les machines à produire des dispersions dans lesquelles la matière à travailler est soumise à une for- te action centrifuge puisque le courant ,de matière, dans ce genre de ma- chines, sort sur une grande circonférence c'est-à-dire sous forme de pâte fluide et comme une lame et que, par conséquent, lors du choc et de la pé- nétration de deux de ces courants de matière, il se produit une action ré- ciproque des particules particulièrement intime et efficace. Ce genre de machines a déjà été décrit ci-dessus en relation avec la description de systèmes de dispersion de différents genres.
Des machines à produire des dispersions de ce genre, dans les- quelles le système primaire de dispersion est muni d'un rotor conique, se- ront décrites conformément au but de l'invention indiqué ci-dessus de ma- nière qu'au moins deux systèmes primaires soient disposés coaxialement et que les canaux annulaires de sortie des systèmes primaires ne débouchent pas parallèlement 1$un à l'autre dans un canal annulaire commun dans le- quel les courants primaires de matière se pénètrent. Les deux systèmes pri- maires peuvent avoir cependant sensiblement la même construction.
Sur les figures 22 et 23, on a représenté'une machine à pro- duire les dispersions ayant la forme d'un double cône dont les parties prin- ci.pales, à savoir le rotor 1 et les moitiés 2a et 2b du bâti sont construi- tes pratiquement symétriquement par rapport à la base du double cône. Le ro- tor forme une partie coulée, forgée ou comprimée avec une bride de basé 14 et un tourillon d'arbre 130 Sur ses surfaces coniques, le rotor porte les engrenages connus des moulins à colloïde. La bride 14 est munie, à proximi- té de l'enveloppe conique et de part et d'autre,. de surfaces essentiellement
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planes dans lesquelles sont réparties radialement des a.;i-é par exemple .hémisphériques.
L'arête extérieure lisse 16 de la bride est symétrique et dans l'exemple représentée d:;.,ri. en forme de double 8ne Les deux nci- tiés 2a et 2b du bâti ont chaeiir-e essentiellement la forme d31Jl1e moitié de double cône creux. Chaque moitié du bâti est munie à proximité de sa base d?une bride 24, 24b respectivement q'1i, sur les parties de sa sur- face tournées du coté de la bride 14 du rotor, ont la même forme que cette bride 14. c'est-à-dire qu'elle porte dans la zone intérieure horizontale des cavités 15 et vers l'eté .er. un chanfrein conique l6' Tout à fait vers 1extérieur les brides 24a et 24b sont momies de bùssagés dé repères 25â et 2in qui portent les trcus de boulons 26L et 26b et laissent entre eux un intervalle 2'a, 2lob.
Sur leur surface intérieure, les moitiés de bâti sont aussi munies de dents correspondant à celles du roter 1. La moi- tié Inférieure de bâti 2b possède dans la zone du sommet du (,(}ne, une ou-
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vert-are obtuse en 28b tandis que la moitié supérieure est munie d9un col- lier 29 pour le tourillon 13 de 1-'arbre du rotor 1 et est munie à proximi- té immédiate du raccord du collier 29, de plusieurs orifices 28a.
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Le mode de fcnc:.icIlIH3ment de la machine composée à produire des dispersions est le suivant;
entre le rotor 1 et les moitiés 2a et 2b sont disposés quatre systèmes de fentes ou dentrefer de genres différents, sa-
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-voir.- premièrement., le système dl>erg.-encges et de gorges sur les surfaces enveloppantes des cônes; deuxièmementles systèmes de fentes annulaires munies de cavités 15 et 15' situées de part et d'autre de la bride du ro- tor; troisièmement les deux systèmes de fentes annulaires 16, 16' le long des chanfreins coniques des brides, quatrièmement, le système de fentes an-
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nulaires 27a, ??b situé à prcxijnité immédiate du système de fentes annulai- res 16. 16'.
Quand 1s machine;, par e-xemple après immersion dans la matière à traiter, s'est remplie de cette'matière et que l'on met le rotor 1 en ro- tation, la matière àtraiter, par suite de la force centrifuge, s'écoule constamment des orifices d'admission 28a et 28b par les quatre systèmes de fentes décrits ci-dessus vers la fente de sortie 27a 27b, ce qui produit un certain cycle dans toute la matière à traiter. Dans le premier système de fente le long des surfaces enveloppantes du cône, la matière à traiter subit une première dispersion fine.
Dans le deuxième système muni de cham-
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bres d'eoi'-..a.tïbn formées par les cavités 15g 159 la matière est soumise à 1"influence forte de forces intérieures par exemple la cwîitation, la succion â vide, et subit, dans cette phase de dispersion d'extrême finesse, une dis vision à l'extrême très poussée et un mélange intime. Poeix, la matière â traiter parcourt le troisième système de fentes 16, 16' dans lequel pour la plus grande par 9 l'écoulement des particules est effectué et homogénéisé.
Ces trois premiers systèmes sont parcouru.- par les partir-,ales de matière entrant en haut en 28a dans le sens de haut en bas et par les particules entrant, en bas en 28b dans le sens de bas en haut.. Ces deux courants de ma..
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tière â traiter pénètrent, après traversée des troisièmes systèmes, toest-- a-dire de ceux comportant les fentes directrices 16, 16', dans le dernier système 27a, 27b avec choc réciproque et interpénétration réciproque et pro-
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duisent, de ce fait, une dispersion définitive d-'extrême finesse, très in- pensive, dans la zone du système de fentes de sortie 27a, 27120
Cette machine à produire des dispersions dextrême finesse pré- sente l'avantage d'une simplification constructive, puisque le rotor à dou- ble cône peut être constitué par deux organes pratiquement semblables qui sont fixés tête...bêche l'un par rapport à l'autre sur un arbre de commande qui les traverse.
La forme de réalisation de la figure 24 correspond dans sa con- struction fondamentale et par suite, dans son mode de fonctionnement, dans une large mesure à la machine à produire des dispersions d'extrême finesse des figures 22 et 23. Cette machine possède aussi le rotor 1 à double cône avec engrenage disposé sur les surfaces enveloppantes et une bride de base 14. Les moitiés de bâti 2a, 2b possèdent des engrenages intérieurs, des ori- fices d'admission 28a et 28b et des brides extérieures 24a, 24b avec des
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bossages de repère 25a e 2512 et des cavités d'intervalles 2'a, 2712. Le touril- lon d'arbre 13 du rotor 1 est monté dans le collier de la partie supérieure
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du bâti et est relié à un arbre de commande flexible 15 monté dans un carter ordinaire 30.
Au contraire de la forme de réalisation représentée sur les fi- gures 22 et 23le rotor et le bâti ne diminuent pas,graduellement dans la zo- ne de la bride de base 14 mais ils présentent une courbure qui diminue de ma- nière que les trois systèmes de fentes indiqués ci-dessus passent insensible- ment de l'un à l'autre. Une autre différence par rapport à la forme de réali- sation des figures 22 et 23 consiste en ce que le dernier système de fentes 27a, 27b possède une section en forme de tuyère, ce qui produit l'action d9une soi-disant tuyère de mélange. Cet appareil peut être aussi utilisé avan- tageusement comme appareil immergeable.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 25 et 26, le rotor 101 comporte une pièce coulée ou analogue en forme de cône creux qui est munie sur sa face extérieure et sur sa face intérieure d'un engrenage et qui est reliée à un tourillon d'arbre 113. En outre, le rotor 101 possède à sa partie inférieure large une bride annulaire 114 qui porte, comme le mo- de de réalisation représenté sur les figures 22 et 23, un certain nombre de cavités par exemple hémisphériques 115 réparties dans le sens radial et dont les arêtes extérieures lisses 116 se terminent en forme de double cône.
Le bâti comporte deux moitiés 102a et 102b qui sont munies comme le mode de réa- lisation représenté sur les 'figures 1 et 2 d'un engrenage intérieur, d'orifi- ces d'admission 128a et 128b, de prolongements munis'de cavités 115', de sur- faces obliques lisses 116', de bossages de repère avec orifices pour des bou- lons, et de fentes interposées 127a, 127b. L'arbre 113 du rotor tourillone dans le collier 129 du bâti. Dans cette machine, on trouve aussi les quatre systèmes de fentes:engrenage intérieur, cavités d'excitation, fentes direc- trices et fentes de tuyères de mélange, qui produisent la.même action sur la matière à traiter qui la traverse.
La machine représentée sur les figures 25 et 26 est dans une car- taine mesure, une variante de la machine représentée sur les figures 22 et 23 du fait que.la partie inférieure du double cône est repliée à l'intérieur.
Dans cette forme de réalisation, il est aussi possible de rempla- cer la bride annulaire 114 par un prolongement correspondant des surfaces en- veloppantes du cône et de disposer le deuxième et le troisième système de fentes sur les parties prolongées des surfaces enveloppantes et le dernier système, fonctionnant comme tuyère de mélange, dans le prolongement des sur- faces enveloppantes. Dans ce case les deux courants primaires de matière à traiter pénétreront par suite des longueurs différentes des trajets et de leur distance différente à l'axe de la machine, avec des vitesses différen- tes dans le dernier système fonctionnant comme tuyère de mélange.
Les formes de réalisation diaprés'les figures 22 à 26 ont une construction très remassée et, par conséquent, de très petites dimensions pour une puissance donnée. On peut, par exemple, obtenir des puissances de mélange et d'agitation nécessaires à des laboratoires chimiques, à la cui- sine ou dans d'autres ateliers avec des machines dont le diamètre extérieur ne dépasse pas 40 mm.
Il' .est en outre possible de commander les'deux systèmes primai- res ou les groupes de systèmes primaires en contre-courant d'après la ma- chine représentée sur la figure 3, et par conséquent,, aussi les courants de matière primaires également en contre-courant, et par'conséquent de les faire ricocher l'un sur l'autre avec une action de mélange accrue.
D'autre part, l'agencement du troisième système agissant comme fente directrice et d' homogénéisation présente l'avantage de permettre un écoulement de la matière sans tourbillon et toujours dirigé dans le même sens. Par suite, toutesles particules possèdent une énergie de mouvement identique et dans le,même sens, de sorte que, lors de la rencontre des cou- rants de matière, le mouvement relatif et la vitesse '.relative des particules des deux courais de ratière qui se heurtent sont pratiquement les mêmes en tous points.
Dë ce fait, on obtient la division et le mélange les plus effi- caces. ' @
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On améliore encore cette division et ce mélange dans la forme de réalisation représentée sur la figure 24 en faisant agir les courants de ma- tière l'un sur l'autre comme des injecteurs et en accroissant ainsi l'effet de tuyères de mélange.
Les machines à produire des dispersions d'extrême finesse repré- sentées sur les figures expliquées jusqu'à présent sont en général munies d'engrenages disposés rectilignes le long de méridiens de cône. Mais il est aussi possible de construire les engrenages obliquement l'un par rapport à l'autre ou en spirale. Un engrenage spiral est représenté sur la figure 26.
Il est en outre possible de donner aux engrenages disposés sur le rotor et sur la partie fixe du bâti des pas inégaux et/ou en sens opposés. Dans de telles machines, il se produit une nidification et un déplacement constants des rétrécissements et des élargissements de l'entrefer, ce qui soumet la matière à des forces intérieures supplémentaires du fait de son inertie pro- pre.
Une troisième possibilité d'utilisation optima de l'énergie de commande de la machine consiste à utiliser l'énergie d'écoulement de la ma- tière à traiter pour éliminer partiellement ou complètement, de la matière terminée, la phase ou une des phases liquides. Ce résultat est obtenu, con- formément à l'invention,en montant dans l'appareil des centrifugeuses à tamis ou à contre-courant disposées dans la zone de sortie de la matière.
On connaît les formes de construction appropriées de ces centrifugeuses.Ces centrifugeuses sont entraînées par le moteur de commande.
Sur la figure 27, on a représenté schématiquement une machine à produire les dispersions d'extrême finesse sous la forme d'un ensemble immer- geable. Le moteur M, allongé et renfermé dans un carter forme simultanément la peignée et est commandé par le poussoir MS. L'oeillet disposé à la partie supérieure du moteur sert à suspendre, suivant le cas, 19 ensemble à un mou- fle avec compensation par poids ou un dispositif analogue.,
Dans ces appareils immergeables, il subsiste, par expérience, le danger que même lors de l'utilisation de dispositifs d'étanchéité compliqués, la matière à traiter pénètre à l'état liquide et en particulier sous forme de brouillard dans le tube porte-arbres.
On peut éviter cet inconvénient, suivant une autre caractéristique de l'invention, en créant dans le tube porte-arbres un excès de pression d'air et en le maintenant pendant le fonc-- tionnement. Au cas où il existe de l'air comprimé, on peut l'introduire dans le tube porte-arbres. Sur les figures 28 et 29, on a désigné par 32 un rac- cord d'amenée d'air compriméde ce genre. De préférence,on monte dans le tu- be porte-arbres lui-même, un compresseur d'air qui peut consister dans le cas le plus simple en une roue hélicoïdale qui est reliée impérativement à l'arbre et qui coopère avec la paroi intérieure du tube porte-arbres à la manière d'un ventilateur Root. Un dispositif de ce genre est représenté en détail sur la figure 30.
A la partie supérieure du tube porte-arbres 29, on a prévu des orifices d'admission dair 30, voir figures 27 et 30, et sur l'arbre de commande 13 une roue de vis sans fin 31, dont les filets arrivent jusqu'à la surface intérieure du tube porte-arbres 29 et compriment ainsi, à la manière d'un ventilateur Root, de l'air sous pression à partir des ori- fices 30 dans le tube porte-arbres et vers la machine à produire des disper- sions. On empêche ainsi la matière à travailler liquide ou en brouillard de pénétrer dans le tube porte-arbres et au-delà dans le bâti du moteur sans qu'un dispositif d'étanchéité compliqué soit nécessaire.
La forme de réalisation représentée sur les figures 28 et 29 cor- respond en général à celle de la figure 27 avec la différence qu'un appareil immergeable est suspendu le long d'un support de réglage St. On produit l'ex- cédent de pression dans le tube porte-arbres, comme on l'a déjà indiqué, par admission d'air comprimé ou d'un gaz protecteur par le raccord 32.
L'appareil représenté sur la figure 31 se. compose de la machine à produire les dispersions 41, construite sensiblement de la même manière que celle représentée sur les figures 22 et 23du moteur de commande M monté dans le bâti inférieur 42 et du récipient de matière à traiter 43 qui peut,
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par exemple, dans le cas d'un appareil de laboratoire ou de cuisine consister en une cloche de verre ouverte vers le haut. Le récipient 43 possède un. échap- pemeht 44 muni d'un robinet de fermeture 45 ou dun dispositif analogue et
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d'tin- crifi06 au fond au travers duquel 15arbre de commande de la machine à produire les dispersions fait saillie avec interposition de dispositifs étan- ches aux liquides.
Sur le côté supérieur de la machine à produire les disper- siens, on a monte deux conduites ou tubes 46 faisant saillie hors du niveau de la matière à traitertubes au travers desquels on peut amener à. la machi- ne une matière de traitement nouvelle ou d'un autre genre, ou de l'air com-
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p1:imé du gaz protecteurs etc...
Il e=:9 en outre, possible de fermer le récipient de matière a traiter, par exempleau moyen d'un couvercle à bride, de manière qu'il soif étanche à la poussière ou à l'air, ou au vide, afin de faire fonctionner la machine à produire les dispersions dans l'atmosphère de gaz désirée ou par exemple avec une dépression. Pour les appareils de laboratoire et de cuisi- ne, le récipient de traitement 43 et/ou les conduites d'admission sont munis d'une graduation de capacité intérieure à la manière des étalons de tuyaux d'orgue pour pouvoir travailler plus facilement de fagon quantitative ou pour pouvoir mélanger.
Les admissions dair ou de gaz protecteur dans l'intérieur de la machine à produire des dispersions d'extrême finesse présente, dans les appa-
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reils îmmergeables, l'avantage que le tourbillon se tonnant lors d'une absent ce d'admission d'air à partir des orifices d'admission 28a dans la matière de traitement est fortement réduit. En conséquence, la matière de traitement ne glisse pas le long des parois du récipient de matière à traiter de sorte que la capacité de contenance,de ce récipient est mieux utilisable.
Dans toutes les machines comportant plusieurs systèmes de disper- sion primaires les différents systèmes peuvent, être munis de dispositifs d'ad- mission séparés ou groupés pour différents genres de matières à traiter.
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On recommande, en outre, dans les machines immergea'bles, de dispo- ser plusieurs ensembles avec sortie de matière finie d.ans des sens opposés a l'intérieur de la matière de travail" pour supprimer les tourbillons produits par les différents courants de matière finie et pour mélanger simultanément et, add.tonnellement, intimement, la provision de matière à traiter en dehors de la machine à produire les dispersions. Les systèmes agitateurs à sens oppo- sés sont, connus. Les machines selon l'invention sont appropriées à la produc- tion de dispersions, de suspensions ou démulsions et à la préparation de mé- langes de liquides. Elle sont-, en outre, utilisables pour effectuer des réac- tions chimiques de tout genre, en particulier, pour le traitement intensif des phases fluides avec des réactifs gazeux.
Comme exemple, on peut citer le vieil- lissement rapide des spiritueux, des parfums et des produits analogues repo- sant sur la formation ou la transformation de combinaisons organiques telles que des esters. Puisque un appareil, suivant les figures 1 à 3, comme on l'a déjà indiquée peut avoir -un très petit calibre, de l'ordre de grandeur de quelques centimètres, on peut, par exemples l'introduire par la bonde d'un
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tonneau de vin ou de spiritueux, par exemple en utilisant un arbre de comman- de flexible, pour le traitement d'une durée quelconque ou intensif du contenu du tonneau.
Ce genre de machines à produire des dispersions d'extrême finesse peut consister en un certain nombre d'ensembles de dispersion de petits cali- bres, disposés sur un arbre de commande. Une forme de réalisation appropriée
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d'un appareil de ce genre comporte de préférence un rotor muni d.jlorgan6s de travail disposés sur un arbre à cônes doubles et un bâti subdivisée .disposé le long d'un plan axial et muni également, en correspondance avec la construc- tion du rotor, d'organes de travail sur sa face intérieure.
Les machines à produire des dispersions sont construites en géné- ral en matière résistant à la corrosion et dure;, par exemple en acier inoxyda- ble ou en porcelaine durcie. Hais il est aussi possible, en particulier lors de la préparation d'une matière de traitement ne comportant que des phases
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fluides, d ut111i,seT une matière plus molle, par exemple de la résine art%1-' cielle, pour certaines ou pour toutes les parties de la machine.
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i. i ai =<Jr:
Ct= pe' i.'.. r;nbr <1. r . ;¯:=;=#i de :3iS''t.tyti simplex les mabires p des di>5>e..sions d' ex' i@:x> 1.J.i#esxe, suivant .' 1..T3.'ïFx':3eï3. pe'/ent; êtr'3 fabrlque&s eu Sr"'7 W 8. '3'''t¯ i=éri<i . par moulage ou compressiono II est û,R- :'3. possible de wani les 7?L=iiïT2i des ..7,.f-s¯Ollo.'--'. c":.i.±; t.':Z.Y.::4.z >.ii <Ja né. 1 ' invention de serjes '.'--:'rgaHe3 rtf 'hc'L'.db"; qui 3,"';.'fi éÎ #;e adaptées t.'i rendement desiie a';-j. c11 S:L::â.I:2; de chaque i-e Èl 1 1:- >- '.., genre de IB.-"¯'v.5t1'" esf, à Ufie utilisation con-a-- aps!''ej.l .;,ii. , verset pour les la aratoires, z
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Un autre avantage de la rat,ne -1 objet de leil consiste en ce qu-lelle se nettoie d3el1e-1ilêmE dès q<9cn l'alimente en produit de net- t,oyage et qu' (ln fait tourner les rotors.
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J.1i:r..''3(.lio.a a p0".:': -rEtç F .1 - hs mad1.ille 1=''}': ::,ï,E:3,,lt dp it-.,'..7#;:i diylsés >.5...L.':"'s â3il l :J.E:.S'3 de JnatiÈJ"6E solides ..Î.; : x .ï.t'-.3E.f.-';ô tel3 que des di:3P6:LfÚO:US, des 6 k fo6"61.)üs o,l des émulsions dans Je;:r.1.e11ei3$ .d p:û5 Br7.uns on ..'..ï.¯'srF¯ #ôi;1, d a ic::ràx â l' eXtTéùe finesse ;)e la matière de traitement p.céelablB f;rag:m.6ft:;.t'"9 U.W S 1=Lxi dispositif compose de d.-s'.us parties qui 5....tai munies SID' leurs surfaces eà-ôrle=,t1 es tournées 1-'1..1.11e veà .Ti'71'-y t.j;?'b?!'iâ â.5;.ii:.'!i CLl.\:Js8r 1", };1l':-- iÈ-re à traiter 8t qui sont ruJt iJ.=s 1 "urie x4r l'apport à l'autre avec-'ime t.:.ra.r. de vitesse de rotation., imohis (',ar(j.,'-té1:'isée en ce que ces sY'f:rL6me:, d'crgé#>ie* &#îB5ant pér dispersion t'rtlp'..:"f-12' 8:
l moins deux systèmes de >>=wisi,#m31st.ions dirierentes .c;t d" ad10n diffeT-bute de fragmentation à .P.'=iiu â..i;! ="6¯'-' < 1>=<:;1 disposas S 1.7 :7 Le trajet de, 1-; !.a..ièr'.; à traiter traversait la t. ' ' r' dé 3"..:I'!!''' fa i,5 ;ÜIIil6t,t.e.at de :.'¯7,' '((.Le division de la matière à trotte:' en Jâï'¯:1.:¯le....'.u Ilit,'!t ^¯=*1;.i,.ii'M:LÎ d8c:missant6 et devenant 1..riL'dbnér8!1t ph1.2 l)11i.i....jl..1ile8c
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division;
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e) ai moins deux .systèmes . --r1.i1JI:'li:res sont disposés Q.:axia1.e:rae'rd' et leurs canaux a.nnu1 aires de súrt,ieUdê matière ne débouchent pas p.:i 'i. l'un à l' a;itre dans un canal é'J'ù:l'a18:ï.:r:, :crrr.. fonûtionnant 0':;11.;H8 -ne fi-
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nal;
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f) J systèmes primaire sent disposés s'ar. l.%s s.iii=1&1-=ea e.:R''el'3p- 1Ji.I1'.t.es d'1.lt1 double cône et l'ad,:nJS3.i'"L de la matière à traiter se L"¯:aiÏt' .--I,:i:G.3 la zone des S)2TIitlE' 'S des m8n*s 'î'1. ßr.e la sortie de la Yûa 7..ct"±: 3. uraj- ter se trotte derib la zone de la ,>#,;a des c8ne;; g) la nachine est ;1;;ié#.e d-'uu rotor en forme de cens 0T'e,-'xx: c<Jnp-:j' j ",:#1 de.3 organes de travail S.-l' le;:;
0-::.1.X c3''-és G& rotor est disposé de 2ja!- J.."j à pouvoir tounier entre un '.' <<3i< i.r:d.é,d..e'!1± mmii .9C):i't'i de t-1.'avs:iJ. s,1# g.: sHf'<.1ce extérieure et !7ï'WLeY..7:n,.É-:lt (-'.Alle extér:ieur :Y3n7 C.'CJ't¯'b...'1: de -,.ca¯r'1n
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sur sa surface intérieurs;
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h) plusieurs systèmes primaires de constructions différentes
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et/ou dSaction différente de fragmentation à I9eréme finesse sont montés = al. après Pautre, 1) ce* systèmes sont montée par étages ou par gradins de maniè- re qu'ils puissent être traversés par la matière à traiter avec un change- ment de direction; j) ces systèmes sont traversés, sans changement brusque de dires- tion, par la matière à traiter;
k) tous les systèmes de dispersion, y compris le système finale sont construits de manière à être parcourus par la matière à traiter sans changement essentiel de direction;
1) le système final consiste en une fente directrice ou d'home- généisation se rétrécissant en forme de tuyère;
m) la machine est munie d'un système de dispersion ayant la forme d'un système de chambre à fente on entrefer, système comportant axne roue à engrenage extérieur qui tourne dans un bâti à engrenage intérieur, et chaque chambre à fente est munie d'une sortie de matière qui n'est pas disposée en direction de la matière entrante et, à proximité de chaque chambre dentre- fer, on a disposé une chambre de laminage dépourvue .d'organes de travail de manière que les particules relativement grosses puissent tourner dans les .deux chambres assez longtemps pour que la grandeur de leurs particules puisse atteindre approximativement la grandeur des particules les plus fines pouvant produire un bon résultat;
n) chaque chambre à fente est munie dun entrefer disposé perpen- diculairement à la direction dadmission de la matière à traiter et d'une
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sortie de matière disposée dans le prolongement de 1entrefer; o) les parois de limitation de chaque chambre à fente sont dispo- sées obliquement en direction de la sortie de la matière; p) un système primaire consiste en un système de dispersion dont
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un groupe d'organes comporte des tuyères d9a.dmsson pour la matière à trai- ter et dont l'autre groupe d'organes comporte une série de lames, les deux groupes d'organes étant mobiles relativement l'till par rapport à 3 azre;
q) le système de dispersion a la forme d'un système de chambres à fente et les admisssions de matière d'un des groupes d'organes sont en
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forrne de tuyère, et dans les intervalles compris entre les deza,:,3 de 9a,.fre groupe d'organes, on a disposé des lames qui vont en s'anineïssaiit en direc- i:ion de l'entrefer, le long desquelles la matière à traiter sortant des tuyè- res est divisée; r) les lames sont disposées de manière que leur position puisse être réglée; s) l'autre groupe d'organes est muni de dents en forme de 'lame, t) un des groupes d'organes consiste en un système de quelques tuyères, par exemple quatre, disposées sur la partie rotative de la machine; u) les tuyères sont interchangeables sur la partie rotative de la machine;
v) le groupe d'organes forment tuyères consiste en un corps annu- laire qui peut être composé de segments munis de tuyères et, de préférence.,
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de segments d'espacement dépourvus de tuyères, et d8épaisseurs différentes arbitraires, de manière que, après modification de 1$êpa sse.r des segments d:1espacement, le rayon de l'anneau et par suite la largeur de 1?entx-efex- puis- sent être réglés entre les deux groupes d.e organes9 w) le groupe d'organes formant tuyères comporte un anneau avec usinage intérieur en forme de coin et un certain nombre de perforations radia- les cylindriques;
x) les lames sont construites sous forme de corps oscillants ca-
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pables de résonnance; y) les groupes d'organes formant tuyères sont disposes le long d'une partie fixe de la machine et les groupes d'organes tonnant lames sont disposés le long d'une partie rotative de la machine. z) le groupe d'organes formant lames tourne à l'extérieur du groupe d'orgaues de tuyères; aa) la machine est munie de moyens de récupération de l' énergie d'écoulement de la matière à traiter par exemple une turbine ou un système de tuyères à réaction;
ab) les tuyères d'un des groupes d'organes et les surfaces laté- rales de 1-'autre groupe d'organes sont disposées 1-'une par rapport à l'autre en tenant compte du mouvement de rotation réciproque et ont une forme telle que 1-'énergie d'écoulement de la matière à traiter sortant des tuyères est transformée en énergie de mouvement du groupe d'organes en rotation; ac) la matière à traiter par-court. un système de division muni d'organes rotatifs et la machine est pourvue de moyens permettant la récupé- ration de l'énergie d'écoulement de la matière à traiter., par exemple une tur- bine ou un système de tuyères à réaction;
ad) un système primaire est muni d'un groupe d'organes formant tuyères et la machine est munie de moyens permettant de transporter la ma- tière à traiter sous pression au travers des tuyères; ae) la machine est pourvue d'admissions séparées de gaz pour dif- férents éléments de la matière à traiter; af) à chacun des différents éléments de la matière à traiter,, on a adjoint un groupe d'organes composé d'une ou de quelques tuyères; ag) la matière à traiter parcourt un système de division muni d'organes rotatifs et la machine-est munie de moyens disposés dans la zone d'admission de la matière et permettant de produire une séparation partielle ou complète d'au moins une partie de la phase fluide de la matière dispersée; ah) les moyens consistent en une centrifugeuse commandée par le moteur de la machine;
ai) le système primaire consiste en groupes d'organes munis d'en- grenages, et ces engrenages sont construits obliquement ou en spirale par rapport à l'axe de rotation de la machine,- aj) l'engrenage du groupe d'organes rotatifs est muni d'un pas qui ne coïncide pas avec le pas de l'engrenage du groupe d'organes fixes et,/ ou tourne en sens inverse de ce groupe; ak) la machine est munie d'un système de fragmentation préalable monté avant l'ensemble de dispersion et le canal de liaison entre le système de fragmentation préalable et le premier système de dispersion est construit sous forme de fente directrice ou d'homogénéisation pour la matière préalable- ment fragmentée;
al) dans le canal de liaison entre le système de fragmentation préalable et le premier système de dispersion, on a disposé urie chambre de tourbillonnement exempte d'organes de travail, dans laquelle des particules grossières sont retenues assez longtemps et sont ramenées dans le système de fragmentation préalable jusqu'à ce que la grandeur des particules atteigne approximativement celle des particules les plus fines fragmentées préalable- ment; am) la machine 'possède un système de fragmentation préalable con- sistant en plusieurs systèmes de cames de cisaillement qui sont disposés dans une espace se trouvant à proximité de l'axe de la machine et diminuant en di- rection de la fente d'homogénéisation éloignée de l'axe;
an) les canaux de sortie de la matière de traitement des systèmes primaires ont la forme d'une étroite fente directrice ou d'homogénéisation de grande surface;
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ao) la machine est munie de moyens permettant de produire un lé- ger excès de pression de gaz dans le tube porte-arbres du rotor; ap) dans la paroi du tube porte-arbres, on a prévu des orifices d'admission d'air et, à l'intérieur du tube porte-arbres, un ventilateur, par exemple une roue hélicoïdale ou à aubes fixée sur l'arbre du rotor et parve- nant jusqu'à la paroi intérieure du tube porte-arbres; aq) la machine comporte plusieurs ensembles de dispersion de pe- tit calibre, qui sont alignés sur un arbre de commande commun;
ar) un des groupes d'organes est disposé sur la surface envelop- pante de plusieurs doubles cônes, fixés le long d'un arbre de commande com- mun, et l'autre groupe d'organes est disposé sur la surface intérieure d'un bâti qui a une forme correspondante à celle du système de double cône et peut être démonté le long d'un plan axial; as) le calibre extérieur de la machine est plus petit que celui d'une bonde ordinaire de tonneau; at) la machine est construite comme appareil immergeable; au) la. machine est pourvue d'un arbre flexible de commande; av) l'ensemble de dispersion est disposé au fond d'un récipient qui peut recueillir la matière à traiter et le moteur de commande est monté dans le socle du récipient, l'arbre de commande traversant le fond du réci- pient étant 'étanche au liquide;
aw) le récipient est muni d'une cloche en verre ouverte vers le haut pour recueillir la matière à traiter; ax) le récipient destiné à recevoir la matière de traitement est muni d'une graduation intérieure.
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MACHINE TO PRODUCE DISPERSIONS.
The invention relates to machines for obtaining extremely finely divided mixtures, such as, for example, emulsions, suspensions or dispersions.
The invention particularly relates to machines for producing the dispersions of the colloid mill type, in which a previously fragmented material is finely divided in a device consisting of a toothed wheel which rotates at large. speed in a toothed frame - internally with a reduced interval. The material to be worked can be introduced either in the state already fragmented or in large pieces, in which case 'this' material is pre-treated in a prior fragmentation device which is provided inside the frame of the machine under previous stage form.
These types of colloid mills already exist with or without a prior stage of prior fragmentation. In these machines for producing dispersions, the dispersion systems producing the fragmentation at an extreme fineness have the form of rotary systems of threshing crosses, spindles, cams or the like, of which, inaction of fragmentation rests mainly on a percussion and shear action. These machines for producing dispersions represent relatively large assemblies which require a great deal of operating power. These known colloid mills have been constructed primarily to achieve the finest degree of separation possible.
For this purpose, for example, in cane systems, the circular pitch and the ratio between the widths of the teeth of the toothing of the rotor and that of the stator or of the frame have been fixed, and we have even encased in the machine of electrically excited ultrasound generators. However, in experience, these machines do not produce a uniform division of extreme fineness, but the grain sizes in the finished product vary within wide limits.
The first aim of the invention is to create an improved machine for obtaining extremely fine divided mixtures,
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81, mcyen from which the matter to be fragmented, which, '' n -. ,, 'be scus different é + j have c': .pti3.3n various elements or various resistances io: r¯é-r: ie ' es in par.buJ..i6 in '::' e which concerns the tenacity, is subdivided into the smallest particles having essentially the same order of large-
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colloidal de-ur.
Another object of this is to give a machine which is perfected in producing divided mixtures of extreme fineness, a shape such as the extremely fine subdivision of the material to be fragmented into identical particles, having substantially the same same order of magnitude oollo! 7dale, is carried out with a% -, duration and less energy consumption than that which is necessary up to 3. present have the mills at> aLo5des eiJn- nus.
Another object of the invention consists in realizing a machine for producing the dispersions of extreme fineness which, even with reduced dimensions, - are and a power of operation. relatively small, yields high yields in extremely fine dispersions and is therefore usable as a small machine in the art, in the laboratory :; in the kitchen, etc. "0 It also comes within the scope of the invention to produce an improved machine for fragmenting with 1-lexLrgme finesse and in particular a small machine of this type which can be immersed in the machine. material to be processed which contains liq-des, j1 factions and which makes it possible to produce, at the immeigé, an extremely fine efficient division and an extremely fine mixture of the material to be worked.
Further, another particular feature of the invention is to provide an improved machine for producing the extremely fine dispersions which. has working bodies producing with energy consumption
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most favorable in the sense of the boy of the invention indicated 0ideBsus>, a partial or complete suppression of the fluid phase or of the soul or of several of the fluid phases of the dispersion, in particular of the suspension or of the gas. ..slon divided to the extreme finesse In accordance with one of the above mentioned purposes of Pillv6ntion, and other purposes thereof, recognizable according to the description and the accompanying drawings in which 13inven! i.on is shown in several embodiments by way of example,
the main feature of the invention is that a number of dispersi-on systems, of different construction and of different dividing actions, are arranged on the path of the material to be treated passing through the machine to produce the dis-
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Persions of extreme fineness so as to be adapted to produce a subdivision of the material being treated into particles of slowly decreasing size cc, nst3.i13I and simultaneously of uniform size. Dispersion systems
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of different constructions and a = t, Lon of different division can be arranged in this case, with respect to the path of the material passing through the machine to produce dispersions of extreme fineness, either in series or in part parallel and partly in series.
In the latter case, by way of a particular characteristic of the invention, the various dispersion systems arranged parallel to the path of the material to be treated can be added to different elements or members of the material to be treated.
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Other characteristics of the invention and the advantages which it allows to obtain are recognizable from the following description and with reference to the accompanying drawings, in which the invention is explained in more detail.
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detail using many embodiments, chosen as an exercise: /? J ple. With the aim of facilitating the understanding of the invention, the organs or the phases of the operation have been designated by special expressions for the sake of simplicity and clarity. However, these designations should be taken in their broadest sense with regard to the content and meaning of the invention, compared to the known state of the art.
For the sake of the various ideas which appear in the description which follows, the expression "ma-
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china to produce dispersions "represents the machine intended to produce
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the divided mixtures d-1 ex +, finesse regime, etcooo, as a complete machine. i epressl.n "dîsperaï-on system" must, de-ane Part, char'8.ctériser a. groü. = pe isolated from the construction of organs of the same kind, in particular, or subgroups of organs which jointly represent a unit of work with the aim of obtaining a determined effect of dispersion which depends, among other things, on the mode construction of this group.
The e - zpr, - ssion "dispersion system" must, moreover, designate a unit of work which produces a dispersion, that is to say a division with the extreme fineness 7c.squat the zone of size of the oollaadal particles on the contrary of a -unit of work in which the material to be treated is only subdivided q> a3 in part-geese of dimensions much coarser than that of the order of colloidal magnitude and which is d 'elsewhere
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designated, according to the meaning, under the term of preliminary fragmentation system The - meeting of ::> U1: the preliminary fragmentation system and of the dispersion system in the frame of a machine to produce the dispersions is already known.
In the drawings, the same or similar members bear the same reference numerals.
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Fig. 1 is a vertical section through an embodiment of an extremely fine dispersions machine according to the invention, in which the parts of the machine where the extreme fine fragmentation occurs are shown in section.
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FIG. 2 is a partial view of a machine for producing the extremely fine dispersions, similar to that of FIG. 1 but in which the lower part of the. control motor is removed and the par-
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parts of the machine where the fragmentation of ex-real fineness occurs, are represented in soup.
Figure 3 is a vertical view of a modified embodiment of a machine for producing extreme fineness dispersions, in which the parts of the machine where the extreme fineness fragmentation occurs.
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product are in section # Figure 4 is a partial section, on a larger scale, of a machine for producing very fine dispersions with a pre-fragmentation system and two dispersing systems connected in series, this construction forming 'variant.
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FIG. 5 is a perspective view on the one hand of the machine along the line V-V of FIG. 4, the frame and the prior fragmentation cam being shown in section.
Figure 6 is a sectional view of the first dispersion system of the machine taken on line VI-VI of Figure 4.
Figure 7 is a view of part of another machine dispersal system along line VII-VII of Figure 4, the frame and part of the motor being shown in section.
Figure 8 is a partial sectional view on a larger scale of another embodiment of a machine for producing the fine dispersions.
Figure 9 is a view of part of the machine taken along line IX-IX of Figure 8, the frame and a pre-fragmentation cam - of the machine being shown in section.
FIG. 10 represents a view, in partial section, of another
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One embodiment of a machine for producing the fine dispersions with nozzles disposed in the rotor and blades movably mounted in the frame and shown in plan for clarity.
Figure 11 is a partial section of the machine along the line XI-XI of Figure 10.
. Fig. 12 is a partially sectional view of another embodiment of the machine for producing extremely fine dispersions, with a different construction of the dispersion system.
Figure 13 is a partial section of the machine along the line.
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Gen XIII-XIII of figure 12.
Fig. 14 is a partial view of the dispersion system of another embodiment of a machine for producing extremely fine dispersions with a small number of nozzles mounted on the rotor.
Figure 15 is a side view, partially in section, of the machine taken on the line XV-XV of Figure 14.
FIG. 16 is a view, partially in section, of the dispersion system of a modified and economical embodiment of a machine for producing fine dispersions.
FIG. 17 is a partial section of the machine along line XVII-XVII of FIG. 16.
Figure 18 is a view, partially in section, of the dispersion system of a modified and economical embodiment of a machine for producing fine dispersions.
Figure 19 is a partial section along the line XIX-XIX of Figure 18.
Fig. 20 shows a partial horizontal section of a dispersing system of a modified and economical embodiment of a machine for producing extremely fine dispersions.
Figure 21 is a partial vertical section along the line XXI-XXI of Figure 20.
FIG. 22 is a view, partially in section, of another variant embodiment of a machine for producing extremely fine dispersions.
Figure 23 is a view of the lower part of the frame of the machine according to Figure 22, in which the rotor has been omitted.
FIG. 24 shows an alternative embodiment of a machine for producing extremely fine dispersions in which the frame of the machine is shown in longitudinal section and the rotor and its control member, in view and partially in section.
Fig. 25 shows a longitudinal section of another embodiment of a machine for producing fine dispersions.
Figure 26 is a partial plan view of a lower portion of the frame of the machine of Figure 250
Fig. 27 is a schematic view of another embodiment of a machine for producing extremely fine dispersions in the form of a submersible assembly.
Figure 28 is a view of a submersible apparatus, similar to that of Figure 27 but with support column and working container.
Figure 29 is a front view of the submersible apparatus of Figure 28 in which, for clarity, the working vessel and parts of the machine have been omitted.
Figure 30 shows a longitudinal section of part of the shaft support tube of the machine for producing extremely fine dispersions of Figures 27 to 29.
Figure 31 is a schematic representation of an extremely fine mixing and dispersing assembly in which the working vessel is shown in section and the motor frame is partially broken away.
The machines for producing extremely fine dispersions, shown on the? Figures 1 to 3 correspond in their basic construction to machines for producing dispersions and to homogenizing machines which are known in the art of preparing masses. G 'is for-
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In order to have a better overview, they have only been shown schematically and only with regard to the parts which are specially constructed according to the invention.
The tonnes of embodiment of the actual dispersion system shown in Figures 4 to 21 may constitute elements of the machines shown entirely in Figures 1 to 3. For greater clarity, it has generally been designated in the description and in the drawings, organs arranged in the same way and / or having the same modes of action, by the same reference numbers.
The machine for producing extremely fine dispersions according to FIG. 1 comprises the control motor M in the form of a conventional stator motor and the actual dispersion device D, the frame G of which is fixed in the usual manner on the motor flange, for example by means of screws. The rotor 1 of the dispersing device is connected to the shaft of the motor M directly or, where appropriate, by means of a suitable constant or adjustable multiplication or reduction mechanism. In the path between the motor shaft and the rotor 1, it is also possible to have interlocking or overload couplings. These control and coupling devices are known in the art and are not therefore, not shown in detail.
In the frame G of the dispersion device, an insert 2 has been mounted which serves as a support for the fixed part of the dispersion system (s). On the upper side of the machine for producing extremely fine dispersions is the filling container 4 for the material to be treated and, on the casing of the frame G, the outlet connection 5 for the material has been arranged. finished. In the embodiment shown in Figure 1, the rotor 1 rotates inside the stationary part 2 of the dispersion system.
The embodiment shown in figure 2 differs in principle from that shown in figure 1 in that the fixed part 2 of the dispersing device is disposed inside the rotor 1.
The rest of the construction of the machine may be similar to that of the machine shown in Figure 1.
The machine for producing extremely fine dispersions shown in Figure 3 has two drive motors M and M '. The motor M also serves,., As in the embodiment shown in Figures 1 and 2 , stator for the machine D to produce dispersions fixed on it, for example by means of bolts. It drives, directly or by means of a control, the inner rotor 1 of the dispersing device. The second drive motor M is fixed to the upper face of the dispersing device, D, for example, as shown, by the interposition of U-shaped support angles.
The motor M 'drives the rotating outer part 2 of the dispersing device in a corresponding manner, directly or by means of a control of the type described above The filling container is continued by a pipe 4a passing through of the head motor M 'and opening into the filling chamber 4b located inside the rotating part 2. The outlet connection 5 for the finished material is placed on the side wall of the machine.
The dispersing device, object of the invention, can be constructed in different ways which will be described below with reference to Figures 4 to 26. In these drawings, for clarity, only parts of the device have been shown. dispersion in sight or in section.
The two fundamental parts of the dispersing device, namely the rotating part 1 and the fixed part - or respectively according to figure 3 - also driven 2 must be considered as if they were constructed, in figures 1 to 3, at the position of the dispersion device D.
In the embodiment of FIGS. 4 to 7, the dispersing device comprises a prior fragmentation system and two extremely fine dispersing systems, which are arranged one after the other in the path of the material to be. treat in accordance with the invention, with the interposition of other working bodies described below and constituting
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l 'r ,,: i> <:: t .2l'lst iqu.es 3e the inventioii. J, .6 prerequisite fragmenta-tic-'i system,: the r: ... lJl 0;. \ 1.6 the dispe systems, n..ioi1 has rotating members g: u1 are- f ' Lzés to the rotor 1 and the elements Ï-'1IDlOblles qai are fixed to the fixed poetie: 2 1 aUée to the frame.
The preliminary fragmentation device consists of iui: V <11¯Ènne -1, cm <= - 1 per se of 6l shear cams distributed n.,. Tq: sene; .r .: radially on the rotor b2 to part 2 of the frame, cams between .1. ';; 3, opposite edges of which there is a working slot or between-bar U3 This air gap 63 is arranged obliquely downwards and towards the exterior by
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relative to the central axis of the machine producing the dispersions. Below
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da system of prior fragmentation, 1- * air gap 63 separates into a system of cylindrical perforations 64 which extend halfway into the rot-r #
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and halfway in the fixed part 2 of the frame.
Behind these blossoms,
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E: L11., J '.' efer first of all shrinks to its original length and then continues
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in the first dispersion system where its slope is increased by the axis
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dq the machine. This first dispersion system consists in the manner COl1- er teeth 71 and 72 arranged symmetrically in the radial direction, the par- 1 bs 71 being fixed on the outer surface of the rotor 1 and the parts? 2 s,.> I the surface interior of part 2 of the building or being carved in the unaltered of these organs. As can be seen in particular in Figure 6 the
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frontal edges of the two groups of teeth are practically parallel the
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to each other with a narrow gap acting as an air gap.
This gap alternates, seen in the direction of the periphery, in regular succession with openings created by the intervals between the teeth. FIG. 6 shows only the position of the teeth at the instant at which, during the rotation of the rotor ,, the teeth of the latter are precisely in coincidence aV'6; the teeth of the frame; at this moment also, in a manner described 7àLtéz.ieu- remeut., the harmful space difference between the air gap and the exhaust
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is the largest.
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4n presiier d.i5persian system, attaches an aimolar slit é '. J.:; i! -7 8 whose axis plane is perpendicular to the axis of the rr..ae; m.l16 and d .-, r ;. the side surfaces do not present 43 0rgaales de tra.va, il.
One of; è1J1e systèloe, .e dspexNfln sl1it this slit e.¯, 1l11ilaÍl'e. This 5.1 $ 1 rd consists of an annular chamber whose plane contained the Bd: '9 along the tudinal length is also practically perpendicular to the axis of the mashine. The B1ipériellre part of the annular chamber is d8pou: r'V-u.e d.Yorg8.nE; S> de trt.t'7ft.! 1.
1>, n; s the lower part of the annial chamber 1 = e, there are two; ß; exs (. (. a..x1aux dE: toothed belts of which Pan, 91 is disposed on the rotoi and. '==; h. t re 92 on the fixed part 2 of the frame. The frontal edges of the dejx g'rope d -3 d <: nt are di.sposed parallel 19, ine with respect to the other, eomnJ.t: ('7th. The case for the groups of cams of the first dispersion system i: 1; ai: .- b ';, 11. free a narrow air gap 93. J.,' Air gap 93 is' parallel to the axis of the machine and continues in a straight line under a slit é = .fi <= B.:lt '> 0'. > 3 rjtcr 1 and part 2 of jd t3 #;:. Nta which ends in #> =, == <; t # 1 r> ,, ",. t te 5 of the finite material.
The fonot-lo mode of the proà machine: ui: r'f) o.6S ê¯) ':, "tH: - 1' ,,;: 5 d-ez ,, 3rd fizesse, r6p: rc3: 3el1t8 in fig. 4 to 7 is 5tli: Jfw "" .: '3j: l rs, ù3'! Âe. Da drive motor., Pouring or casting the rotor is! 3.i.!: .V, t =; li .... '.! J1 the material to be treated dan>.> the filling container 4. Under Pillfl: f.8 {:: this common gravity and centrifugal force, this material pF. <: ('{3, - "' ;; - t the j; J8.ehine in the 3rd direction of the dashed arrow in figure 4. The Lio.t!; 3.!> Ë: to imitate you then manages in the zone of the shear cams 61 el fi2. ''; '!. preliminary fragmentation edema.
In this radial movement VSI.s' = e-: -v,:. this material collides with the front edges of the teeth 62 of the frame. ilfi llit; ÚIè- ietps9 el.l: is moved tangentially by teeth 61 due 1 ") t) y <1 <soTt'e
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that it gets into the cam shear zone and it is torn
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minced broken and crushed as in a chopper, with a growing fineness of the particles.
The cylindrical openings 64 of the pre-fragmentation system then act as a chamber of eb, ll ... nement xx; oigane from t. rvail, in which larger particles smell the n 'jÜ}' "8E:: 3 by impacting in the pre-fragmentation system and subjected to blackening to the fragmentation process.
matter therefore penetrates at 1, <* - "i> tit previously fragmented in the first dispersion system where it is
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finely divided in a known manner by the shearing action of the many-toothed cam system in a constantly increasing proportion * The extreme fineness fragmentation is increased because, as a result of the reciprocal accumulation of the opposing systems of cams, there is a constant exchange in the division and size of the air gap spreads, so that the particles are also subjected to reinforced own shocks.
The extremely finely divided process material enters the annular slot 8. This annular slot acts as a homogenization slot, as in subdividing machines, such as emulsifiers, already known per se. But in the present case, the annular slot 8 acts, as will be described below, to increase the power capacity of the second dispersion system. The processing material entering this system is subjected, analogously to the first dispersion system, by the cooperation of the tooth systems 91 and 92, to increased extremely fine fragmentation.
Due to the presence of the rolling chamber 94 existing in the vicinity of the tooth chamber without working means, the relatively coarse particles meeting the oblique rear wall of the gaps between the teeth in the frame 2 can go back, as shown, by the dashed arrow and are therefore subject to multiple processing by the tooth systems. As a result, the relatively large particles are subjected within the second dispersion system to a. much more frequent treatment than the finer particles, which immediately after reaching the desired particle size leave the system through the working slit or air gap 93 and its axial extension.
In accordance with the invention, the result is then obtained that the particle size of the finished material can be varied only within quite narrow limits.
The mode of action of this second dispersion system is obtained in the embodiment of the invention described with reference to FIGS. 4 to 7, by providing it with an inlet or a homogenization gap, in the manner indicated above and opening for the material to be treated in a radial inward direction, and the exhaust for the finished material starting in the extension of the air gap 93.
Since the flow resistance of the particles dispersed in the dispersion medium is proportional, as an order of magnitude, to the square of the diameter of the particle, which can be considered as spherical, but the energy of The movement of the dispersed particles increases with the mass and therefore with the third power of the diameter of the particle, the energy of movement increases, with increasing diameter, more rapidly than its resistance to flow.
Therefore, relatively large particles will be less deflected along a curved path, that is to say in the direction of the exit of the material, than fine and finer particles, which will follow the path. outflow while the relatively large particles will retain their curved path in a radial outward direction longer, until they reach the posterior wall and the inner gaps between the teeth in the frame where they subsequently tend to rotate several times between the slit and the rolling chamber until they are broken into the finest particles which can be entrained by the outlet flow.
The greater deviation of the outlet flow and, consequently, the. greater separation according to size classes occurs when the air gap chamber, as shown in Figure 3, is provided with an axially disposed air gap 93. Likewise, the conical shape, shown in FIG. 3, of the air gap chamber provided with teeth 91 and 92, in the direction of the outlet of the material, favors the equalization of the size of the particles.
The rolling chamber disposed above the gap chambers 91 and 92 does not have, as already indicated above, working members such as cams or the like, but has a shape which adapts most favorably to the flow to improve the rotation of the particles. The correctness of the above stated working theory of the deu-
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xth dispersion system is confirmed by the result of the salivating experiment which, after a short period of operation, the surfaces of the walls of the rolling chamber appear smooth and as if polished, which makes it possible to conclude that there is movement. intensive rotation of matter.
But the division of the particles does not only take place in the interior zone of the air-gap chamber, that is to say between the teeth 91 and 92, but also effectively between the boundary zone. lying between the air gap chamber and the rolling chamber in which the material is set in axial upward and downward movement by the lateral ridges of the rotor teeth and simultaneously broken and chopped as in a vane stirrer.
It is already known in the art of division to pass the material several times through a fragmentation system. But in these cases, until now, all the particles have been treated once again, and even uselessly, those which already possessed the requested size.
As a result, there was unnecessary labor time and consumption.
In the second dispersion system described above, in Fig. 6, on the other hand, an automatic separation takes place of the particles sufficiently dispersed in an extremely fine state and of the particles which still have an unacceptable high size.
The dispersion devices shown in FIGS. 8 to 21 will now be described according to different variants. These embodiments are based on the same fundamental principle and differ only in their construction, although, however, advantages of construction and operation are obtained, which are explained in more detail below.
The embodiment of the dispersing device shown in Figures 8 and 9 resembles the construction depicted in Figures 4 to 7.
The machine for producing dispersions has a rotor 1 and a part: fixed 2 forming a frame .. The path made by the material to be treated extends radially outwards, from the axis of the machine assumed to be on the side left of FIGS. 8 and 9. The material to be treated first passes through the preliminary fragmentation system, represented schematically by the shearing cams, 61 and 62, which are fixed to the rotor 1 or to the stationary part 2 of the frame.
The admission of material acting in the directing or homogenizing gap having the form of a narrow annular slot is connected to the preliminary fragmentation system. Then we find the combined combination of two systems of dispersion. This wedge-biné dispersion system consists of nozzles 95 placed in the rotor, of a system 92 of teeth or cams provided in part 2 of the frame and of a rolling chamber 94, without working members, which connects the intervals. between the teeth or the cams 92 to the inlet channels of the nozzles 95. The material to be treated leaves the combined dispersion system through 1; 1 air gap 93 arranged axially and its extension leading to the outlet slit.
In the farm embodiment of Figures 8 and 9, the nozzles and their inlet ports consist of oblique channels provided in the body 1 of the rotor.
In Figs. 10 and 11, there is shown another embodiment of the nozzle and cam system 95 and 92, which has advantages in construction and operation. In this embodiment, the nozzles 95 are not drilled into the body of the rotor, but form separate constructional elements, made of material with high wear resistance, such as gossam or similar alloy; the nozzles have a slightly conical outer truss.
These isolated nozzles are mounted in groups, for example three, in suitable conical perforations of an annular segment 96, which, as can be seen in FIG. 5, is provided with stop flanges and is supported. , with the aid of these flanges, between the upper part 10 and the lower part 11 of the rotor 1 by means of screws 12.
The subdivision of the nozzle support 96 into annular segments facilitates the fabrication of the conical perforations from the inside of the annulus and is therefore only made in the amount necessary for the intended purpose. The ring segments are preferably sawn from an entire ring. This actually produces losses due to sawing, which can be completely or partially compensated for by one or more intermediate sheets. In the latter case, there is a decrease in
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diameter of the ring and an appreciable modification of the distance between the opening of the nozzles and the front face of the system of teeth or cams 92 in part 2 of the frame.
In this way, the width of the air gap 93 of the dispersion system can be varied as desired.
The slightly conical outer shape of the interposing nozzles results in the nozzles, during operation, consolidating in their seats under the influence of centrifugal force.
The cam system 92 in part 2 of the frame comprises, in the embodiment shown in Figures 10 and 11, a toothed conical annular body 2, an annular cover body 21 with an angle-shaped section and a ring. opposite to the counter-ring 22 joined together by bolts to form a whole, which is mounted in the frame G appropriately, and not shown.
The gaps between the teeth of the annular body 2 and the cover ring 21 form a large number of open chambers in the direction of the nozzles 95. In each of these chambers there is a cutting member or blade 98 whose body 99 protrudes out of the cover ring 21 and is adjustable in position from the outside by known means such as, for example ,. a retaining nut.
In this embodiment according to Figures 10 and 11, the rolling chamber has not been shown.
The material to be treated, for example a mixture of liquids, leaves the filling container 5, not shown by the material outlet, between the parts of the rotor 10 and 11 and enters the nozzles 95, which it passes through. high speed under the influence of the centrifugal force. As long as the nozzle 95 is located opposite the front surface of a tooth or a cam 92 in the fixed part 2 of the frame, the material to be worked can only flow under a strong eddy, through 1- ' narrow air gap 93 in the material inlet channel and then in the outlet connection 5, not shown. As soon as the nozzle reaches the zone of a gap between two teeth, the backwash pressure gradually decreases in the nozzle.
As a result, the inlet nozzles behave like a cavitation nozzle which closes and opens alternately according to the rate of the change of chamber and produces a very fine division of the material to be worked which passes through it. . But the material which comes out simultaneously encounters the blades 98 against which it is again divided again to an extreme fine. At the instant when a nozzle 95 passes in front of one of the intervals between two teeth provided with one of these blades 98, a dispersion system is produced which consists, like a liquid pipe, of a nozzle and of a blade.
But as, however, in the zone of the intervals between the teeth, the jet coming out of the nozzles is relaxed according to a double rhythm in spite of the presence of the blade, and even as a result of the subdivision of the chamber produced by the blade, the The dispersion system shown in Figures 10 and 11 produces a dual effect, simultaneously that of a high frequency cavitation nozzle and that of a liquid nozzle, which substantially increases the split at l. extreme of the material to be worked. The most favorable action of this system is obtained by an appropriate adjustment of the distance between the blade and the nozzle.
In place of the retaining nut shown in Figures 10 and 11, other suitable adjusters known in the art may be used. Preferably, all the blades of the dispersion system are moved simultaneously in the radial direction.
These devices for adjusting the simultaneous radial displacement of machine members or work tools are known in the art and are therefore not shown for reasons of simplification. For example, the blades can be held in oblique slots of an annular support which can rotate either by hand or, where appropriate, automatically, depending on the properties of the material to be worked.
As particular features of the invention, the blades 98 can be constructed in a particular form, or by a suitable choice of material, so as to form oscillating members which are placed.
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in resonant oscillations by the jet of matter which strikes them according to a rhythm and as a result, even exert favorable mechanical reactions of return on the matter.
The described action of the cavitation nozzles of the dispersion system depends, among other things, on the frequency of the variation of the backwash pressure and can therefore be regulated by the speed of rotation and can be increased for a sufficient subdivision of the backwater. cam system, until reaching the ultrasonic frequency range. In the latter case, the dispersion system acts in the manner of an ultrasonic nozzle. From the foregoing, it can be seen that the combined system of Figures 8 to 11 has an extraordinarily high extremely fine dispersing action, which justifies, depending on the circumstances,
the elimination of the rolling chamber as has already been shown in the embodiments of Figures 10 and 11.
The embodiment according to Figures 12 and 13 corresponds, in its action, to that shown in Figures 10 and 11. An alternative construction consists in that the ring 96 carrying the nozzles - constituted where appropriate by segments - has on its inner face a turned portion of conical shape and a large number of cylindrical channels 95 arranged radially. This groove and the many channels together form the nozzle system. The simplification of construction is that this part carrying nozzles can be obtained easily, even without sub-division into annular segments, on the lathe or by means of a drill.
The nozzle-holder ring 96 is blocked, as can be seen from the embodiment shown in Figures 10 and 11, between the upper part 10 and the lower part 11 of the rotor body by means of screws or devices. In this case too, the chamber between parts 10 and 11 serves as an inlet of the material to the nozzle system. The tooth or chamber system disposed on the fixed part 2 of the frame does not have, unlike the embodiment of Figures 10 and 11, any of the front surfaces of teeth parallel to the peripheral surface of the rotor, but a conical toothing which passes through them so that, to a certain extent, the blades 98 shown in the embodiments of Figures 10 and II almost reach the air gap 93.
The construction of the tooth system is similar to that of the tooth system already described; this system comprises the toothed ring provided with an internal gear 23 and the cover rings 21 and 22 which are held together by bolts, crampons or the like, not shown. The nozzle system is suitably mounted as a whole in the frame and is driven by the drive motor M not shown.
Despite the elimination of the obtuse heads of the teeth, greatly reducing the jet of material to be treated coming out of the nozzle or even completely eliminating it, the cavitation action of this dispersion system according to FIGS. 12 and 13 is not at all. eliminated because the jet of material to be treated leaving the nozzle is throttled at an alternately weaker and stronger rhythm along the oblique flanks of the teeth. Experience has shown that the dispersion system is primarily suitable for the production of extremely fine emulsions.
As the number of nozzles only determines the total cross section of the material inlet to the dispersion system and hence the driving power of the machine for producing extremely fine dispersions, the dispersion action The extremely fine system remains even when the number of nozzles is appreciably reduced in the rotor. A form of embodiment of the invention constructed in this sense is shown schematically in Figures 14 and 15. The nozzle holder 1, connected directly or by means of a mechanism, to the nozzle. motor control shaft M, consists of four tubes 190, arranged in a cross, on the external threads of which the nozzle 95 is screwed so that its position can be adjusted, with a view to adjusting the width of the air gap 93 .
The system M of teeth or cams on the fixed part of the frame 2 consists, in this embodiment of a ring, preferably formed by segments and bearing on its lower surface a number of rings. cavities or chambers 191, preferably
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hemispherical !, This dispersion system acts in principle as a cavitation nozzle. But it is also possible, in accordance with the embodiments described above, to match the spacers or teeth remaining between the chambers and the number of cavities so that the dispersion system works simultaneously as a liquid nozzle and in particular. like an ultrasonic nozzle.
Another possibility of influencing the mode of action of the dispersion system is by adjusting the air gap. The translation of a liquid nozzle with respect to its blade is known in soio
Another advantage of the arrangement of nozzles in the rotor is that the temperature of the material to be treated, which is heated as is known from experience, by the prior fragmentation and fragmentation in the first dispersion system, can be 'regulated by simple means and, in particular, can be lowered.
As already indicated above, a nozzle dispersion system has an extremely fine dispersing action, so that it is possible in many cases to omit the intended rolling chamber. in the embodiments described above. By this means, the construction of the machine for producing dispersions is simplified and the use of nozzles arranged in a cross or similar devices is made possible.
In the embodiments which include nozzles, there are no construction and operational difficulties in supplying the material to be treated under pressure, for example from a storage vessel with gas under pressure. It is also possible, in the case of pressurized transport, to have an independent reserve container near each nozzle tube so that, if desired, different materials can be worked without prior mixing. . This possibility is of importance, for example for the industrially interesting case where chemical reactions have to be carried out in the finest divided state and in order to obtain divided reaction products. most finely.
The embodiments shown in Figures 8 to 15 are intended for mounting in a dispersions machine according to Figure 1, in which the rotor 1 actuated by the drive motor M rotates inside the machine. part 2 of the frame. The principle action of the dispersion systems described in Figures 8 to 15 is retained when they are mounted in the machine for producing the extremely fine dispersions of Figure 2, in which the inner part, i.e. say the nozzle members, is' fixed in the frame and the air gap chambers or the shear members rotate.
It is true that in this embodiment the action of transferring centrifugal force does not exist, and therefore in such embodiments pressure transmission by a gas under pressure is preferably used. pressure or the like, as described above. The nozzle system may, in this case, be located outside or inside the rotating system, which is provided with teeth, blades or cavities, in the former case on its outer surface and in the second case on its inner surface.
It is also possible to mount the dispersion systems described above in a machine such as that described in FIG. 3, and to place the two groups of members on supports, in particular supports rotating in direction. opposites' @
In all embodiments, in which the material to be treated moves radially outward in the machine for producing extremely fine dispersions, and consequently absorbs an increasing centrifugal force, one remains within the scope of the invention, if one seeks to recover the flow energy of the material to be treated which escapes through known turbine or reaction systems.
In FIGS. 16 ′ to 21, three economic dispersion embodiments have been shown schematically. These ioules of achievement re-
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postulate on the principle consisting in transforming, by an appropriate construction, the part of the energy used to transport the material to be treated ;, for example centrifugal energy ;, which is in the form of energy d 'flow of the material to be treated, at least partially, in energy of movement and to recover it, for example by bringing it back into the control system.
The attachment and the rest of the construction of the various members of the dispersion systems correspond to the embodiments described above and have therefore only been shown schematically for the sake of clarity.
The embodiment shown in Figures 16 and 17 differs from that shown in Figures 12 and 13 in that the axes of the nozzles 95 as well as those of the chambers or the intervals between the teeth on the fixed part 2 of the frame by relative to the axis of the machine, are arranged from the outside to the inside of the direction of rotation, indicated by arrows, to bring about the reaction effect of the material to be treated flowing out of the nozzles as energy of movement in the direction of rotation of the nozzle holder 11. With a view to the most favorable use of this reaction effect, the walls of chambers or similar devices are preferably given a shape which makes them act as directing surfaces.
The action of the cavitation nozzle and / or the liquid of the dispersion system is therefore not substantially influenced.
In the embodiment of Figures 18 and 19, as shown on the machine for producing extremely fine dispersions, according to Figure 2, the nozzle system 95 is mounted stationary and the chamber system or of cams is attached to the rotating rotor. Therefore, the nozzle system is constructed as an outer ring and the chamber system is constructed as an inner ring of the dispersion system.
In this embodiment, the axes of the nozzles 95 and the axes of the rotating chambers are arranged obliquely so that - with respect to the axis of the machine - they are arranged from the inside to the outside along the line. direction of rotation of the rotor represented by an arrow. The material to be treated transported by means of a pump, compressed gas or similar means of transport from the annular inlet channel by the nozzles 95, feeds the chambers as in a reaction machine so that the compression energy or the like is partially recovered as the energy of movement of the machine.
Figures 20 and 21 show schematically how in a machine with a system of rotating and few nozzles and a fixed system of chambers with an outer ring, as shown in Figures 14 and 15, the nozzles and the axes of the The chambers must be arranged obliquely, in order to use also in this type of system, the reaction effect of the material to be treated flowing under the action of the centrifugal force in order to save energy.
One of the objects of the invention is also to construct the machine for producing dispersions so that the material to be treated reaches the subdivided state in the working chamber of the machine and is not mixed until after a more or less perfect subdivision and first of all under the influence of the internal forces of division. This way of working is advantageous, for example, when carrying out chemical reactions which take place lazily in the large fitting or in which disturbing side reactions are to be feared.
In this way, it is possible, for example, to deposit mixtures of product on supports the components of which act detrimentally on each other by premature mixing and thus normally prevent the formation of the product. - sir. For carrying out this mode of operation, it is, as already indicated above, first of all dispersing machines with a small number of nozzle systems which are suitable.
Another application of this working method consists in constructing the dispersing machine with several stages, by first dispersing the elements of the material to be worked separately from each other, and then mixing them together. together in a final dispersal phase,
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also under the influence of interior forms of division. The principle of construction of dispersing machines of this type consists in arranging several primary dispersing systems, mounted in parallel, and a common final or secondary system, mounted after these systems.
In such a case, for example the primary dispersion systems can be arranged in stages one above the other close to the axis of the machine and yield their dispersion material to an outer ring mixing system. common reaching all floors. Likewise, reactions with many stages can be carried out in stages in which troublesome intermediates can be avoided or eliminated.
It is also possible to use the principle of construction described above, comprising primary dispersion systems mounted in parallel and a secondary or final system mounted subsequently, in order to obtain in a different way the aim of the invention already indicated, namely that is, optimum use of energy. We have already described the possibility of transforming the flow energy of the material treated and in particular of the finished material into motion energy by means acting according to the action of the turbine or of reaction, and to return it to the machine control.
A second possibility of the optimum use of the machine control energy is to use the flow energy of the material to be treated in an additional dispersion phase in order to increase the efficiency of the division, i.e. that is, the dispersing action of the whole machine.
Consequently in a machine for producing such dispersions there are two or more primary dispersion systems, mounted in parallel, relying in particular on the action of percussion and / or shearing, for example cam mills. , and a follow-on dispersal system, in which the streams of matter exiting the primary systems interact with each other by reciprocal shock and reciprocal mixing so as to divide that matter. This secondary or final dispersion system thus acts, by comparison, as a mixing chamber in which the flow energy of the isolated particles of matter is transformed into impact and splitting energy.
There are many constructive possibilities for realizing the principle of the invention described above. The invention is particularly favorably applicable in machines for producing dispersions in which the material to be worked is subjected to a strong centrifugal action since the stream of material in this type of machine exits on a large circumference, that is to say in the form of a fluid paste and like a blade and that, therefore, upon the impact and penetration of two of these streams of matter, a reciprocal action occurs particularly intimate and efficient particles. This type of machine has already been described above in relation to the description of dispersion systems of different types.
Machines for producing such dispersions, in which the primary dispersion system is provided with a tapered rotor, will be described in accordance with the object of the invention indicated above so that at least two primary systems are arranged coaxially and that the annular outlet channels of the primary systems do not open out parallel to one another in a common annular channel into which the primary streams of material enter. The two primary systems can, however, have substantially the same construction.
In FIGS. 22 and 23 there is shown a machine for producing the dispersions in the form of a double cone, the main parts of which, namely the rotor 1 and the halves 2a and 2b of the frame, are. constructed practically symmetrically with respect to the base of the double cone. The rotor forms a cast, forged, or pressed part with a base flange 14 and a shaft journal 130 On its tapered surfaces the rotor carries the gears known from colloid mills. The flange 14 is provided near the conical casing and on either side. of surfaces mainly
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planes in which are distributed radially a.; i-é for example .hemispherical.
The smooth outer edge 16 of the flange is symmetrical and in the example shown d:;., Ri. in the shape of a double 8ne The two parts 2a and 2b of the frame have essentially the shape of the half of a double hollow cone. Each half of the frame is provided near its base with a flange 24, 24b respectively q'1i, on the parts of its surface facing the side of the flange 14 of the rotor, have the same shape as this flange 14. that is to say, it bears in the horizontal interior zone of the cavities 15 and towards the summer. a conical chamfer 16 'Completely outwardly the flanges 24a and 24b are mummies of bissages of marks 25a and 2in which carry the lines of bolts 26L and 26b and leave between them an interval 2'a, 2lob.
On their inner surface, the frame halves are also provided with teeth corresponding to those of the roter 1. The lower frame half 2b has in the region of the top of the (, (} ne, an or-
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vert-are obtuse at 28b while the upper half is provided with a collar 29 for the journal 13 of the shaft of the rotor 1 and is provided in the immediate vicinity of the connection of the collar 29 with several orifices 28a.
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The mode of operation of the compound machine for producing dispersions is as follows;
between the rotor 1 and the halves 2a and 2b are arranged four systems of slots or air gaps of different kinds, including
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-see.- first., the system of erg.-notches and grooves on the enveloping surfaces of the cones; secondly, the annular slot systems provided with cavities 15 and 15 'situated on either side of the rotor flange; thirdly the two systems of annular slots 16, 16 'along the conical chamfers of the flanges, fourthly, the system of an-
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nulars 27a, ?? b located immediately adjacent to the annular slot system 16. 16 '.
When the machine ;, for e-xample after immersion in the material to be treated, is filled with this material and the rotor 1 is rotated, the material to be treated, as a result of the centrifugal force, Constantly flows from the inlet ports 28a and 28b through the four slot systems described above to the outlet slot 27a 27b, which produces a certain cycle throughout the material to be processed. In the first slot system along the enveloping surfaces of the cone, the material to be treated undergoes a first fine dispersion.
In the second system equipped with chambers
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eoi '- .. a.tïbn formed by the cavities 15g 159 the material is subjected to the strong influence of internal forces, for example cwitation, vacuum suction, and undergoes, in this phase of extreme dispersion. smoothness, very thorough extreme dis- vision and intimate mixing The material to be treated passes through the third system of slits 16, 16 'in which for the largest by 9 the flow of particles is effected and homogenized.
These first three systems are traversed.- by the departures, ales of matter entering at the top in 28a in the direction from top to bottom and by the particles entering, at the bottom in 28b in the direction from bottom to top. These two currents from my ..
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third systems to be treated penetrate, after passing through the third systems, toest-- that is to say those comprising the guiding slots 16, 16 ', into the last system 27a, 27b with reciprocal shock and reciprocal interpenetration and pro-
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result in a final dispersion of extreme fineness, very intensive, in the area of the exit slit system 27a, 27120
This machine for producing extremely fine dispersions has the advantage of constructive simplification, since the double-cone rotor can be formed by two practically similar components which are fixed head ... to tail with respect to one another. the other on a drive shaft which crosses them.
The embodiment of Fig. 24 corresponds in its basic construction and hence in its mode of operation to a large extent to the machine for producing extremely fine dispersions of Figs. 22 and 23. This machine also has the double-cone rotor 1 with gearing disposed on the enveloping surfaces and a base flange 14. The frame halves 2a, 2b have inner gears, inlet ports 28a and 28b and outer flanges 24a, 24b with of
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reference bosses 25a and 2512 and gap cavities 2'a, 2712. Shaft journal 13 of rotor 1 is mounted in the collar of the upper part
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of the frame and is connected to a flexible drive shaft 15 mounted in an ordinary housing 30.
In contrast to the embodiment shown in Figures 22 and 23 the rotor and the frame do not gradually decrease in the area of the base flange 14 but have a curvature which decreases so that the three The slot systems shown above pass insensibly from one to the other. Another difference from the embodiment of Figures 22 and 23 is that the last system of slots 27a, 27b has a nozzle-shaped section, which produces the action of a so-called mixing nozzle. . This device can also be used advantageously as a submersible device.
In the embodiment shown in Figures 25 and 26, the rotor 101 comprises a casting or the like in the form of a hollow cone which is provided on its outer face and on its inner face with a gear and which is connected to a journal shaft 113. In addition, the rotor 101 has at its wide lower part an annular flange 114 which carries, like the embodiment shown in FIGS. 22 and 23, a certain number of cavities, for example hemispherical 115 distributed in the radial direction and whose smooth outer edges 116 end in the shape of a double cone.
The frame has two halves 102a and 102b which are provided like the embodiment shown in Figures 1 and 2 with an internal gear, inlet ports 128a and 128b, extensions provided with cavities. 115 ', smooth oblique surfaces 116', marker bosses with holes for bolts, and interposed slots 127a, 127b. The shaft 113 of the journal rotor in the collar 129 of the frame. In this machine we also find the four slot systems: internal gear, excitation cavities, guide slots and mixing nozzle slots, which produce the same action on the material to be treated which passes through it.
The machine shown in Figures 25 and 26 is to a large extent a variant of the machine shown in Figures 22 and 23 in that the lower part of the double cone is folded inward.
In this embodiment, it is also possible to replace the annular flange 114 by a corresponding extension of the surrounding surfaces of the cone and to arrange the second and third system of slots on the extended parts of the enveloping surfaces and the last one. system, functioning as a mixing nozzle, in the extension of the enveloping surfaces. In this box the two primary streams of material to be treated will penetrate as a result of the different lengths of the paths and their different distance from the axis of the machine, with different speeds in the last system operating as a mixing nozzle.
The embodiments shown in Figures 22 to 26 have a very tight construction and, therefore, very small dimensions for a given power. For example, the mixing and stirring powers required in chemical laboratories, in the kitchen or in other workshops can be obtained with machines whose outside diameter does not exceed 40 mm.
It is furthermore possible to control the two primary systems or the groups of primary systems in countercurrent according to the machine shown in Fig. 3, and therefore also the primary material streams. also countercurrent, and therefore ricochet off each other with increased mixing action.
On the other hand, the arrangement of the third system acting as a guiding and homogenizing slit has the advantage of allowing the material to flow without vortex and always directed in the same direction. Consequently, all the particles have an energy of motion identical and in the same direction, so that, when the currents of matter meet, the relative motion and the relative velocity of the particles of the two dobby courses which collide are virtually the same in all respects.
As a result, the most efficient dividing and mixing is obtained. '@
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This splitting and mixing is further improved in the embodiment shown in Fig. 24 by causing the material streams to act upon each other as injectors and thereby enhancing the effect of mixing nozzles.
The machines for producing extremely fine dispersions shown in the figures explained so far are generally provided with gears arranged rectilinear along cone meridians. But it is also possible to construct the gears obliquely with respect to each other or in a spiral. A spiral gear is shown in Figure 26.
It is also possible to give the gears arranged on the rotor and on the fixed part of the frame unequal and / or in opposite directions. In such machines there is constant nesting and displacement of the narrows and widenings of the air gap, which subjects the material to additional internal forces due to its inherent inertia.
A third possibility of optimum use of the machine control energy is to use the flow energy of the material to be treated to partially or completely remove, from the finished material, the phase or one of the liquid phases. . This result is obtained, in accordance with the invention, by mounting in the apparatus sieve or countercurrent centrifuges arranged in the outlet zone of the material.
Appropriate forms of construction of such centrifuges are known. These centrifuges are driven by the drive motor.
FIG. 27 schematically shows a machine for producing the extremely fine dispersions in the form of an immersible assembly. The motor M, elongated and enclosed in a housing simultaneously forms the comb and is controlled by the pusher MS. The eyelet at the top of the motor serves to suspend 19 together from a weight-compensating block or the like, as appropriate.
In these submersible devices, there remains, by experience, the danger that even when using complicated sealing devices, the material to be treated penetrates in the liquid state and in particular in the form of a mist in the shaft support tube. .
This drawback can be avoided, according to another characteristic of the invention, by creating an excess of air pressure in the shaft support tube and by maintaining it during operation. If there is compressed air, it can be introduced into the shaft support tube. In FIGS. 28 and 29, 32 denotes such a compressed air supply connection. Preferably, an air compressor is mounted in the shaft-holder tube itself, which may consist in the simplest case of a helical wheel which is imperatively connected to the shaft and which cooperates with the inner wall. of the shaft support tube like a Root fan. One such device is shown in detail in Figure 30.
At the top of the shaft support tube 29, there are provided air intake orifices 30, see figures 27 and 30, and on the drive shaft 13 a worm wheel 31, the threads of which reach up to to the inner surface of the shaft support tube 29 and thereby compress, like a Root fan, pressurized air from the ports 30 in the shaft support tube and to the disperse machine. - sions. This prevents the liquid or fog working material from entering the shaft support tube and beyond into the engine frame without the need for a complicated sealing device.
The embodiment shown in Figs. 28 and 29 generally corresponds to that of Fig. 27 with the difference that a submersible apparatus is suspended along an adjustment bracket St. Surplus is produced. pressure in the shaft support tube, as already indicated, by admission of compressed air or a protective gas through the connection 32.
The apparatus shown in Figure 31 se. consists of the machine for producing the dispersions 41, constructed substantially in the same manner as that shown in Figures 22 and 23, of the drive motor M mounted in the lower frame 42 and of the material container 43 which can,
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for example, in the case of a laboratory or kitchen apparatus consist of a glass bell open upwards. The container 43 has a. exhaust 44 fitted with a shut-off valve 45 or similar device and
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from the bottom through which the control shaft of the dispersions producing machine protrudes with the interposition of liquid-tight devices.
On the upper side of the dispersant machine there are mounted two conduits or tubes 46 protruding out of the level of the material to be treated and tubes through which it can be fed. the machine new or other processing material, or compressed air.
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p1: imé of protective gases etc ...
In addition, it is possible to close the container of material to be treated, for example by means of a flanged cover, so that it is sealed against dust or air, or vacuum, in order to operate the machine to produce the dispersions in the desired gas atmosphere or for example with a vacuum. For laboratory and kitchen appliances, the processing vessel 43 and / or the inlet pipes are provided with an internal capacity scale in the manner of organ pipe standards in order to be able to work more easily. quantitative or to be able to mix.
The admissions of air or protective gas into the interior of the machine to produce dispersions of extreme fineness present in the devices
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Immersible reels, the advantage that the vortex thundering when air intake is absent from the intake ports 28a into the process material is greatly reduced. As a result, the treatment material does not slide along the walls of the material to be treated container so that the holding capacity of this container is better utilized.
In all machines comprising several primary dispersion systems the different systems may be provided with separate or grouped inlet devices for different kinds of material to be treated.
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It is further recommended, in submersible machines, to arrange several assemblies with output of finished material in opposite directions inside the working material "in order to suppress the vortices produced by the different currents of water. finished material and for simultaneously and additionally intimately mixing the supply of material to be processed outside the machine for producing the dispersions. Opposite-direction agitator systems are known. Machines according to the invention are suitable. for the production of dispersions, suspensions or demulsions and for the preparation of mixtures of liquids. They are furthermore usable for carrying out chemical reactions of all kinds, in particular for the intensive treatment of liquids. fluid phases with gaseous reactants.
One example is the rapid aging of spirits, perfumes and the like based on the formation or transformation of organic combinations such as esters. Since an apparatus, according to Figures 1 to 3, as has already been indicated, can have a very small caliber, of the order of magnitude of a few centimeters, it can, for example, be introduced through the plug of
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barrel of wine or spirits, for example using a flexible control shaft, for long or intensive treatment of the contents of the barrel.
Such machines for producing extremely fine dispersions may consist of a number of small caliber dispersion assemblies arranged on a drive shaft. A suitable embodiment
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of an apparatus of this kind preferably comprises a rotor provided with working organs arranged on a shaft with double cones and a subdivided frame arranged along an axial plane and also provided, in correspondence with the construction of the rotor, working organs on its inner face.
Machines for producing dispersions are generally constructed of corrosion resistant and hard material, for example stainless steel or hardened porcelain. But it is also possible, in particular when preparing a processing material comprising only phases
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fluids, used as a softer material, for example art resin, for some or all parts of the machine.
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on its interior surface;
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h) several primary systems of different constructions
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and / or different action of fragmentation at I9th fineness are mounted = al. after the other, 1) these systems are mounted in stages or in steps so that they can be traversed by the material to be treated with a change of direction; j) these systems are passed through, without abrupt change of direction, by the material to be treated;
k) all dispersion systems, including the final system, are constructed in such a way that the material to be treated passes through without essential change of direction;
1) the final system consists of a directing or homogenizing slit narrowing in the form of a nozzle;
m) the machine is provided with a dispersion system in the form of an air-gap slot chamber system, a system comprising an outer gear wheel which rotates in an inner gear frame, and each slot chamber is provided with a material outlet which is not disposed in the direction of the incoming material and, close to each iron chamber, there has been disposed a rolling chamber devoid of working members so that the relatively large particles can spinning in the two chambers long enough that the size of their particles can approximate the size of the finest particles that can produce a good result;
n) each slit chamber is provided with an air gap arranged perpendicular to the direction of admission of the material to be treated and a
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material outlet arranged in the extension of the air gap; o) the limiting walls of each slit chamber are arranged obliquely towards the exit of the material; p) a primary system consists of a dispersion system whose
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one group of organs comprises d9a.dmsson nozzles for the material to be treated and of which the other group of organs comprises a series of blades, the two groups of members being relatively mobile with respect to 3 azre ;
q) the dispersion system has the form of a system of slit chambers and the material admissions of one of the groups of organs are in
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form of the nozzle, and in the intervals included between the deza,:, 3 of 9a, .fre group of organs, we have arranged blades which go out in the direction of the air gap, along from which the material to be treated leaving the nozzles is divided; r) the blades are so arranged that their position can be adjusted; s) the other group of members is provided with blade-shaped teeth, t) one of the groups of members consists of a system of a few nozzles, for example four, arranged on the rotating part of the machine; u) the nozzles are interchangeable on the rotating part of the machine;
v) the group of members forming nozzles consists of an annular body which may be composed of segments provided with nozzles and, preferably.,
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of spacing segments devoid of nozzles, and of arbitrary different thicknesses, so that, after modifying the segments d: the spacing, the radius of the ring and hence the width of the entx-efex - can be adjusted between the two groups of members9 w) the group of members forming nozzles has a ring with internal wedge-shaped machining and a number of cylindrical radial perforations;
x) the blades are constructed as oscillating bodies,
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resonance pables; y) the groups of nozzle members are arranged along a fixed part of the machine and the groups of blade thundering members are arranged along a rotating part of the machine. z) the group of blade members rotates outside the group of nozzle organs; aa) the machine is provided with means for recovering the energy flowing from the material to be treated, for example a turbine or a reaction nozzle system;
ab) the nozzles of one of the groups of parts and the side surfaces of the other group of parts are arranged with respect to each other, taking into account the reciprocal rotational movement and have a form such that the energy of flow of the material to be treated leaving the nozzles is transformed into energy of movement of the group of rotating members; ac) the material to be processed by-court. a dividing system provided with rotating members and the machine is provided with means allowing the recovery of the flow energy of the material to be treated, for example a turbine or a reaction nozzle system;
ad) a primary system is provided with a group of members forming nozzles and the machine is provided with means for transporting the material to be treated under pressure through the nozzles; ae) the machine is provided with separate gas inlets for different elements of the material to be treated; af) to each of the different elements of the material to be treated ,, we have added a group of organs made up of one or a few nozzles; ag) the material to be treated passes through a dividing system provided with rotary members and the machine is provided with means arranged in the inlet zone of the material and making it possible to produce a partial or complete separation of at least a part of the fluid phase of the dispersed material; ah) the means consist of a centrifuge controlled by the motor of the machine;
ai) the primary system consists of groups of members fitted with gears, and these gears are constructed obliquely or spirally with respect to the axis of rotation of the machine, - aj) the gearing of the group of members rotary is provided with a pitch which does not coincide with the pitch of the gear of the group of fixed members and / or rotates in the opposite direction of this group; ak) the machine is fitted with a pre-fragmentation system mounted before the dispersion assembly and the connecting channel between the pre-fragmentation system and the first dispersion system is constructed in the form of a guide slot or homogenization for the previously fragmented matter;
al) in the connecting channel between the pre-fragmentation system and the first dispersion system, a swirl chamber free of working members has been placed, in which coarse particles are retained for a long time and are returned to the prior fragmentation until the particle size approximates that of the finest particles previously fragmented; am) the machine has a pre-fragmentation system consisting of several shear cam systems which are arranged in a space near the axis of the machine and decreasing in the direction of the homogenization slot away from the axis;
an) the outlet channels for the treatment material of the primary systems are in the form of a narrow guide slit or large area homogenization slit;
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ao) the machine is fitted with means making it possible to produce a slight excess of gas pressure in the shaft support tube of the rotor; ap) in the wall of the shaft holder tube, air intake openings are provided and, inside the shaft holder tube, a fan, for example a helical or paddle wheel attached to the shaft from the rotor and reaching the inner wall of the shaft support tube; aq) the machine has several small caliber dispersion assemblies, which are aligned on a common drive shaft;
ar) one of the groups of members is arranged on the enveloping surface of several double cones, fixed along a common drive shaft, and the other group of members is arranged on the inner surface of a frame which has a shape corresponding to that of the double cone system and can be dismantled along an axial plane; as) the outside gauge of the machine is smaller than that of an ordinary barrel plug; at) the machine is constructed as a submersible device; at) the. machine is provided with a flexible control shaft; av) the dispersion assembly is disposed at the bottom of a container which can collect the material to be treated and the drive motor is mounted in the base of the container, the drive shaft passing through the bottom of the container being sealed to liquid;
aw) the container is fitted with a glass bell open upwards to collect the material to be treated; ax) the container intended to receive the treatment material is provided with an internal graduation.