Procédé pour mélanger des matériaux solides granulaires et/ou poudreux
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
L'invention comprend un procédé pour mélanger des matériaux solides granulaires et/ou poudreux, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé pour mélanger des matériaux solides granulaires et/ou poudreux que comprend l'invention est caractérisé en ce que les matériaux sont dirigés dans un sens sensiblement vertical à travers au moins deux zones de mélange, dans chacune desquelles un gaz est injecté dans un plan transversal au sens du trajet des matériaux, le gaz étant injecté de façon à tourner dans des sens alternés dans des zones de mélange avoisinantes.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une chambre tubulaire sensiblement verticale destinée à recevoir à son extrémité supérieure les matériaux à mélanger, ladite chambre étant pourvue en au moins deux endroits espacés l'un de l'autre de moyens pour diriger un gaz dans la chambre, de telle façon qu'au début, le gaz a un mouvement rotatif dans la chambre, les moyens d'injection étant disposés de sorte que lorsque l'appareil fonctionne, le gaz tournera dans des sens alternés en des endroits avoisinants dans la chambre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention et une variante.
La fig. 1 est une vue latérale, partiellement en coupe, de ladite forme d'exécution constituant un appareil pour mélanger des matériaux solides poudreux.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes transversales d'une partie de l'appareil représenté à la fig. 1 sur les lignes II-II et III-III de la fig. 1 respectivement.
La fig. 4 est une vue latérale, partiellement en coupe, d'une variante de l'appareil représenté à la fig. 1.
Se référant maintenant aux fig. 1 à 3 du dessin, il y est représenté un appareil pour mélanger des matériaux solides poudreux comportant un tuyau vertical 1 formé de trois tronçons de tuyau 2, 3 et 4.
Le tronçon de tuyau supérieur 2 est vissé dans un chapeau 5 dans lequel un injecteur diffuseur 6 pour les matériaux à mélanger est dirigé tangentiellement et à un petit angle par rapport à l'horizontale. Une bride 7 est vissée sur l'extrémité inférieure du tron çon de tuyau supérieur 2, et une bride analogue 8 est vissée sur l'extrémité supérieure du tronçon de tuyau intermédiaire 3. Les brides 7 et 8 sont formées avec des évidements 9 et 10 entre lesquels de courts cylindres 11 et 12 sont maintenus. Le cylindre 12 constitue, en fait, un prolongement des tronçons de tuyau 2 et 3, et est pourvu de six trous espacés 14 à égale distance l'un de l'autre, percés dans celui-ci comme le montre la fig. 2.
Les trous 14 ont leurs axes tangents à un cercle dont le diamètre est d'environ deux tiers de celui du cylindre 12, et qui repose dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre 12. L'espace entre les brides 7 et 8 et les cylindres 1 1 et 12 est relié à une source d'air comprimé (non représentée) au moyen d'un court tuyau 15 traversant la bride 8.
De manière analogue, l'extrémité inférieure du tronçon de tuyau intermédiaire 3 porte une bride 7, tandis que l'extrémité supérieure du tronçon de tuyau inférieur 4 porte une bride 8, les brides renfermant entre elles des cylindres 1 1 et 16, le cylindre 16, comme c'est le cas pour le cylindre 12, étant pourvu de six trous 17 espacés à égale distance l'un de l'autre et dont les axes sont tangents à un cercle qui pré sente un diamètre d'environ deux tiers de celui du tuyau, et qui se trouve dans un plan perpendiculaire à l'axe du tuyau.
Les trous 14 dans le cylindre 12 sont pratiqués de telle façon que l'air injecté par ces trous dans le tuyau tournera dans le sens des aiguilles d'une montre (en regardant du dessus), tandis que les trous 17 dans le cylindre 16 sont pratiqués de telle façon que l'air injecté dans le tuyau tournera dans le sens inverse aux aiguilles d'une montre.
L'extrémité inférieure du tronçon de tuyau 4 est reliée à une trémie 18 d'un diamètre sensiblement plus grand que celui du tuyau. Deux sorties sont prévues dans la partie supérieure de la trémie, une de chaque côté du tuyau, et chaque sortie est pourvue d'un montage de filtre 19. La trémie 18 se rétrécit dans le sens descendant, et est fermée par une porte rotative 20 par laquelle les matériaux mélangés dans l'appareil peuvent être retirés.
Dans le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit, les matériaux à mélanger sont distribués par une trémie (non représentée) dans l'injec- teur diffuseur 6 qui les fait avancer tangentiellement et dans le sens inverse aux aiguilles d'une montre dans le tuyau 1. De l'air comprimé est injecté dans le tuyau par les deux anneaux de trous 14 et 17, et est injecté par les trous 14 de façon à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et par les trous 17 de façon à tourner dans le sens inverse aux aiguilles d'une montre.
Les matériaux injectés en vue de leur mélange tournent au début dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et tombent, en partie sous l'effet de la pesanteur et en partie par suite du mouvement descendant de l'air dans l'appareil, et pénètrent dans une zone de mélange formée par l'air injecté par les trous 14, les matériaux subissant un renversement graduel du sens de circulation à mesure qu'ils tombent. Les jets d'air sortant des trous 14 constituent une première zone de mélange. L'effet de tourbillon des jets d'air provoque une agitation intense et, par conséquent, un mélange des matériaux et amène ceux-ci à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre.
A mesure que les matériaux tombent plus loin, le sens de rotation se renverse graduellement et les matériaux sont de nouveau soumis à une agitation intense dans une deuxième zone de mélange formée par l'air introduit par les trous 17.
Après avoir quitté la deuxième zone de mélange, les matériaux tombent dans la trémie 18, où ils se déposent, et l'air en excédent s'échappe par les sorties dans la partie supérieure de la trémie, les montages de filtre 19 servant à retenir les fines particules qui, autrement, pourraient être portées hors de la trémie. Les matériaux mélangés sont retirés de la trémie par la porte rotative 20.
Se référant maintenant à la fig. 4 du dessin, il y est représenté une variante de l'appareil décrit en se référant aux fig. 1 à 3. Dans cette variante, un tuyau 22 est fileté aux deux extrémités et, à son extrémité supérieure, est relié à un injecteur diffuseur 23 comportant un tuyau d'admission en forme d'entonnoir 24, disposé pour déverser dans un tuyau en forme de venturi 25, la jonction entre les tuyaux 24 et 25 étant entourée par une chambre 26 dans laquelle de l'air comprimé peut être distribué par un tuyau 27.
A son extrémité inférieure, le tuyau 22 est vissé dans un tuyau 28 qui est relié à la trémie 18 ayant des sorties pourvues de montages de filtres 19 et d'une porte rotative 20.
Des brides 29 et 30 sont vissées sur l'extérieur du tuyau 22 et un cylindre 31 est soudé aux bords extérieurs des brides pour former une chambre 32 entourant le tuyau 22, la bride 30 étant pourvue d'un tuyau d'admission 33 raccordé à une source d'air comprimé (non représentée). Deux séries de six fentes 34 et 35 respectivement espacées à distance égale l'une de l'autre sont pratiquées dans le tuyau 22, les extrémités des fentes 34 d'une série étant espacées des extrémités des fentes 35 de l'autre série d'une distance environ égale au diamètre moyen du tuyau. Les axes des fentes sont tangents à un cercle dont le diamètre est d'environ deux tiers de celui du tuyau, et qui se trouve dans un plan perpendiculaire à l'axe du tuyau.
(Les coupes transversales du tuyau 22 dans les régions des fentes 34 et 35 sont analogues aux vues représentées sur les fig. 2 et 3 respectivement).
Dans le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit en se référant à la fig. 4, les matériaux à mélanger sont introduits dans le tuyau 24 et injectés dans le tuyau en forme de venturi 25 par de l'air comprimé provenant de la chambre 26. Le fonctionnement ultérieur de l'appareil est similaire à celui décrit en se référant aux fig. 1 à 3.
L'appareil décrit ci-dessus peut être employé pour une opération de mélange intermittente, mais un avantage de l'appareil réside en ce que l'opération de mélange peut être continue, les matériaux à mélanger étant introduits dans l'appareil au moyen d'alimentateurs à poids constant, et les matériaux mélangés étant retirés de façon continue de la trémie.
On se rendra compte que beaucoup de modifications de l'appareil sont possibles, et on peut employer divers moyens pour introduire les matériaux à mélanger dans le tuyau de mélange. En particulier, un bouchon d'air rotatif peut être employé lorsqu'on doit mélanger des matériaux gluants ou abrasifs.
Aussi, plus de deux séries d'anneaux à jets peuvent être formées, et l'admission de puissance dans ces anneaux peut être variée selon désir. En outre, la porte rotative au fond de la trémie peut être remplacée par une machine à ensachement, ou l'extrémité inférieure de la trémie peut être fermée par tout autre moyen.
I1 est à remarquer que les trous 14 et 17 ou les fentes 34 et 35 ne doivent pas nécessairement être disposés dans un plan horizontal, quoique ceci soit préférable pour faciliter la construction, mais peuvent être disposés dans un plan qui fait un angle par rapport à l'axe du tuyau de mélange et transversal à celui-ci. En outre, l'appareil peut être employé pour mélanger des matériaux qui s'oxyderaient dans l'air, en employant un gaz inerte tel que l'azote.
En utilisant l'appareil décrit en se référant aux fig. 1 à 3, dans lequel le tuyau avait un diamètre de 7,5 cm, on a préparé deux mélanges, employant dans chaque cas une puissance totale de 1,68 mètre cube d'air par minute à 7 kg/cm2 et une vitesse d'alimentation du mélange de 240kg par heure. Les mélanges étaient par poids les suivants: 1) 90 parties de talc en poudre et 10 parties
d'oxyde de fer naturel, et 2) 90 parties d'oxyde de fer naturel et 10 parties
d'oxyde de fer synthétique.
Dans les deux cas, un mélange intime des pingre' dients a été obtenu, et lorsque les mélanges ont été étalés sur une feuille de papier aucune trace de l'une ou de l'autre couleur ne furent obtenues. En outre, la vitesse d'alimentation du mélange pouvait être augmentée à 500 km par heure sans influencer l'efficacité du mélange.
L'appareil a également été employé pour fournir des mélanges intimes qui ne montrent aucune trace lors de l'étalage de 10 0/ par poids de noir acétylène et 90 90/o par poids de barytes, et des mélanges de 10 0/o de bleu thiocyanine et 90 /o de kaolin. En plus, on a obtenu des mélanges intimes de chrome citron et de blanc d'Espagne, ainsi que de chrome citron et de bleu d'outremer.
Quoiqu'il soit possible de réaliser un certain mélange de matériaux en utilisant seulement une série d'anneaux à jets, on a trouvé que le mélange n'est pas satisfaisant, mais lorsqu'on emploie deux séries d'anneaux à jets on réalise un mélange excellent et intime, et le mélange qui en résulte ne montre aucune trace lorsqu'il est étalé, par exemple au moyen d'une spatule ou d'une palette, sur une feuille de papier.
On se rendra compte que beaucoup de matériaux granulaires et/ou poudreux peuvent être mélangés de façon continue ou discontinue par l'appareil décrit, et on envisage même que de grosses particules pourraient être mélangées de façon satisfaisante avec de très fines particules, auquel cas les fines particules seront présentes principalement comme revêtement sur les grosses particules.
REVENDICATIONS
I. Procédé pour mélanger des matériaux solides granulaires et/ou poudreux, caractérisé en ce que les matériaux sont dirigés dans un sens sensiblement vertical à travers au moins deux zones de mélange, dans chacune desquelles un gaz est injecté dans un plan transversal au sens du trajet des matériaux, le gaz étant injecté de façon à tourner dans des sens alternés dans des zones de mélange avoisinantes.