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La présente invention se rapporte de façon générale au mélange continu et plus particulièrement à un procédé pour le mélange continu préalable des ingrédients humides et secs utilisés en pâtisserie et l'équivalent. On peut également utiliser ce procédé pour mélanger d'autres substances humides et sèches, comme par exemple des substances utilisées dans l'industrie du plâtre, du ciment, des peintures et des produits chimiques. Par ingrédients secs, on entend les ingrédients semi-solides ainsi que les ingrédients solides et en poudre, comme par exemple des graisses pour l'obtention de pâtisseries sablées et des gelées.
Quoique de récents développements dans cette technique aient permis de mesurer les quantités de matières sèches amenées, il n'est pas possible d'amener des matières sèches par des conduites ordinaires dans un récipient à pression. Il faut d'abord les rendre pompables en formant un mélange ou une pâte. Jusqu'à présenta
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lorsqu'on voulait ou qu'on désirait introduire des ingrédients dans. un mélangeur continu à pression, on formait cette pâte ou on la pré-mélangeait en procédant par lots. Pour un travail continu, ce pré-mélange nécessite au moins deux mélangeurs travaillant par lots, que l'on utilise alternativement pour assurer un débit régulier vers le mélangeur continu. Cette disposition nécessite un équipement supplémentaire et habituellement des ouvriers supplémentaires.
La composition et/ou les caractéristiques ne sont que très rarement identiques pour le début et la fin d'un lot.
L'invention a pour but de procurer un procédé et un dispositif pour le mélange préalable continu, rapide (c'est-à-dire à haute intensité) et sous volume réduit, d'ingrédients humides et d'ingrédients secs. En utilisant un pré-mélangeur continu satisfai- sant, on supprime l'équipement et les ouvriers supplémentaires du procédé par lots. Le système continu a une capacité très élevée, mais comme il travaille sur un volume plus réduit que les systèmes par lots, on peut se contenter d'installations motrices moins puis- santes.
La difficulté principale qui s'opposait au développement ,le pré-mélangeurs réside dans le fait que les ingrédients secs ne sont¯pas mouillés et tendent de ce fait à former une pâte à grumeaux vu. un mélange pauvre. On a découvert que l'on peut obtenir un mé- Lange homogène d'ingrédients humides et secs en amenant une couche mince d'ingrédients secs entre deux couches d'ingrédients humides qui convergent l'une vers l'autre à vitesse élevée. Les ingrédients secs se mouillent ainsi entièrement et se mélangent facilement sans s'agglomérer en grumeaux indésirables.
L'invention a encore pour buts de : procurer un mélangeur qui crée ces deux couches d'ingrédients humides qui convergent l'une vers l'autre en un endroit où elles reçoivent et mouillent un mince courant d'ingrédients secs amenés par un dispositif de mesurage approprié; d'utiliser le rotor double, décrit plus loin, pour créer
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deux anneaux, rotatifs et tourbillonnants de fluide; ces anneaux dynamiques sont crées lorsqu'on certain niveau critique est maintenu (fig.3),le niveau requis étant évidemment obtenu en réglant l'ar- rivée des ingrédients en fonction de la vitesse d'évacuation du mélange de la cuve; de produire en continu un mélange homogène approprié qui puisse être pompé vers un mélangeur continu en particulier un mélangeur continu pressurisé.
Afin que l'invention soit bien comprise et facilement mise en pratique, on en donnera ci-après une description détaillée avec référence aux dessins annexés., dans lesquels : la fig. 1 est une vue en plan de la cuve de mélange et du rotor; la fig. 2 en est une coupe verticale,, suivant la ligne 2-2 de la fig. 1; la fig. 3 est une coupe verticale de l'appareil, montrant la circulation dynamique; la fig. 4 est une vue en plan de la cuve de mélange associée à un rotor modifié; la fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la fig. 4; la fig. 6 est une vue en plan d'une cuve de mélange associée à un autre rotor modifié; la fig. 7 est une coupe verticale suivant la ligne 7-7 de la fig. 6 ; et, la fig. 8 est une vue en plan d'un rotor modifié comportant des organes annulaires formés de segments.
La cinématique montrée sur la fig. 3 étant difficile à décrire, on utilisera le mot !!révolution!! pour décrire le mouvement circonférentiel autour de l'axe du rotor dans le sens de la flèche A. et le mot "rotation" pour décrire le mouvement de relation radial de part et d'autre de l'axe du rotor représenté par les flèches qui indiquent e sens du mouvement dans la cuve de mélange 10.
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La cuve 10 est supportée sur un sige 8 et comporte un rotor entraîné 12. Ce rotor se compose de deux organes 14 et 16 en forme de cônes tronqués espacés axialement l'un de loutre et montés sur l'arbre 22. Le cône 14 est renversé et placé sous le cône 16 dont il est espacé de manière que les bases des deux cônes soient tournées l'une vers l'autre. Sur les figs. 1 et 2, les cônes sont supportés par des rayons 18 et des entretoises 20,sur un arbre 22 entraîné par un dispositif non représenté. Les entretoises 20 peu- vent avoir la forme de palettes, sion le désire disposées comme représenté sur la fig. 1, par rapport au sens de rotation du rotor.
On a découvert qu'il est préférable d'incliner angulaire- ment le rotor 12 ou la cuve 10 corme représenté sur les figs..2 et 3.
Cette inclinaison tend à améliorer le mélange entre le haut et le bas de la cuve. Suivant les flèches à gauche sur la fig. 3, la matiè re est chassée vers le haut à partir de l'anneau de tourbillon R vers le tore de tourbillon D tandis qu'à droite, la matière est aspirée du tore D vers l'anneau R. Cette disposition est particu- lièrement avantageuse pour obtenir une uniformité dans la. préparation de mélanges très visqueux.
Le rotor agit sur un liquide corme suit : comme le montra la fig. 3, le liquide est maintenu à un certain niveau prédéterminé indiqué en B. Lorsque le liquide est maintenu au niveau requis et que le rotor est mis en rotation., il se crée un tourbillon V formant un tore dynamique D dans la partie supérieure de .la cuve et un anneau inférieur R qui tourne en sens contraire dans la partie in- férieure. L'anneau R est peu ou pas tourbillonnaire. Ainsi, des ingrédients secs F qui sont déversés dans le tourbillon V sont amenés au point P. De même, des ingrédients secs qui peuvent tomber sur le tore D sont entraînés vers le bas sur la surface de ce tore D pour aboutir au point P. Le tourbillon V sert également d'évent pour empêcher une cavitation.
Lors de l'incorporation initiale d'ingrédients secs dans un liquide, de l'air y est emprisonné. Sur des rotors
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qui comportent une zone de pression faible comme une hélice de navire, l'air s'accumule à la zone de basse pression de l'hélice et détruit ou réduit matériellement son efficacité. Dans les rotors de la présente invention, de telles zones de basse pression n'exis- tent pas. Cela étant, il n'y a pas de cavitation ni d'accumulation d'air autour du rotor. Comme la marche d.u rotor reste ainsi constante, letourbillon V reste constant. Les ingrédients secs peuvent donc être introduits dans le tourbillon V de façon continue, vers la surface convergente en P et l'air qui y adhère est rejeté du tourbillon V.
A partir du point P, les ingrédients secs F passent en couche mince entre les surfaces convergentes, et sont chassés radialement par la force centrifuge sur le tore D et sur l'anneau inférieur R vers le point Q.
En entrant en contact avec les deux surfaces, les ingré- dients secs F sont complètement mouillés, après quoi ils sont in- corporés dans le mélange.
Il est à remarquer sur la fig. 3, que le liquide tour- nant baigne continuellement les organes annulaires 14 et 16. Les ingrédients secs ajoutés ne peuvent pas entrer en contact avec ces organes. On a constaté que lorsque l'on utilise des rotors centrifu- ges qui se présentent sous forme d'un disque unique, les ingrédients secs montent momentanément et par intermittences sur la surface du rotor. Cela réduit l'efficacité et détruit le tourbillon. La chute d'efficacité est due, semble-t-il, à l'action lubrificatrice de la matière sèche sur la surface d.u rotor.
Le niveau de liquide prédéterminé auquel on se réfère, varie avec la viscosité des mélanges, mais pour des propriétés fixes données, un certain niveau de liquide peut être déterminé qui crée les courants dynamiques de fluide décrits.
Si le niveau de liquide est trop élevé par rapport au rotor, le tourbillon V se refermera pratiquement. Dans ce cas les ingrédients secs ne se mélangent pas facilement mais tendent à flotter à la surface du mélange.
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Si le niveau de liquide est trop bas par rapport au rotor, le tore D ne baignera pas le rotor convenablement. Les sur- faces convergentes de mouillage ne se formeront pas et les ingré- dients secs auront tendance à monter sur le rotor et à ne pas ' être incorporés dans le mélange.-
Lorsque, cependant le niveau de liquide est à la hauteur appropriée, et que la configuration cinématique de la fig. 3 est produite, les ingrédients liquides L peuvent être - introduits à vitesse constante du récipient 40 par la conduite 42 et la vanne de commande 44 dans la cuve 10. Les ingrédients secs F sont amenés par un appareil de mesurage approprié, désigné dans son ensemble par 30.
Ils passent dans le tourbillon V pour être amenés au point P où les couches extérieures du tore D et de l'anneau R convergent l'une vers l'autre pour mouiller les ingrédients secs F, qui se mélangent alors facilement aux ingrédients humides pendant leur rotation autour du tore D ou de l'anneau R. Le mélange est soutiré continuellement du fond de la cuve 10 par un orifice d'évacuation
24 comportant une vanne de commande 26 pour maintenir le liquide à son niveau requis.
On préfère utiliser ce mode de réglage du niveau du liqui- de. Il convient très bien pour le mélange continu. Cependant, il est clair que l'on ne règle pas la profondeur absolue du liquide mais plutôt la profondeur relative du rotor sous la surface du liquide.
Ainsi, le procédé cessera d'être continu si on relève légèrement l'arbre 22 et le rotor en ajoutant des ingrédients. Evidemment la matière mélangée qui se trouve sous le rotor ne sera soumise qu'à une action légère ou nulle, mais elle ne gênera pas la cinématique dans la zone supérieure active.
Une autre forme d'exécution de la présente invention est représentée sur les figs. 4 et 5. Sur la fig. 5, le rotor 112 est formé par des bagues annulaires 114 et 116 montées sur l'arbre
22 au moyen de rayons 118 et d'entretoises 120. Lorsque les deux bagues 114 et 116 sont mises en rotation dans un liquide de viscosité année, on peut obtenir la même configuration dynamique que celle
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représentée sur la fig. 3, si on règle la position du rotor à une certaine profondeur qui, tout en étant critique et spécifique pour une viscosité donnée, varie d'une viscosité à l'autre.
On a également découvert qu'il n'était pas nécessaire de monter des organes de rotor en forme de cône tronqué de manière que leurs bases soient tournées l'une vers l'autre. Cela étant, les organes 214 et 216 du rotor 212 représenté sur les figs. 6 et 7 sont espacés l'un de l'autre et leurs sonnets sont tournés l'un vers l'autre.
En comparant les formes d'exécutions de la fig. 7 et de la. fig. 2, on voit qu'il n'y a pas de différence fondamentale dans la disposition des cônes et cela est également vrai lorsqu'il.n'y a pas de structure conique ou que l'angle d'inclinaison est nul comme montré sur les figs. 4 et 5.
La présente invention concerne donc un procédé pour former deux surfaces de liquide convergentes'qui prennent en sandwich des ingrédients secs pour les mouiller et les mélanger en- suite facilement. Elle concerne également un appareil dans lequel un rotor qui exerce une action de pompage centrifuge crée une conformation dynamique des ingrédients fluides dans laquelle deux surfaces de liquide convergent l'une vers l'autre, le point de convergence étant ventilé, c'est-à-dire en communication avec l'atmosphère.
Ce résultat n'a jamais été obtenu dans aucun mélangeur connu. L'invention vise ainsi, entre autres, à procurer un appareil dans lequel des forces physiques peuvent être exercées sur un liquide pour produire les surfaces convergentes ventilées décrites ci-dessus. En outre, il importe également qu'il y ait une action de mélange après la convergence.
Sur la fig. 3, le mélange est obtenu en partie par l'im- pact du liquide contre les pa.rois du récipient en Q. De plus, le mouvement de rotation et de révolution imprimé par après au mélange provoque également le mélange des différents ingrédients, comme le fait le courant établi entre le tore supérieur D et
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l'anneau inférieur R.
Il y a lieu de remarquer, à propos de la fig. 3, que la conformation dynamique produite sur le mélange et montée par les flèches de circulation, peut être obtenue avec l'un quelconque des différents types de rotors représentés sur les dessins ou ayant une structure pratiquement semblable. On remarquera également que les rotors ont une particularité importante commune; ils sont en effet tous ajourés et les organes circulaires sont espacés l'un de l'autre d'une distance "a, Cette structùre et le mécanisme de commande de la profondeur constituent les particularités essentielles du rotor. En outre, le rotor travaillera mieux dans un récipient dont la grandeur ne dépasse pas deux fois le diamètre du rotor, spécialement pour les mélanges plus visqueux.
Il est important que les proportions du rotor soient raisonnables pour la mise en oeuvre de l'invention. Le rotor doit être suffisamment grand par rapport au récipient qui le contient.
Quoique l'on utilise de préférence un récipient à fond hémisphérique, comme représenté sur la fig. 3 qui montre la forme d'exécution préférée, le fond a délibérément été omis sur les figs. 5 et 7 parce que l'invention ne dépend pas, pour son exécution, de la forme du fond. Par exemple, un fond plat convient également, quoiqu' il y ait des zones inactives dans les coins éloignés du rotor et dans le mouvement de rotation du liquide créé par le rotor. En outre, la distance qui sépare les organes 14, 114 et 214 des or- ganes 16, 116 et 216 dépendra quelque peu du diamètre des jours ou ouvertures dans les organes. Ainsi, la distance "a" (figs. 5 et 7) est de préférence comprise entre 1/20 et 2/30 du diamètre du trou.
Le trou lui-même est de préférence grand, et son diamètre ne doit pas être inférieur à 1/30 du diamètre du rotor.
Pour mettre l'invention en oeuvre, il importe de pouvoir utiliser un rotor qui, lorsqu'il est submergé à la profondeur déterminable appropriée, exerce sur le liquide des forces centrifuges capables de produire les anneaux toriques D et R tandis que le
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rotor reste à tous moments masqué ou baigné dans le liquide des anneaux toriques. D'autres rotors, comme de simples disques, peuvent produire les anneaux toriques. Une hélice marine peut également pro- duire un tourbillon. Cependant, ces hélices ne sont pas masquées dans le liquide, ou si elles le sont, elle produisent une cavita- tion.
Par exemple, lorsqu'on utilise un disque simple, ledisque reste exposé. Des ingrédients secs introduits, entre le tore D et le disque, lubrifient le disque par intermittences et détruisent son efficacité pour un mélange continu. Avec une hélice marine, une cavitation se produit. L'air incorporé dans les ingrédients s'accumule dans la zone de basse pression pour détruire à nouveau Inefficacité du rotor. L'hélice marine ne présente pas non plus des surfaces convergentes. Lorsqu'on utilise un rotor double qui ne tend pas à produire une cavitation, le liquide recouvre chaque organe du rotor et empêche ainsi la matière sèche d'y adhérer.
Ainsi, son efficacité n'est pas détruite ou affectée soit par cet effet, soit par une accumulation d'air. De plus, le réglage de la profondeur du rotor dans le liquide crée le creux ouvert pour venti- ler le point P à la convergence des surfaces du liquide.
Il est à remarquer que l'on utilise des entretoises 20, 120 et 220 de section rectangulaire pour rigidifier l'ensemble .
Lorsque l'on utilise ces entretoises, il est préférable mais non indispensable de les disposer angulairement, comme représenté, @ par rapport au sens de rotation. Les rayons 18, 118 et 218 ainsi que les entreoises 20, 120 et 220 ne servent évidemment que comme support et tout autre mode de montage des organes du rotor rentre dans le cadre de l'invention.
Il est à remarquer également qu'une forme d'exécution préférée utilise un disque ou cône complètement annulaire, comme représenté sur les différentes formes d'exécution décritesci-dessus.
Cependant, on ne sort pas du cadre de l'Invention en utilisant des segments de ce disque ou cône, ainsi que le monLre la fig. 8, comme
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segments de rotor 314 (316i. De plus, des variations de vitesse entre les organes supérieurs et inférieurs sont permises.
On attribue le mélange rapide et homogène des ingré- dients humides et secs à l'action du rotor à double anneau dans une hauteur déterminée de liquide. Comme décrit plus haut, ce rotor exerce une force centrifuge sur le mélange pour le chasser vers l'extérieur entre les organes annulaires. Des ingrédients secs n'entrent ainsi jamais en contact avec ces organes et n'adhèrent pas ni ne s'accumulent sur ceux-ci. En plus de cette action centri- fuge qui provoque le mouillage des ingrédients secs, le rotor 12, 112 et 212 fait circuler le mélange circonférentiellement dans la cuve pour obtenir un mélange uniforme.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour mélanger des ingrédients secs et des ingrédients humides caractérisé en ce qu'on fait tourner un mélange d'ingrédients dans un sens pour créer un tourbillon naturel qui s'étend partiellement dans ce mélange et entraîne celui-ci radialement pour former deux surfaces du mélange d'ingrédients qui se déplacent rapidement et convergent l'une vers l'autre sous un angle aigu, et on ajoute au point de convergence de ces surfaces des ingrédients secs qui sont ainsi emprisonnés entre les surfaces convergentes qui se déplacent rapidement.
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The present invention relates generally to continuous mixing and more particularly to a process for the preliminary continuous mixing of wet and dry ingredients used in baking and the like. This process can also be used to mix other wet and dry substances, such as substances used in the plaster, cement, paint and chemical industry. The term “dry ingredients” is understood to mean the semi-solid ingredients as well as the solid and powder ingredients, such as, for example, fats for obtaining shortbread pastries and jellies.
Although recent developments in this technique have made it possible to measure the quantities of dry matter supplied, it is not possible to bring dry matter through ordinary pipes into a pressure vessel. They must first be made pumpable by forming a mixture or a paste. So far
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when you want or want to introduce ingredients into. a continuous pressure mixer, this paste was formed or it was premixed by proceeding in batches. For continuous work, this premix requires at least two mixers working in batches, which are used alternately to ensure an even flow to the continuous mixer. This arrangement requires additional equipment and usually additional workers.
The composition and / or the characteristics are only very rarely identical for the start and the end of a batch.
The object of the invention is to provide a process and a device for the continuous, rapid (that is to say at high intensity) and low volume premixing of wet ingredients and dry ingredients. By using a satisfactory continuous premixer, additional equipment and workers are eliminated from the batch process. The continuous system has a very high capacity, but since it works on a smaller volume than the batch systems, one can be satisfied with less powerful drive installations.
The main difficulty that opposed the development of the pre-mixers lies in the fact that the dry ingredients are not wet and therefore tend to form a lumps dough. a lean mixture. It has been found that a homogeneous mixture of wet and dry ingredients can be obtained by supplying a thin layer of dry ingredients between two layers of wet ingredients which converge towards each other at high speed. The dry ingredients thus become fully wet and mix easily without clumping into unwanted lumps.
A further object of the invention is to: provide a mixer which creates these two layers of wet ingredients which converge towards each other at a place where they receive and wet a thin stream of dry ingredients supplied by a device for appropriate measurement; to use the double rotor, described later, to create
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two rings, rotating and swirling of fluid; these dynamic rings are created when a certain critical level is maintained (fig.3), the required level obviously being obtained by regulating the arrival of the ingredients according to the speed of evacuation of the mixture from the tank; to continuously produce a suitable homogeneous mixture which can be pumped to a continuous mixer, in particular a pressurized continuous mixer.
In order for the invention to be fully understood and easily put into practice, a detailed description will be given below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a plan view of the mixing vessel and the rotor; fig. 2 is a vertical section thereof, along line 2-2 of FIG. 1; fig. 3 is a vertical section of the apparatus, showing the dynamic circulation; fig. 4 is a plan view of the mixing vessel associated with a modified rotor; fig. 5 is a vertical section taken along line 5-5 of FIG. 4; fig. 6 is a plan view of a mixing vessel associated with another modified rotor; fig. 7 is a vertical section taken along line 7-7 of FIG. 6; and, FIG. 8 is a plan view of a modified rotor comprising annular members formed of segments.
The kinematics shown in fig. 3 being difficult to describe, we will use the word !! revolution !! to describe the circumferential movement around the axis of the rotor in the direction of arrow A. and the word "rotation" to describe the radial relation movement on either side of the axis of the rotor represented by the arrows which indicate the direction of movement in the mixing tank 10.
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The vessel 10 is supported on a seat 8 and comprises a driven rotor 12. This rotor consists of two members 14 and 16 in the form of truncated cones spaced apart axially from one otter and mounted on the shaft 22. The cone 14 is inverted and placed under the cone 16 from which it is spaced so that the bases of the two cones are turned towards each other. In figs. 1 and 2, the cones are supported by spokes 18 and spacers 20, on a shaft 22 driven by a device not shown. The spacers 20 may be in the form of paddles, as desired arranged as shown in FIG. 1, relative to the direction of rotation of the rotor.
It has been found that it is preferable to angle the rotor 12 or the bowl 10 as shown in Figs. 2 and 3 at an angle.
This inclination tends to improve the mixing between the top and the bottom of the tank. Following the arrows on the left in fig. 3, the material is forced upwards from the tourbillon ring R towards the tourbillon torus D while on the right, the material is sucked from the torus D towards the ring R. This arrangement is particularly advantageous for obtaining uniformity in the. preparation of very viscous mixtures.
The rotor acts on a liquid as follows: as shown in fig. 3, the liquid is maintained at a certain predetermined level indicated in B. When the liquid is maintained at the required level and the rotor is rotated., A vortex V forms forming a dynamic torus D in the upper part of. the bowl and a lower ring R which turns in the opposite direction in the lower part. The ring R is little or no vortex. Thus, dry ingredients F which are poured into the vortex V are brought to point P. Likewise, dry ingredients which can fall on the torus D are drawn down on the surface of this torus D to end at point P. The vortex V also serves as a vent to prevent cavitation.
During the initial incorporation of dry ingredients into a liquid, air is trapped in it. On rotors
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which have a low pressure area like a ship's propeller, air collects at the low pressure area of the propeller and destroys or materially reduces its effectiveness. In the rotors of the present invention, such low pressure zones do not exist. However, there is no cavitation or accumulation of air around the rotor. As the rate of the rotor thus remains constant, the tourbillon V remains constant. The dry ingredients can therefore be introduced into the vortex V continuously, towards the converging surface at P and the air which adheres to it is expelled from the vortex V.
From point P, the dry ingredients F pass in a thin layer between the converging surfaces, and are driven radially by centrifugal force on the torus D and on the lower ring R towards point Q.
On coming into contact with both surfaces, the dry ingredients F are completely wetted, after which they are incorporated into the mixture.
It should be noted in fig. 3, that the rotating liquid continually bathes the annular members 14 and 16. The added dry ingredients cannot come into contact with these members. It has been found that when using centrifugal rotors which are in the form of a single disc, the dry ingredients rise momentarily and intermittently on the surface of the rotor. This reduces efficiency and destroys the vortex. The drop in efficiency is believed to be due to the lubricating action of the dry material on the surface of the rotor.
The predetermined liquid level referred to varies with the viscosity of the mixtures, but for given fixed properties a certain liquid level can be determined which creates the dynamic fluid streams described.
If the liquid level is too high relative to the rotor, the vortex V will practically close. In this case the dry ingredients do not mix easily but tend to float on the surface of the mixture.
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If the liquid level is too low relative to the rotor, the toroid D will not bathe the rotor properly. Convergent wetting surfaces will not form and dry ingredients will tend to get on the rotor and not be incorporated into the mixture.
When, however, the liquid level is at the appropriate height, and the kinematic configuration of FIG. 3 is produced, the liquid ingredients L can be introduced at constant speed from the container 40 through the line 42 and the control valve 44 into the tank 10. The dry ingredients F are brought by a suitable measuring device, designated as a whole by 30.
They pass through vortex V to be brought to point P where the outer layers of torus D and ring R converge towards each other to wet the dry ingredients F, which then mix easily with the wet ingredients during their rotation around the torus D or the ring R. The mixture is continuously withdrawn from the bottom of the tank 10 through an evacuation orifice
24 comprising a control valve 26 for maintaining the liquid at its required level.
It is preferred to use this method of adjusting the liquid level. It is very suitable for continuous mixing. However, it is clear that one is not adjusting the absolute depth of the liquid but rather the relative depth of the rotor below the surface of the liquid.
Thus, the process will cease to be continuous if the shaft 22 and the rotor are slightly raised while adding ingredients. Obviously the mixed material which is under the rotor will only be subjected to a slight or no action, but it will not hinder the kinematics in the upper active zone.
Another embodiment of the present invention is shown in figs. 4 and 5. In fig. 5, the rotor 112 is formed by annular rings 114 and 116 mounted on the shaft
22 by means of spokes 118 and spacers 120. When the two rings 114 and 116 are rotated in a liquid of viscosity year, the same dynamic configuration can be obtained as that of
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shown in fig. 3, if the position of the rotor is adjusted to a certain depth which, while being critical and specific for a given viscosity, varies from one viscosity to another.
It has also been found that it is not necessary to mount rotor members in the shape of a truncated cone so that their bases face each other. This being the case, the members 214 and 216 of the rotor 212 shown in FIGS. 6 and 7 are spaced from each other and their sonnets are turned towards each other.
By comparing the forms of executions in fig. 7 and the. fig. 2, it can be seen that there is no fundamental difference in the arrangement of the cones and this is also true when there is no conical structure or the tilt angle is zero as shown on figs. 4 and 5.
The present invention therefore relates to a process for forming two converging liquid surfaces which sandwich dry ingredients to wet them and then mix them easily. It also relates to an apparatus in which a rotor which exerts a centrifugal pumping action creates a dynamic conformation of the fluid ingredients in which two surfaces of liquid converge towards each other, the point of convergence being ventilated, i.e. - say in communication with the atmosphere.
This result has never been obtained in any known mixer. The invention thus aims, among other things, to provide an apparatus in which physical forces can be exerted on a liquid to produce the ventilated converging surfaces described above. In addition, it is also important that there is a mixing action after convergence.
In fig. 3, the mixture is obtained in part by the impact of the liquid against the walls of the container in Q. In addition, the rotational and revolving movement subsequently imparted to the mixture also causes the different ingredients to mix, such as does the current established between the upper torus D and
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the lower ring R.
It should be noted, with regard to fig. 3, that the dynamic conformation produced on the mixture and mounted by the circulation arrows, can be obtained with any of the different types of rotors shown in the drawings or having a substantially similar structure. It will also be noted that the rotors have an important common feature; they are in fact all perforated and the circular members are spaced from each other by a distance "a. This structure and the elevator control mechanism constitute the essential peculiarities of the rotor. In addition, the rotor will work better. in a container not exceeding twice the diameter of the rotor, especially for more viscous mixtures.
It is important that the proportions of the rotor are reasonable for the implementation of the invention. The rotor must be large enough in relation to the container which contains it.
Although a container with a hemispherical bottom is preferably used, as shown in FIG. 3 which shows the preferred embodiment, the background has been deliberately omitted in figs. 5 and 7 because the invention does not depend, for its execution, on the shape of the bottom. For example, a flat bottom is also suitable, although there are inactive areas in the far corners of the rotor and in the rotational movement of the liquid created by the rotor. In addition, the distance between members 14, 114 and 214 from members 16, 116 and 216 will depend somewhat on the diameter of the holes or openings in the organs. Thus, the distance "a" (figs. 5 and 7) is preferably between 1/20 and 2/30 of the diameter of the hole.
The hole itself is preferably large, and its diameter should not be less than 1/30 of the diameter of the rotor.
In order to implement the invention, it is important to be able to use a rotor which, when submerged to the suitable determinable depth, exerts centrifugal forces on the liquid capable of producing the O-rings D and R while the
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rotor remains masked or bathed in the liquid of the O-rings at all times. Other rotors, such as simple discs, can produce the O-rings. A marine propeller can also produce a vortex. However, these propellers are not masked in the liquid, or if they are, they produce cavitation.
For example, when using a single disc, the disc remains exposed. Dry ingredients introduced between the torus D and the disc lubricate the disc intermittently and destroy its effectiveness for continuous mixing. With a marine propeller, cavitation occurs. The air incorporated in the ingredients collects in the low pressure area to again destroy the ineffectiveness of the rotor. The marine propeller also does not have converging surfaces. When using a double rotor which does not tend to produce cavitation, the liquid covers each part of the rotor and thus prevents the dry material from adhering to it.
Thus, its effectiveness is not destroyed or affected either by this effect or by an accumulation of air. In addition, adjusting the depth of the rotor in the liquid creates the open trough to ventilate the point P at the convergence of the surfaces of the liquid.
It should be noted that spacers 20, 120 and 220 of rectangular section are used to stiffen the assembly.
When these spacers are used, it is preferable but not essential to arrange them angularly, as shown, with respect to the direction of rotation. The spokes 18, 118 and 218 as well as the spacers 20, 120 and 220 obviously only serve as a support and any other method of mounting the members of the rotor comes within the scope of the invention.
It should also be noted that a preferred embodiment uses a completely annular disc or cone, as shown in the various embodiments described above.
However, it is not outside the scope of the invention to use segments of this disc or cone, as shown in FIG. 8, like
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rotor segments 314 (316i. In addition, speed variations between the upper and lower members are permitted.
The rapid and homogeneous mixing of the wet and dry ingredients is attributed to the action of the double-ring rotor in a determined height of liquid. As described above, this rotor exerts a centrifugal force on the mixture to drive it outwards between the annular members. Dry ingredients thus never come into contact with these organs and do not adhere or accumulate on them. In addition to this centrifugal action which causes wetting of the dry ingredients, the rotor 12, 112 and 212 circulates the mixture circumferentially in the tank to obtain a uniform mixture.
CLAIMS.
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1.- Process for mixing dry ingredients and wet ingredients characterized in that a mixture of ingredients is rotated in one direction to create a natural swirl which partially extends in this mixture and drives it radially to form two surfaces of the mixture of ingredients which move rapidly and converge towards each other at an acute angle, and dry ingredients are added at the point of convergence of these surfaces which are thus trapped between the converging surfaces which move rapidly .