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MELANGEUR OU AGITATEUR.
La présente invention a trait à des appareils servant à mélanger entre eux ou agiter ensemble des liquides ou un mélange de liquides et de solides ou semi-solides. On fait couramment usage d'appareils mélangeurs' ou agitateurs de ce genre pour mélanger rapidement différents liquides, pour accélérer le mélange de couches de liquide possédant des températures dif- férentes, pour accélérer une réaction chimique entre un solide et un liquide ou entre deux liquides, pour accélérer la dissolution d'un solide dans un liquide ou d'un liquide dans un autre liquide, pour maintenir des particules solides en suspension dans un liquide, et pour d'autres buts similaires.
Dans les mélangeurs mécaniques, il est fait ordinairementgusage,à-ti- tre d'organe agitateur, d'une roue à bras qui est animée d'une rotation dans le récipient contenant le liquide, ou encore d'une ou plusieurs hélices qui tournent dans le liquide. Toutefois, en général, les mélangeurs pourvus de roues à bras rotatives exigent'des arbres et paliers lourds, un tel palier étant ordinairement prévu au fond du récipient à liquide pour supporter les forces radiales non équilibrées qui sont engendrées par l'organe agitateur, ce qui constitue un grave inconvénient, en particulier lorsque des particu- les solides sont présentes dans le liquide, ou lorsque le liquide n'a pas de pouvoir lubrifiant.
Les mélangeurs pourvus d'hélices rotatives n'exigent pas de palier inférieur, mais ils donnent naissance à des poussées axiales très élevées, qui, en particulier dans le cas d'arbres à hélices de grande longueur, exigent des arbré.s et paliers relativement lourds.
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé l'application d'une roue de pompe à titre d'organe agitateur. Une telle roue de pompe n'engen- dre pas d'efforts radiaux, de sorte qu'il neest ordinairement pas nécessai- rement de munir l'arbre d'un palier inférieur. De plus, les forces axiales sont faibles et on peut faire en sorte qu'elles se neutralisent entièrement en faisant usage d'une loue de pompe .établie de manière qu'elle aspire le liquide des deux cotés dans le sens de sa direction axiale.
Les mélangeurs dont l'organe agitateur affecte la forme d'une roue de pompe présentent toutefois, de même .que d'autres mélangeurs mécaniques connus pourvus d'un organe agitateur rotatif, 1-'inconvénient que l'organe
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agitateur a tendance à faire tourner la masse entière de liquide contenue dans le récipient, le mouvement de rotation ainsi communiqué à cette masse pouvant dans certains cas atteindre un nombre de tours qui n'est que légè- rement inférieur à celui de l'organe agitateur ou mélangeur, ce qui diminue grandement l'effet d'agitation puisque cet effet est fonction de la diffé- rence des nombres de tours respectifs de l'organe agitateur et du liquide.
De plus, si le liquide tourne rapidement, il s'y forme un cratère à travers lequel de l'air est aspiré à l'intérieur du liquide, ce qui est dans de nom- breux cas inadmissible. En pareils cas, lorsque l'agitation a pour but de maintenir des particules solides en suspension dans un liquide, la rotation du liquide donne lieu à cette autre difficulté que, sous l'effet de la force centrifuge, les particules en suspension se concentrent près des pa- rois du récipient.
La présente invention vise à éliminer, dans un mélangeur ou agi- tateur mécanique dont l'organe agitateur affecte la forme d'une roue à pom- pe pouvant tourner autour d'un axe vertical, la tendance de cet organe à ., communiquer une rotation à la masse entière du liquide contenu dans le ré- cipient. Conformément à cette invention, on parvient à ce résultat en ren- fermant la roue de pompe à l'intérieur d'un boîtier qui, sur le côté de re- foulement de la roue, présente un passage pour la sortie du liquide et en disposant dans ce passage une série de plaques-guides qui s'étendent en substance radialement et verticalement et dont le rôle est de freiner le mou- vement de rôtation auquel le liquide est soumis par la roue de pompe pendant le passage du-dit liquide à travers la dite roue.
L'invention sera décrite à présent plus en détails, en référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels : la figure 1 montre une première forme d'exécution de l'invention; la figure 2 est, à plus grande échelle, une coupe axiale de la roue de pompe et du carter de pompe de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue en plan correspondant à la figure 2; la figure 5 montre une seconde forme.d'exécution de l'invention et, la figure 6 montre une troisième forme d'exécution de l'invention.
A la figure 1, 10 désigne un récipient à liquide sur les bords supérieurs duquel sont montées deux poutrelles 11 qui supportent un moteur électrique 12 pourvu d'un arbre vertical. Avec l'arbre de ce moteur, est accouplé un arbre vertical 13 qui en constitue le prolongement et qui, à son extrémité inférieure,,porte une roue de pompe 14 dont l'orifice d'aspi- ration central est tourné vers le bas.
L'arbre 13 de la roue 14 est entou- ré par un tube 15 qui est suspendu aux poutrelles 11 et atteint presque le niveau supérieur de la roue de pompe 14. Celle-ci est renfermée à l'in- térieur d'un boîtier ou cuvette cylindrique 16 dont l'axe est commun avec celui de la roue et qui est ouverte à son extrémité supérieure, ladite cuvet- te étant suspendue au tube 15 au moyen d'une série de plaques-guides 17 dis- posées verticalement et radialement. A son extrémité inférieure, la cuvet- te 16 s'incurve radialement vers l'intérieur pour constituer un fond bombé 18 présentant une ouverture dont les bords sont voisins de la roue de pompe 14.
Comme montré plus clairement aux figures 2 à 4, la roue'de pompe 14 comporte six aubes 9 dirigées radialement., La roue de pompe est desti- née au passage d'une quantité relativement grande de liquide, à faible vi- tesse, sans augmentation considérable de pression, la dimension axiale de l'ouverture de sortie annulaire étant, par exemple, d'un dixième du diamè- tre de la roue de pompe. L'ouverture d'aspiration centrale de la-roue de pompe présente la même section que l'ouverture de sortie annulaire, la sec- tion de passage étant généralement constante dans la roue de pompe.
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L'intervalle ou le jeu entre la roue de pompe 14 et le bord adja- cent du carter 16, 18 de la roue de pompe est suffisant pour permettre à cette roue d'osciller latéralement avec une amplitude, qui e.st de l'ordre de grandeur d'un dixième du diamètre de la roue de pompe. De telles oscil- lations peuvent être engendrées pendant le démarrage et l'arrêt du moteur d'entraînement,dans le cas où la vitesse critique de l'arbre du moteur et du prolongement 13 de cet arbre est inférieure à la vitesse de régime du mo- teur, en particulier dans le cas où le moteur doit démarrer lentement.
Dans la forme d'exécution illustrée aux figures 2 à 4, seize plaques de guidage 17 dirigées axialement et radialement ont été prévues dans le cylindre 16 du carter de la pompe. La section de l'ouverture de sortie du carter de la pompe est égale ou supérieure à la section de l'ou- verture de sortie de la roue de pompe . La distance maximum entre deux plaques de guidage adjacentes 17 a été choisie de manière à être plus petite que la dimension des plaques de guidage dans la direction de l'écoulement.
L'appareil mélangeur ou agitateur. décrit fonctionne de la maniè- re suivante. Lorsque son moteur 12 fait tourner la roue de pompe 14, celle- ci aspire par son orifice central tourné vers le bas du liquide qui, sous la pression des ailettes de ladite roue se meut radialement vers l'extérieur et pénètre dans la cuvette 16 en passant le long du fond 18 dont les surfa- ces déflectrices l'obligent à dévier vers le haut dans une direction axia- le, pour sortir de la cuvette par le passage annulaire constitué entre la paroi de ladite cuvette et le tube de support 15, la rotation qui a été communiquée au liquide par la roue de pompe au cours du mouvement du dit liquide à travers cette roue étant freinée par les plaques-guides 17 dis- posées dans ledit passage annulaire transversalement au plan de rotation.
En quittant ce passage, le liquide s'élève à peu près verticalement, s'in- curve ensuite progressivement dans une direction radiale vers les parois du récipient, redrescend à peu près parallèlement aux dites parois puis s'é- coule le-'-long du fond jusqu'au centre de ce récipient, où il est de nouveau aspiré par la roue de pompe pour pénétrer à l'intérieur de cette roue, le cycle décrit se reproduisant. Les courants de liquide produits par le mé- langeur dans le récipient 10 sont indiqués par une série de flèches. Pour que la quantité de liquide contenue dans le tube de support 15 puisse par- ticiper à la circulation de la masse de liquide, ce tube est dé préférence pourvu de perforations.
Il importe d'observer que les plaques-guides 17 disposées dans le passage de sortie annulaire de la cuvette 16 servent uniquement à em- pécher la rotation de la masse entière de liquide contenue dans le réci- pient 10, attendu qu'on ne désire pas assurer un écoulement régulier du liquide au delà de ces plaques. Etant donné que, dans cette forme de réa- lisation, les organes de guidage sont des plaques planes disposées radia- lement, c'est-à-dire ne possédant pas une forme correcte d'un point de vue hydrodynamique, il se produit dans le liquide, pendant le passage du dit liquide au delà de ces organes, des remous ou courants tourbillonnants qui ont un effet avantageux en ce sens qu'ils intensifient et accélèrent l'action d'agitation et de mélange.
La forme de réalisation selon la figure 5 diffère de celle des figures 1-4 en premier lieu par le fait que la roue de pompe 14 et sa cu- vette cylindrique occupent des positions inversées sens dessous dessus par rapport à la figure 1. De plus, le tube 15, qui supporte les organes de guidage 17 et la cuvette %);repose verticalement sur le fond du ré- cipient 10. Le liquide se meut axialement vers le bas dans le passage de sortie dirigé vers le bas qui contient les plaques-guides 17, atteint la région voisine du fond du récipient 10 et se meut le long de ce fond vers les côtés du dit récipient, puis remonte le long de ces cotés et repasse radialement vers l'intérieur jusqu'à l'orifice d'aspiration de la roue de pompe 14.
Pour activer l'écoulement dans les couches supérieures de li- quide du récipient, la cuvette 16 est pourvue d'un prolongement 19 dirigé vers le haut.
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Cette forme de réalisation de la figure 5, dans laquelle le liqui- de est aspiré de haut en bas à l'intérieur de la roue de pompe et est aussi refoulé de haut en bas vers le fond du récipient 10 est en particulier avan- tageusement applicable aux cas où l'on désire maintenir les particules d'une suspension liquide à l'état de suspension d ans le liquide ou dissoudre d-es particules solides dans un liquide,
La figure 6 représente une forme de réalisation dans laquelle le liquide est aspiré axialement de façon à pénétrer dans la roue de pompe 14 à la fois par le haut et par le basa Le boitier de pompe est composé de deux cylindres 20 et 21 qui sont ouverts aux deux bouts et disposés res- pectivement au-dessus et au-dessous de la roue de pompe,
chacun d'eux étant pourvu d'une bride 22 et les deux brides constituant entre elles un passage de sortie annulaire qui s'étend radialement et dans lequel une série de plaques-guides sont disposées verticalement et radialement. Le boîtier de pompe 20-21-22 est suspendu à une série de barres verticales 23 dont les extrémités supérieures sont fixées aux deux poutrelles 11 sur lesquelles est monté le moteur 12 actionnant la pompe, les extrémités inférieures des dites barres étant fixées à la bride supérieure 22.
Dans cette construction, le liquide est aspiré de manière à pé- nétrer dans le boîtier de pompe 20-21-22 à la fois par le haut et par le bas, et le dit liquide est refoulé radialement hors du dit boîtier par le passage annulaire, dont les plaques-guides freinent la rotation du dit li- quide. Cette forme de réalisation convient particulièrement lorsqu'on dé- sire par exemple mélanger des liquides de différentes densités qui ont ten- dance à se stratifier à l'intérieur du récipient.
Ainsi qu'il a été déjà été mentionné, les forces agissant sur la roue de pompe dans les différentes formes de réalisation de l'invention sont,d'une part dirigées radialement, d'autre part axialement ou vertica- lement, les forces radiales se neutralisent, de sorte qu'il n'existe pas de force résultante ayant une direction radiale et que, par conséquent., il n'est pas nécessaire de supporter l'extrémité inférieure de l'arbre de la roue de pompe par un palier. En donnant une forme convenable à la roue de pompe, on peut réduire les poussée axiales à une valeur si faible que, en général, l'arbre de la roue de pompe pourra être accouplé directement avec l'arbre du moteur 12 et les paliers de ce moteur suffiront pour l'en- semble du système rotatoire.
Il en résulte que le mélangeur pourra avan- tageusement être établi sous forme d'un dispositif complet en soi qui pour- ra être utilisé pour différents récipients, ce qui réduit le nombre de mé- langeurs nécessaires pour une installation donnée.
Il y a lieu de noter particulièrement que, dans toutes les formes de réalisation décrites, il existe un jeu considérable entre la roue de pompe et le boitier de pompe, ce qui est généralement une condition néces- saire pour permettre la suppression d'un palier inférieur pour l'arbre de la roue de pompe.
Bien entendu, les formes de réalisation représentées aux dessins annexés et décrites en détail ne sont que des exemples, d'autres formes de réalisation et de nombreuses modifications de détail étant concevables et rentrent dans le cadre de l'esprit de la dite invention.