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L'invention concerne un dispositif de mélange et d'homogénéistion en particulier pour la fabrication d'émulsions eau-huile. Elle fonctionne d'après le principe d'un injecteur ou d'une pompe à jet.
Les injecteurs ou pompes à jet servent à aspirer un milieu en utili- sant l'énergie d'écoulement d'un autre milieu. De tels dispositifs conviennent dans une certaine mesure pour mélanger des liquides. Mais s'il s'agit d'obtenir un mélange très homogène, dans lequel la grosseur des particules est rendue si fàible qu'il en résulte un mélange stable, comme c'est nécessaire pour l'homogé- néisation, les injecteurs et pompes à jet de construction ordinaire ne suffisent pas et il faut recourrir à d'autres dispositifs.
On a déjà équipé des diffuseurs de pompes à jet à l'aide de tôles de déviation pour obtenir une meilleure turbulence. Dans un autre dispositif connu, pour rendre plus énergique et plus fin le processus de mélange de l'élément qui s'écoule et de celui qui doit être mélangé on a pourvu deux corps tubulaires concentriques d'un grand nombre de petites ouvertures. Dans ces dispositifs on n'a prévu cependant aucune possibilité de modifier le débit et la proportion du mélange.
Dans un autre dispositif connu, une telle possibilité de réglage existe. Elle consiste en ce qu'on a prévu, dans des tubes enfilés l'un dans 1 autre, des fentes qu'on peut amener à se recouvrir plus ou moins. Dans ce mode de réglage il n'est cependant pas possible de maintenir constante la proportion du mélange.
Tous les dispositifs connus décrits jusqu'à présent présentent, par rapport au dispositif suivant l'invention, le défaut qu'il ne se produit pas un mélange très intime comme nécessaire pour la fabrication d'une émulsion, et qu'il ne se produit pas un réglage automatique de la proportion de mélange.
C'est pourquoi, dans un dispositif de mélange et d'homogénéiation,coventant particulièrement à la fabrication d'une émulsion huile-eau, on monte à la suite de l'ajutage produisant l'injection du liquide et l'aspiration du milieu à y mélanger, un diffuseur, et à la suite de celui-ci un dispositif d'homogénéisa- tion sous forme d'un mécanisme batteur rotatif. L'association de ces éléments en un seul dispositif résout le problème de produire un liquide homogène réglable dans sa composition suivant le but poursuivi.
Suivant un développement de l'invention, le diffuseur est muni d'un noyau fixe qui pénètre par une partie cylindrique dans l'alésage de l'ajutage et forme avec celui-ci un canal annulaire. Cette disposition fait disparaître la partie autrement libre du noyau du jet qui se précipite dans le diffuseur et qui ne se mélangerait pas bien avec le milieu aspiré. La partie cylindrique du noyau dans le diffuseur est pourvue d'une tête de guidage à nervures à l'aide desquelles elle est montée dans l'ajutage et qui laisse passage au milieu qui s'écoule.
Une particularité importante du dispositif suivant l'invention consis- te en ce qu'on peut régler la proportion des liquides à mélanger. Dans ce but, l'aju- tage est, suivant l'invention, agencé de manière à pouvoir être déplacé longitu- dinalement et pourvu d'un moyen de réglage de la tuyère annulaire servant à 1' aspiration.
De ce qui précède il résulte que le noyau du diffuseur a avantageu- sement une section transversale d'abord cylindrique puis comme le diffuseur, croissante dans le sens de l'écoulement, en sorte que la partie conique du noyau du diffuseur forme comme la paroi intérieur du'diffuseur un cône tronqué, d'allure à peu près identique. Pour améliorer la turbulence, la surface latérale de la partie de noyau du diffuseur qui va en s'élargissant est munie de nervures ou de rainures longitudinales et ou transversales.
Il s'est avéré que le mélange de liquides, pour la fabrication d'une
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émulsion durable, doit passer par un dispositif d'homogénéisation. Avantageuse- ment, la surface frappée dans le dispositif d'homogénéisation correspond à la section annulaire libre formée par la paroi intérieure du diffuseur et par la surface latérale du noyau du diffuseur. Le mélange de liquides qui sort de cet espace annulaire attaque, suivant l'invention, une roue motrice qui sert à entraî- ner le dispositif d'homogénéisation consistant en un mécanisme batteur rotatif.
Le diamètre moyen de la roue motrice correspond, dans un développement de l'inven- tion, à peu près au diamètre moyen extrême de la section annulaire. Pour lubrifier le dispositif d'homogénéisation, on a, suivant l'invention, mis les surfaces d'appui de la partie tournante du mécanisme rotatif en communication par des alésages avec la section transversale annulaire du diffuseur.
Un exemple de forme de réalisation de l'invention est représenté au dessin. Celui-ci montre une coupe longitudinale du dispositif d'homogénéisation où sont représentés, partie en élévation, l'ajutage avec son dispositif de réglage, le noyau du diffuseur et le mécanisme batteur avec sa roue motrice et le dispositif de conduite.
Dans l'enveloppe 1 se trouve l'alésage 2 pour l'entrée du liquide sous pression. 3 désigne l'ajutage. Celui-ci est alésé partiellement en direction longitudinale et pourvu en son milieu d'alésages transversaux 4 qui sont en communication avec l'espace annulaire 5 entourant l'ajutage. Dans l'extrémité antérieure de l'alésage longitùdinal 5a pénètre le noyau de diffuseur 6 avec sa partie cylindrique 7 ; il forme avec l'alésage 5a la tuyère annulaire 8. La partie cylindrique 7 porte à son extrémité antérieure une tête de guidage 29 en forme nervurée par laquelle le noyau de diffuseur 6 prend appui dans l'ajuta- ge.
A son extrémité antérieure l'ajutage 3 est tourné en cône en sorte qu'avec l1'embouchure 9 du diffuseur 10 il forme une tuyère annulaire 11. Celle-ci peut être changée par le déplacement longitudinal de l'ajutage 3 ce qui se fait au moyen de l'écrou 12 pourvu d'une échelle. La partie conique du noyau 6 du diffuseur peut être pourvue de rainures longitudinales 13 et de rainures trans- versales 14 pour augmenter la turbulence et réaliser un mélange plus complèt .
La section annulaire 15 autour du noyau du diffuseur s'ouvre sur la roue direc- trice 16. La roue de turbine 17 faite d'une pièce avec des croisillons batteurs 18 est montée de manière à pouvoir tourner sur l'arbre fixe 19. Pour rendre possible la lubrification du corps rotatif constituée de la roue de turbine et des croisillons batteurs, des: alésages 20, 21, 22 vont à 1',espace annulaire 23.
De là, l'émulsion se répartit sur les surfaces en mouvement relatif. Le capuchon 24 est pourvu de l'alésage 25.
Le mode de fonctionnement du dispositif est le suivant :
Le liquide sous pression est amené à l'appareil par l'alésage 2 et s'écoule par l'espace annulaire 5 à travers les alésages transversaux 4, l'alésage longitudinal 5a et le canal annulaire 8. Comme celui-ci a la section d'écoulement la plus petite de l'ensemble des moyens de guidage du milieu sous pression, c'est là que se présente la plus grande vitesse d'écoulement. Le liqui- de sous pression quitte donc le canal annulaire 8 à très grande vitesse. Ceci crée un vide dans l'espace 26, par lequel est aspiré, par l'alésage 27, le deuxième liquide à mélanger. Dans le canal annulaire 28 se réunissent le liquide sous pression et le liquide aspiré.
La proportion du mélange est modifiée du fait qu'on peut retrécir ou élargir la tuyère annulaire 11 par déplacement de l'ajutage 3 en direction longitudinale à l'aide de la vis de réglage 12. Par la section annulaire 15, le mélange s'écoule vers les aubes directrices 16 qui 1' amènent à la roue de turbine 17Celle - ci tourne sous l'action de l'énergie du courant et met ainsi en mouvement en même temps les croisillons batteurs par lesquels les gouttelettes liquides du mélange sont battues si finement qu'il en résulte un liquide homogène qui peut alors s'écouler par l'alésage 25.
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The invention relates to a mixing and homogenization device, in particular for the production of water-oil emulsions. It works on the principle of an injector or a jet pump.
Injectors or jet pumps serve to suck one medium by using the flow energy of another medium. Such devices are to some extent suitable for mixing liquids. But if it is a question of obtaining a very homogeneous mixture, in which the particle size is made so small that it results in a stable mixture, as is necessary for homogenization, the injectors and pumps jet of ordinary construction are not sufficient and it is necessary to resort to other devices.
Diffusers have already been fitted with jet pumps using deflection plates to obtain better turbulence. In another known device, in order to make the process of mixing the element which flows and that which is to be mixed more energetic and finer, two concentric tubular bodies have been provided with a large number of small openings. In these devices, however, no possibility has been provided of modifying the flow rate and the proportion of the mixture.
In another known device, such an adjustment possibility exists. It consists in that there is provided, in tubes threaded one into the other, slits which can be made to overlap more or less. In this adjustment mode, however, it is not possible to keep the proportion of the mixture constant.
All the known devices described so far have, compared with the device according to the invention, the defect that a very intimate mixing does not occur as necessary for the manufacture of an emulsion, and that it does not occur. not an automatic adjustment of the mixing ratio.
This is why, in a mixing and homogenization device, particularly suitable for the production of an oil-water emulsion, one goes up following the nozzle producing the injection of the liquid and the suction of the medium to mix therein, a diffuser, and following this a homogenization device in the form of a rotary mixer mechanism. The association of these elements in a single device solves the problem of producing a homogeneous liquid which can be adjusted in its composition according to the aim pursued.
According to a development of the invention, the diffuser is provided with a fixed core which penetrates through a cylindrical part into the bore of the nozzle and forms therewith an annular channel. This arrangement removes the otherwise free part of the jet core which rushes into the diffuser and which would not mix well with the aspirated medium. The cylindrical part of the core in the diffuser is provided with a ribbed guide head with the help of which it is mounted in the nozzle and which allows passage to the flowing medium.
An important feature of the device according to the invention consists in that the proportion of liquids to be mixed can be adjusted. For this purpose, the nozzle is, according to the invention, so arranged that it can be moved longitudinally and provided with means for adjusting the annular nozzle serving for the suction.
From the above it follows that the core of the diffuser advantageously has a cross section first cylindrical and then like the diffuser, increasing in the direction of flow, so that the conical part of the diffuser core forms like the wall inside the diffuser a truncated cone, almost identical in appearance. To improve turbulence, the side surface of the widening diffuser core portion is provided with longitudinal and or transverse ribs or grooves.
It turned out that the mixture of liquids, for the manufacture of a
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durable emulsion, must go through a homogenization device. Advantageously, the surface struck in the homogenization device corresponds to the free annular section formed by the interior wall of the diffuser and by the lateral surface of the core of the diffuser. The mixture of liquids which leaves this annular space attacks, according to the invention, a driving wheel which serves to drive the homogenization device consisting of a rotary beater mechanism.
The average diameter of the driving wheel corresponds, in a development of the invention, approximately to the extreme average diameter of the annular section. To lubricate the homogenization device, according to the invention, the bearing surfaces of the rotating part of the rotary mechanism have been placed in communication by bores with the annular cross section of the diffuser.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. This shows a longitudinal section of the homogenization device showing, partly in elevation, the nozzle with its adjusting device, the diffuser core and the beater mechanism with its driving wheel and the driving device.
In the casing 1 is the bore 2 for the entry of the pressurized liquid. 3 designates the nozzle. This is partially bored in the longitudinal direction and provided in its middle with transverse bores 4 which are in communication with the annular space 5 surrounding the nozzle. Into the anterior end of the longitudinal bore 5a penetrates the diffuser core 6 with its cylindrical part 7; with the bore 5a it forms the annular nozzle 8. The cylindrical part 7 carries at its front end a guide head 29 in ribbed form by which the diffuser core 6 bears in the nozzle.
At its front end, the nozzle 3 is turned into a cone so that with the mouth 9 of the diffuser 10 it forms an annular nozzle 11. This can be changed by the longitudinal displacement of the nozzle 3 which is done. by means of the nut 12 provided with a scale. The conical portion of the diffuser core 6 can be provided with longitudinal grooves 13 and transverse grooves 14 to increase turbulence and achieve more complete mixing.
The annular section 15 around the diffuser core opens onto the steering wheel 16. The turbine wheel 17, made in one piece with threshing spiders 18, is mounted so as to be able to rotate on the fixed shaft 19. For make possible the lubrication of the rotating body consisting of the turbine wheel and the beaters, the bores 20, 21, 22 go to 1 ', annular space 23.
From there, the emulsion is distributed over the surfaces in relative motion. The cap 24 is provided with the bore 25.
The operating mode of the device is as follows:
The pressurized liquid is brought to the apparatus through the bore 2 and flows through the annular space 5 through the transverse bores 4, the longitudinal bore 5a and the annular channel 8. As this has the cross section. the smallest flow rate of all the means for guiding the medium under pressure, this is where the highest flow speed occurs. The pressurized liquid therefore leaves the annular channel 8 at very high speed. This creates a vacuum in the space 26, through which is sucked, through the bore 27, the second liquid to be mixed. In the annular channel 28 meet the pressurized liquid and the sucked liquid.
The proportion of the mixture is modified by the fact that the annular nozzle 11 can be narrowed or widened by moving the nozzle 3 in the longitudinal direction using the adjusting screw 12. Through the annular section 15, the mixture s' flows towards the guide vanes 16 which bring it to the turbine wheel 17 This rotates under the action of the energy of the current and thus sets in motion at the same time the beaters by which the liquid droplets of the mixture are beaten if finely that a homogeneous liquid results which can then flow through the bore 25.