Appareil pour mélanger et émulsionner, à immerger dans la masse à traiter
L'objet de la présente invention est un appareil pour mélanger deux phases liquides, ou une phase solide et une phase liquide, de façon à obtenir une émulsion ou une suspension intimement mélangées.
Ledit appareil peut être, bien entendu, également utilisé dans le cas où l'une des phases est plus ou moins soluble dans l'autre.
On appellera dans la suite simplement matière les phases à mélanger ou à émulsionner.
L'invention concerne plus particulièrement un appareil à mélanger et à émulsionner qui peut être immergé dans la matière à traIter, caractérisé par le fait qu'il comprend un carter dont au moins la face interne est de forme tronconique, et au moins un organe rotatif centrifugeur à ailettes disposé dans le carter avec un jeu déterminé entre les ailettes et ladite face, les génératrices desdites ailettes étant parallèles à l'axe de rotation dudit organe, de façon à aspirer la matière axialement par l'ouverture circulaire la plus étroite du carter et à faire sortir cette matière entre des pales fixes radiales par l'ouverture la plus large dudit carter.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux variantes de l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en élévation de l'appareil dont la tête est suspendue dans une cuve contenant du liquide.
La fig. 2 représente une section selon 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 représente une section selon 3-3 de la fig. 4.
La fig. 4 représente une section selon 4-4 de la fig. 3.
Les fig. 5 et 6 correspondent respectivement aux fig. 3 et 4, elles représentent une tête de mélangeur qui peut être substituée à celle des fig. 1-4.
La fig. 5 représente une section par 5-5 de la fig. 6.
L'appareil représenté aux fig. 2-4 comporte un assemblage de pales 4 disposé à frottement dans la partie supérieure cylindrique d'un carter 5 et maintenu fixe axialement et verticalement par deux vis 6.
Le carter 5 présente une partie inférieure tronconique ouverte à son extrémité étroite, l'ouverture constituant l'orifice d'entrée de la tête du mélangeur.
L'assemblage de pales 4, qui se trouve dans l'orifice de sortie de l'appareil, comprend plusieurs pales 4' d'égale épaisseur s'étendant axialement. Deux pales 4" ou davantage, diamétralement opposées, présentent une partie plus épaisse destinée à recevoir sur le côté des vis 6, leur face supérieure comprend des trous filetés pour la fixation de montants ou de tiges 3 sur lesquels est montée une plaque déflectrice 11.
La partie centrale de l'assemblage de pales 4 constitue le palier lisse d'un arbre moteur 1 entrainant l'organe rotatif.
L'arbre 1 traverse l'assemblage de pales 4, un écrou 8 rend l'arbre solidaire de l'organe rotatif 7 qui comporte plusieurs ailettes 7' d'égale épaisseur, courbées vers l'arrière, c'est-à-dire en direction opposée à leur sens de rotation. Les pales 4' et 4" sont courbées en sens inverse c'est-à-dire vers l'avant. Les génératrices des ailettes 7' et des pales 4' et 4" sont parallèles à l'axe.
Comme indiqué sur la fig. 3, l'organe rotatif est tronconique, il est séparé du carter 5 et des pales 4' et 4" par un espace libre. Les ailettes se prolongent, à l'extrémité inférieure de l'organe rotatif 7, au-dessous de l'écrou 8 pour former des surfaces découvertes avec un centre ouvert, leur profil intérieur ayant la forme d'un tronc de cône de direction opposée à celui du profil extérieur principal de l'organe rotatif.
La tête du mélangeur, représentée sur la fig. 1, est reliée à un moteur électrique 16 par l'arbre 1 et par les montants ou tiges 3 de façon à constituer un tout. Les extrémités inférieures des tiges 3 filetées, sont vissées dans les trous des pales 4". L'arbre 1 est formé de deux tronçons reliés par un manchon fileté 14, on peut donc faire varier sa longueur et régler ainsi l'espace libre existant entre l'organe ro tatif7 et les pales4. Un contre-écrou 13 sert au même but et empêche la rotation de la partie inférieure de l'arbre par rapport à sa partie supérieure lorsque le mélangeur fonctionne. Les tiges 3 sont fixées par leurs extrémités supérieures à un plateau d'accouplement 15, chevillé au moteur 16. L'appareil est suspendu à une console 18 au moyen d'un câble 17 et d'un contrepoids 9.
Une plaque déflectrice 11, à face inférieure concave, montée de façon coulissante sur les tiges 3, peut être bloquée par un écrou à ailettes 12.
L'appareil est immergé dans la matière à mélanger se trouvant dans une cuve 10.
La rotation à grande vitesse de l'organe rotatif 7 entraîné par l'arbre 1, provoque l'aspiration de la matière entre les extrémités inférieures des ailettes 7, la matière, projetée par la force centrifuge contre la surface intérieure tronconique de la partie inférieure du carter 5, est forcée vers le haut entre les pales fixes 4' et la partie supérieure cylindrique du carter 5. Elle est soumise en chemin à une action de cisaillement considérable en raison du petit espace libre existant entre les bords supérieurs des ailettes 7 et les bords inférieurs des pales 4'.
Le mouvement rotatoire de la matière est ainsi stoppé et celle-ci est éjectée axialement, avec une grande force et sans tourbillon, à partir des pales fixes 4' entre la face inférieure concave de la plaque déflectrice 1 1 qui l'oblige à couler vers le bas, entre le carter 5 et la cuve 10 en un courant cylindrique pour être aspirée à nouveau dans la tête du mélangeur à travers l'orifice d'entrée à l'extrémité inférieure étroite du carter 5. La matière est soumise ainsi à un mouvement cyclique, vertical, continu.
La partie supérieure cylindrique du carter 5, coopérant avec les pales 4', guide le courant en direction axiale.
La tête représentée aux fig. 5 et 6 comporte des moyens permettant de régler l'espace libre existant entre l'organe rotatif 7 et les pales 4. A cet effet, l'assemblage de pales 4' comprend un anneau concentrique extérieur 4"' vissé dans un filetage femelle de la partie cylindrique du carter 5. Le carter peut être bloqué au moyen d'une vis 6' vissable dans une des encoches radiales de l'anneau. La rotation du carter 5 autour de l'assemblage de pales, permet de faire varier l'espace libre existant entre la face intérieure du carter et le profil extérieur de l'organe rotatif, tandis que l'espace libre entre l'organe rotatif et les pales 4 peut être modifié en desserrant le contre-écrou 13 et en faisant tourner les deux tronçons de l'arbre l'un par rapport à l'autre.
L'écoulement de la matière le long de la face intérieure tronconique du carter, par l'effet de la force centrifuge produite par l'organe rotatif 7, et l'action concomitante de cisaillement des bords supérieurs des ailettes 7 contre la face inférieure des pales 4, contribue de façon considérable à l'action émulsionnante de l'appareil mélangeur, lequel présente les avantages ci-après 1) L'air n'y est aucunement aspiré vers le bas à
partir de la surface du liquide.
2) Il n'y a pas formation de bulles en raison de la
forme de l'organe rotatif.
3) L'appareil est particulièrement efficace dans le
cas de matières denses.
4) I1 n'y a pas de cavitation même avec des matiè
res denses.
5) Le rendement mécanique est élevé.
Device for mixing and emulsifying, to be immersed in the mass to be treated
The object of the present invention is an apparatus for mixing two liquid phases, or a solid phase and a liquid phase, so as to obtain an intimately mixed emulsion or suspension.
Said apparatus can, of course, also be used in the case where one of the phases is more or less soluble in the other.
The phases to be mixed or emulsified will hereinafter be called simply material.
The invention relates more particularly to a mixing and emulsifying apparatus which can be immersed in the material to be treated, characterized in that it comprises a casing of which at least the internal face is of frustoconical shape, and at least one rotating member. finned centrifuge arranged in the casing with a determined clearance between the fins and said face, the generatrices of said fins being parallel to the axis of rotation of said member, so as to suck the material axially through the narrowest circular opening of the casing and in removing this material between radial fixed blades through the widest opening of said housing.
The drawing shows, by way of example, two variants of the object of the present invention.
Fig. 1 is an elevational view of the apparatus, the head of which is suspended in a tank containing liquid.
Fig. 2 shows a section along 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 shows a section along 3-3 of FIG. 4.
Fig. 4 shows a section along 4-4 of FIG. 3.
Figs. 5 and 6 correspond respectively to FIGS. 3 and 4, they represent a mixer head which can be substituted for that of FIGS. 1-4.
Fig. 5 shows a section through 5-5 of FIG. 6.
The apparatus shown in Figs. 2-4 comprises an assembly of blades 4 disposed in friction in the upper cylindrical part of a housing 5 and held fixed axially and vertically by two screws 6.
The housing 5 has a frustoconical lower part open at its narrow end, the opening constituting the inlet orifice of the head of the mixer.
The blade assembly 4, which is located in the outlet of the apparatus, comprises several blades 4 'of equal thickness extending axially. Two blades 4 "or more, diametrically opposed, have a thicker part intended to receive on the side of the screws 6, their upper face comprises threaded holes for fixing uprights or rods 3 on which is mounted a deflector plate 11.
The central part of the assembly of blades 4 constitutes the sliding bearing of a motor shaft 1 driving the rotary member.
The shaft 1 passes through the assembly of blades 4, a nut 8 makes the shaft integral with the rotary member 7 which comprises several fins 7 'of equal thickness, curved backwards, that is to say in the opposite direction to their direction of rotation. The blades 4 'and 4 "are curved in the opposite direction, that is to say forward. The generatrices of the fins 7' and of the blades 4 'and 4" are parallel to the axis.
As shown in fig. 3, the rotary member is frustoconical, it is separated from the housing 5 and the blades 4 'and 4 "by a free space. The fins extend, at the lower end of the rotary member 7, below the 'nut 8 to form exposed surfaces with an open center, their inner profile having the shape of a truncated cone of direction opposite to that of the main outer profile of the rotary member.
The mixer head, shown in fig. 1, is connected to an electric motor 16 by the shaft 1 and by the uprights or rods 3 so as to constitute a whole. The lower ends of the threaded rods 3 are screwed into the holes of the blades 4 ". The shaft 1 is formed of two sections connected by a threaded sleeve 14, it is therefore possible to vary its length and thus adjust the free space existing between the rotary member7 and the blades 4. A lock nut 13 serves the same purpose and prevents rotation of the lower part of the shaft relative to its upper part when the mixer is in operation. The rods 3 are fixed by their upper ends to a coupling plate 15, anchored to the motor 16. The device is suspended from a console 18 by means of a cable 17 and a counterweight 9.
A deflector plate 11, with a concave underside, slidably mounted on the rods 3, can be blocked by a wing nut 12.
The apparatus is immersed in the material to be mixed located in a tank 10.
The high speed rotation of the rotary member 7 driven by the shaft 1, causes the suction of the material between the lower ends of the fins 7, the material, thrown by the centrifugal force against the frustoconical inner surface of the lower part of the casing 5, is forced upwards between the fixed blades 4 'and the cylindrical upper part of the casing 5. It is subjected along the way to a considerable shearing action due to the small free space existing between the upper edges of the fins 7 and the lower edges of the blades 4 '.
The rotary movement of the material is thus stopped and it is ejected axially, with great force and without vortex, from the fixed blades 4 'between the concave lower face of the deflector plate 11 which forces it to flow towards down, between the casing 5 and the vessel 10 in a cylindrical stream to be sucked back into the mixer head through the inlet port at the narrow lower end of the casing 5. The material is thus subjected to a cyclic, vertical, continuous movement.
The cylindrical upper part of the housing 5, cooperating with the blades 4 ', guides the current in the axial direction.
The head shown in Figs. 5 and 6 comprises means making it possible to adjust the free space existing between the rotary member 7 and the blades 4. For this purpose, the assembly of blades 4 'comprises an outer concentric ring 4 "' screwed into a female thread of the cylindrical part of the casing 5. The casing can be locked by means of a screw 6 'which can be screwed into one of the radial notches of the ring. The rotation of the casing 5 around the blade assembly makes it possible to vary the speed. free space existing between the inner face of the housing and the outer profile of the rotary member, while the free space between the rotary member and the blades 4 can be changed by loosening the lock nut 13 and rotating the two sections of the tree relative to each other.
The flow of material along the frustoconical inner face of the housing, by the effect of the centrifugal force produced by the rotary member 7, and the concomitant action of shearing of the upper edges of the fins 7 against the underside of the blades 4, contributes considerably to the emulsifying action of the mixing device, which has the following advantages 1) The air is in no way sucked down there.
from the surface of the liquid.
2) There is no formation of bubbles due to the
shape of the rotating member.
3) The device is particularly effective in
dense material case.
4) There is no cavitation even with
dense res.
5) The mechanical efficiency is high.