WO2012098329A1 - Dispositif, installation et procede pour melanger des substances sous forme liquide et/ou pulverulente - Google Patents

Dispositif, installation et procede pour melanger des substances sous forme liquide et/ou pulverulente Download PDF

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WO2012098329A1
WO2012098329A1 PCT/FR2012/050099 FR2012050099W WO2012098329A1 WO 2012098329 A1 WO2012098329 A1 WO 2012098329A1 FR 2012050099 W FR2012050099 W FR 2012050099W WO 2012098329 A1 WO2012098329 A1 WO 2012098329A1
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WO
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mobile
shaft
substances
tank
movable
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Application number
PCT/FR2012/050099
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Rémy DE LA TOUR
Marc DAGUES
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Boccard
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/53—Mixing liquids with solids using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/808—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with stirrers driven from the bottom of the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
    • B01F27/812—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow the stirrers co-operating with surrounding stators, or with intermeshing stators, e.g. comprising slits, orifices or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/84—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with two or more stirrers rotating at different speeds or in opposite directions about the same axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/7181—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using fans or turbines

Definitions

  • the present invention relates to a device for mixing in a tank substances in liquid or powder form respectively. Furthermore, the present invention relates to a mixing plant comprising such a device. In addition, the present invention relates to a method for implementing such an installation.
  • the present invention finds application in the agro-food field, but also in the pharmaceutical or cosmetic fields, in particular for mixing a powder with a liquid.
  • a device according to the invention may for example be used to produce an emulsion from substances that are poor or not miscible.
  • a mixing plant of the prior art such as that described in EP0335096A2, generally comprises a tank where the substances are mixed and a device for mixing them.
  • This device comprises a stirring mobile bathed in the substances to be mixed and rotated by means of an actuator.
  • the mixing plant of EP0335096A2 comprises a pump for evacuating the tank and thus sucking a substance flowing in a pipe connected to the tank.
  • the subject of the invention is a device for mixing in a tank at least two substances that are respectively in liquid or powder form, the device comprising:
  • At least one suction pipe adapted to be connected to at least one source of at least one of said substances
  • a first mobile adapted to be rotated by an actuator, the first mobile having means for mixing the substances;
  • the device is characterized in that it further comprises a second mobile adapted to be rotated by the actuator about an axis common to the first mobile, the second mobile being provided, on a face opposite to the first mobile, of a plurality of blades arranged around the common axis, the or each suction duct and the blades being arranged so that the blades can achieve suction of at least one of said substances through the or each suction duct.
  • a device comprises two rotors, the first of which is equipped with means for mixing, in particular stirring and / or shearing, the substances, the second of which is equipped with blades on its opposite side to the first rotor. During the rotation of the second rotor, these blades generate a vacuum to suck the substance through the suction duct.
  • a device allows, while effectively mixing the substances, to suck one or more substances without having to evacuate the tank, which allows to introduce a substance to be mixed in a hot liquid already contained in the tank, without causing evaporation of the liquid.
  • the tank has dimensions and a reduced weight and its sealing can be provided relatively economically.
  • the introduction of the substance can be carried out even with a high liquid height in the tank, for example 10 m or more of water at 20 ° C.
  • the device further comprises: at least one shaft designed to cooperate with the actuator so as to rotate the second mobile; and a coupling member adapted to couple in rotation and to uncouple the first mobile and said at least one shaft;
  • the shaft or such coupling member selectively allows the first wheel to be rotated or stationary, while the second wheel rotates continuously with the shaft.
  • the device further comprises: a first shaft which is connected to the first mobile and which is designed to cooperate with the actuator so as to rotate the first mobile; and
  • a second shaft which is connected to the second mobile and which is designed to cooperate with the actuator so as to drive in rotation the second mobile.
  • first shaft and the second shaft are coaxial, the first shaft being disposed inside the second shaft, the first shaft being rotatably mounted around the second shaft, preferably via a bushing. guide.
  • the first shaft is movable relative to the second shaft in translation along the axis common to the first shaft and the second shaft.
  • the coupling member is a dog.
  • Such nested shafts form compact or compact means for rotating the first and second mobiles.
  • Such a member makes it possible to couple or uncouple the first mobile. Depending on the substances to be mixed, it is possible to uncouple the first mobile so as to release it from the actuator, in the case where the rotation of the second mobile is sufficient to effect the mixing or in the case where it is necessary to reduce the shear stresses exerted. on the mixture. Coupling the first and second shafts in translation simplifies the design and assembly of the seals between the rotating parts and the static parts of the device.
  • the device comprises a single shaft which is connected to the second mobile and which is designed to cooperate with the actuator so as to rotate the second mobile, and wherein the coupling member is a device clutch, preferably pneumatic energy, which is designed to cooperate with the second mobile so as to rotate the first mobile.
  • a device clutch preferably pneumatic energy
  • the device comprises a suction duct and a drain duct, the suction duct having a rectilinear section inclined obliquely on the axis common to the first shaft and the second shaft, the duct drain being disposed substantially symmetrically to the suction duct relative to the common axis.
  • such a drain conduit allows to evacuate the mixture.
  • such an arrangement of the suction duct and the drain duct makes it possible to limit the curvatures, and therefore the losses during the suction or evacuation of a substance.
  • a first ratio having: for numerator: the distance extending, perpendicularly to the common axis, between the outer surface of the outer shaft and a respective downstream orifice of the or each suction duct;
  • upstream and downstream refer to the direction of flow of a fluid in a pipe.
  • a second report having:
  • denominator the distance extending, parallel to the common axis, between a foot of a blade and the or each suction duct;
  • Such a second ratio induces a significant suction flow rate for most types of substances to be mixed.
  • the suction duct has a rectilinear section inclined obliquely on the common axis
  • the device comprises a drain conduit arranged substantially symmetrically to the suction duct relative to the common axis.
  • the number of blades is between 3 and 10.
  • the blades can ensure, on the one hand, a sufficient suction flow for most types of substances to mix and, on the other hand, contribute to the mixing of substances.
  • the device further comprises at least one valve arranged to selectively close a respective suction duct, the or each valve comprising a slider movable under the effect of a pneumatic power.
  • Such a pneumatically actuated valve performs simple and reliable maneuvers.
  • it is compatible with sanitary standards and with the specificity of the explosive atmospheres that generally apply to such devices.
  • the device further comprises two cages which are arranged to include respectively the first mobile and the second mobile and which have orifices suitable for the passage of substances.
  • each cage encloses the first mobile and the second mobile while allowing the substances pass and helping to mix them.
  • the second mobile is formed of an open wheel or a semi-open wheel.
  • the back plate of a semi-open wheel makes it possible to separate the flows of substances between the first mobile stage and the second mobile stage.
  • An open wheel allows the passage of a portion of the flow of substances from the floor of the second mobile to the first mobile.
  • the second mobile comprises a booster propeller.
  • a booster propeller makes it possible to increase the suction flow rate by the second volume of the substances to be introduced.
  • the positioning of a booster propeller cooperating with the second mobile also allows to maintain high performance for viscous products of the order of 1000 cp (centipoise).
  • the present application relates to an installation for mixing at least two substances respectively in liquid or powder form, the plant comprising a tank for containing said substances.
  • At least one pipe connected to a respective suction pipe so as to introduce into the tank at least one of said substances.
  • such an installation has a compact structure and efficient operation.
  • such an installation dispenses with heat and allows the substances to be mixed hot, regardless of the height of the tank.
  • the device is disposed in the region of the bottom of the tank in the service position.
  • the subject of the present invention is a method for implementing an installation as previously described, the method comprising the steps of:
  • introducing a substance such as a liquid into the tank for example through an introduction valve disposed on a portion of the tank opposite the device;
  • rotating the second mobile preferably at a rotational speed of between 600 rpm and 3000 rpm;
  • the second mobile is rotated while the first mobile is uncoupled from the actuator.
  • FIG. 1 is a sectional view of a portion of an installation according to the invention comprising a device according to a first embodiment of the invention, in a first configuration;
  • Figure 2 is an enlarged view of Detail II in Figure 1;
  • Figure 3 is a view similar to Figure 1, the device of Figure 1 in a second configuration
  • Figure 4 is a perspective view of a device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a sectional view, along plane V in FIG.
  • Figure 6 is a top view along the arrow VI in Figure 4, the device of Figure 4;
  • Figure 7 is an enlarged view of Detail VII in Figure 4.
  • FIG. 8 is a side view, along arrow VIII in FIG. 4, of the device of FIG. 4.
  • FIG. 1 illustrates a plant 1 for mixing at least two substances that are respectively in liquid or powder form, in order to obtain a homogeneous preparation.
  • the installation 1 comprises a tank 2 for containing these substances during their mixing.
  • the tank 2 may be made essentially of a stainless steel or of any material compatible with the substances to be mixed and it forms a chamber closed by a not shown lid.
  • the tank 2 can be maintained at atmospheric pressure, ie 1 bar, or subjected to a pressure of between -1 bar and 6 bar.
  • the installation 1 further comprises a pipe 3.1 connected downstream to the tank 2 to transport a substance to be introduced into the tank 2, as described below. Upstream, the pipe 3.1 is connected to a source 4.1 of a substance to be introduced into the tank 2.
  • the spring 4.1 may be formed by a tank of powder to be mixed with a liquid. introduced into the tank 2 by a suitable means such as an unrepresented inlet valve and positioned at the top of the tank 2.
  • the invention relates to a method which is used in particular to introduce the substances into the tank 2 and to mix them therein.
  • the device 10 is disposed in the region of the bottom 5 of the tank 2 in the service position as illustrated in Figures 1 and 2.
  • the device 10 comprises a first mobile 1 1 which is rotated about an axis Z by an actuator 1 2 which belongs to the installation 1.
  • the Z axis is vertical.
  • the first mobile 1 1 generally has an axisymmetric crown shape.
  • the first mobile 11 comprises blades 13 distributed around the Z axis.
  • the device 10 further comprises a peripheral cage 15.1 which forms with the blades 13 means for mixing the liquid and the powder.
  • the blades 1 3 make it possible in particular to subject the substances to shear stresses, which contribute to homogenize the mixture of the liquid and the powder.
  • the device 10 further comprises a second mobile 21 which is rotated by the actuator 1 2 and which generally has a shape of axisymmetric crown.
  • the actuator 12 is unique and common to the first mobile 11 and the second mobile 21.
  • the second mobile 21 comprises a plate 21.1 and is provided on a face 22 opposite the first mobile 11, several vanes 23 which are distributed around the Z axis and which project. on the plate 21.1.
  • the blades 23 extend projecting along the axis Z with respect to the face 22.
  • the second mobile 21 has substantially the shape of a semi-open wheel centrifugal pump.
  • the second mobile 21 comprises 5 blades.
  • the device 10 comprises a casing 14 which is static and which is fixed on the tank 2.
  • the casing 14 includes the first mobile 11 and the second mobile 21.
  • the casing 14 is integral with the peripheral cage 15.1 which has several orifices 15 and 16 distributed respectively around the first mobile 11 and the second mobile 21 to allow the passage of substances.
  • the device 10 comprises a suction duct 17.1 designed to be connected respectively to the duct 3.1, thus to the source 4.1.
  • the device 10 comprises a drain pipe 17.2 whose function is to allow the evacuation of the mixture through a pipe 3.2.
  • the suction duct 17.1 is rectilinear and obliquely inclined on the Z axis at an angle A17 of approximately 40 ° in the plane of FIG. 1.
  • the drain duct 17.2 is disposed substantially symmetrically with the suction duct 17.1. relative to the Z axis. Nevertheless, the suction and emptying ducts may occupy other relative positions, in particular according to their number.
  • the suction duct 17.1 and the drain duct 17.2 are cylindrical and machined partly in the casing 14.
  • the second mobile 21 is located closer along the Z axis of the downstream end. suction pipe 17.1 only from its upstream end. This geometry limits the pressure drop in the flow of substances through the suction pipe 17.1.
  • the vanes 23 are arranged with respect to the suction duct 17.1 so that the vanes 23, rotating about the Z axis, can suck the substances through the suction duct 17.1.
  • a first A / B ratio is less than 1, preferably less than or equal to 0.7.
  • the distance A extending, perpendicular to the Z axis, between the outer surface of the second shaft 26, which is external, and a downstream orifice 17.10 of the or each suction pipe 17.1; in the present application, the term "downstream orifice" designates a flow section located at or near the downstream end of the suction duct;
  • the distance B extending, perpendicular to the Z axis, between the external surface of the second shaft 26, which is external, and the largest diameter of the blades 23.
  • the first A / B ratio is about 0.8.
  • a second C / D ratio is greater than or equal to 0.3, preferably greater than 0.5.
  • the second C / D report has:
  • the second C / D ratio is about 0.4.
  • the blades 23 are sized to suck various substances of different densities and / or viscosities.
  • the rotation of the blades 23 generates a vacuum adapted to suck the substance through the suction pipe 17.1.
  • the downstream end of the suction duct 17.1, or downstream orifice 17.10 is placed, if possible, near the Z axis, that is to say close to the region where the negative pressure is greatest, which makes it possible to maximize the flow of the aspirated substance.
  • the rotation of the blades 23 helps to mix the substances, before the first mobile 11 completes their mixture.
  • the device 10 further comprises a first shaft 25 and a second shaft 26.
  • the first shaft 25 is connected to the first mobile 11 and is designed to cooperate with the actuator 12 so as to drive in rotation the first mobile 11.
  • the second tree 26 is linked to the second mobile 21 and he is designed to cooperate with the actuator 12 so as to rotate the second mobile 21.
  • the first shaft 25 and the second shaft 26 are coaxial. Due to their symmetry of revolution around the Z axis, the first mobile 1 1 is coaxial with the second mobile 21. In other words, the Z axis is an axis common to the first mobile 1 1 and the second mobile 21.
  • the first shaft 25 is disposed within the second shaft 26.
  • the second shaft 26 has a cylindrical housing complementary to the diameter of the first shaft 25, which forms a device 10 compact.
  • the first movable January 1 is rotatably mounted around the second shaft 26 by means of a guiding ring 27.
  • the guide ring 27 is integral in rotation with the second shaft 26 and is mounted free to rotate by report to the first mobile 1 1.
  • the actuator 12 is formed of an electric motor adapted to drive the first mobile 1 1 and the second mobile 21 at rotational speeds of between 600 rpm and 3000 rpm.
  • the rotation speed is determined according to the desired flow rate, the density and / or the viscosity of the substances to be sucked via the suction pipe 17.1.
  • the first shaft 25 is movable relative to the second shaft 26 in translation along the axis Z.
  • the first shaft 25 and the second shaft 26 are integral in rotation about the axis Z.
  • the first shaft 25 and the second shaft 26 are secured in rotation by a plurality of unrepresented keys which extend parallel to the axis Z.
  • the first shaft may comprise grooves parallel to the axis of rotation and distributed on its periphery, which cooperate in complementary form with grooves provided on the periphery of the second shaft.
  • the device 10 comprises a dog 28, which forms a coupling member for rotatably coupling and selectively disconnecting the first shaft 25 and the first mobile 11.
  • the first one 25 and the first mobile 11 can be engaged or disengaged by means of the clutch 28, according to a command transmitted to the installation 1.
  • the first shaft 25 In order to rotate the first shaft 25 and the first mobile 11, the first shaft 25 must be abutted in translation according to the Z28 arrow to engage the clutch 28 in a complementary housing 29 which is formed in the upper part of the first mobile 11. To uncouple the first shaft 25 and the first mobile 11, it is necessary to release the clutch 28 of the housing 29 by sliding the first shaft 25 of the second shaft 26 along the arrow Z28.
  • the device 10 further comprises two valves 18.1 and 18.2 which are arranged to selectively close the suction duct 17.1 and the drain duct 17.2.
  • Each valve 18.1 or 18.2 comprises a slider 19.1 or 19.2 which is movable in translation in a body 19.3 or 19.4 and under the effect of a pneumatic power.
  • each slide 19.1 or 19.2 forms a piston that can be selectively displaced by compressed air, between a position in which it closes the suction pipe 17.1 or the drain pipe 17.2 and a position in which it releases the suction pipe 17.1 or the drain pipe 17.2.
  • the suction duct 17.1 is closed by the valve 18.1, while the drain duct 17.2 is disengaged by the valve 18.2.
  • the installation 1 is therefore in phase of evacuation or emptying of the mixture produced.
  • the device 10 comprises a double mechanical seal 30 known per se.
  • the device comprises a bellows 33, which is mounted in abutment against the underside of the clutch 28 and which compresses when the first shaft 25 and the second shaft 26 are engaged.
  • a lip seal may be mounted between the first shaft 25 and the second shaft 26.
  • the device 10 is installed in the region of the bottom 5 of the tank 2 so that the Z axis is vertical.
  • the valve 18.1 is controlled in the open or closed position, successively, which allows to pass to the tank 2 or to stop the substance from the source 4.1, through the pipe 3.1 and the suction duct 17.1.
  • the aspiration of the substances is achieved by the rotation of the second mobile 21 driven by the actuator 12 about the Z axis via the second shaft 26.
  • the opening time of the valves 18.1 is one of the parameters determining the proportions of each substance in the mixture.
  • the initial mixing and agitation of the mixture are partially achieved by the rotation of the first mobile 11 driven by the actuator 12 around the Z axis via the first shaft 25.
  • the rotation of the second mobile 21 contributes to this agitation.
  • the substances present in the tank 2 are sucked by the top of the first mobile 11 in rotation, generally following flows symbolized by arrows 31.
  • the substances therefore penetrate substantially axially in a radially inner volume of the first mobile 11.
  • the substances emerge from the first mobile 11 radially in flows symbolized by arrows 32 and around the entire periphery of the first mobile 11.
  • the substances are subjected to shear stresses that contribute to homogenize the mixture.
  • valve 18.2 is controlled in the open position, in order to evacuate the contents of the tank 2 through the drain pipe 17.2 and the pipe 3.2.
  • the rotation of the second mobile 21 contributes to the evacuation of the contents of the tank 2.
  • FIGS. 4 to 8 illustrate an installation 101 and a device 110 similar to the installation 1 and the device 10, respectively.
  • the description of the device 10 given above may be transposed to the device 110, except for the particularities set out below. after.
  • An element of the device 110 similar or corresponding, in structure or function, to an element of the device 10 hereinafter has the same numerical reference increased by 100.
  • An installation 101, ducts 103.1 and 103.2, a source 104.1, a device 110, a first mobile 111 with blades 113, an actuator 112, a suction duct 117.1 and a drain duct 117.2, a downstream orifice are thus defined.
  • the device 110 differs from the device 10 because it comprises a single shaft 125.
  • the shaft 125 is rotated about the Z axis by the actuator 1 12.
  • the second mobile 121 is integral with the shaft 125.
  • the shaft 125 drives the second mobile 121 in rotation about the Z axis.
  • the device 1 10 differs from the device 10, because the coupling member is a clutch 128 to pneumatic energy, known per se, in the l? O of the clutch 28.
  • the clutch 128 allows coupling in rotation and of selectively disconnect the first mobile 1 1 1 to the shaft 1 25.
  • the shaft 125 drives the first mobile 1 1 1 in rotation about the axis Z.
  • the second mobile 121 rotates about the Z axis, while the first mobile 1 1 1 is stationary.
  • the device 1 1 0 also differs from the device 10, since it comprises a first peripheral cage 1 15.1 and a second peripheral cage 1 16.
  • the first peripheral cage 1 15.1 is similar to the peripheral cage 15.1, in particular because it has several orifices 1 5 for the passage of substances.
  • the second peripheral cage 1 16 has two stages each having several orifices 1 16.1 and 1 16.2.
  • the orifices 1 16.1 and 1 16.2 are distributed around the Z axis.
  • the liquid contained in the tank enters through the orifices 1 1 6.2 and it leaves, loaded with the substance possibly introduced by the suction pipe 1 1 7.1, via the orifices 1 16.1, according to a flow materialized by the arrows F Figures 4, 5 and 7, which facilitates the homogenization of the mixture of a liquid with said substance.
  • the device 1 10 still differs from the device 10, since it comprises g arn itures 130, to ensure the éta ch chity of the ale 1 25 with the clutch 1 28.
  • the device 1 10 still differs from the device 10, since the distances A, B and C and the height C materialized in Figure 7, differ from the distances A, B and C and the height C materialized in Figure 1.
  • the first A / B ratio and the second C / D ratio respect the limits defined above in relation to FIG.
  • the first A / B ratio is about 0.5.
  • the second C / D ratio is about 0.35.
  • the second mobile further comprises a booster propeller arranged around the shaft.
  • the second mobile is formed of either an open wheel.
  • the first mobile is sol idaire second mobile in service position.
  • the first mobile and the second mobile rotate.
  • Such a device is particularly reliable and has a small footprint, because it has no coupling member.
  • the liquid may be a liquid laden with powder particles, which is also known as "slurry".
  • the peripheral cage enclosing the second mobile has two orifices:
  • a first orifice is at a lower level, in the axis formed by the second mobile and the suction valve, and it allows the passage of the liquid contained in the tank and its mixing with the powder sucked through the suction valve.
  • a second port is positioned at the upper level and deametratively opposite the first port.
  • an isation channel fixed to the level of this second orifice makes it possible to collect the mixture in order to convey it in a pipe coming out of the tank and reentering in the upper part of the tank.
  • said pipe is equipped, in its external part, with a static mixer in ligne and or with a measurement system to control the concentration of the substance introduced or the characteristics of the mixture.

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  • Dispersion Chemistry (AREA)
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Abstract

Ce dispositif (10) comprend un conduit d'aspiration (17.1) raccordé à une source (4.1) d'une substance à mélanger, et un premier mobile (11) tournant pour assurer le mélange. Le dispositif (10) comprend en outre un deuxième mobile (21) tournant qui est pourvu, sur une face (22) opposée au premier mobile (11 ), de plusieurs aubes (23). Le conduit d'aspiration (17.1) et les aubes (23) sont agencés de sorte que les aubes (23) puissent aspirer la substance à travers le conduit d'aspiration (17.1).

Description

DISPOSITIF, INSTALLATION ET PROCEDE POUR MELANGER DES SUBSTANCES SOUS FORME LIQUIDE ET/OU PULVERULENTE
La présente invention concerne un dispositif pour mélanger dans une cuve des substances se présentant respectivement sous forme liquide ou pulvérulente. Par ailleurs, la présente invention concerne une installation de mélange comprenant un tel dispositif. De plus, la présente invention concerne un procédé pour mettre en œuvre une telle installation.
La présente invention trouve application dans le domaine agro- alimentaire, mais aussi dans les domaines pharmaceutique ou cosmétique, en particulier pour mélanger une poudre à un liquide. Un dispositif conforme à l'invention peut par exemple être mis en œuvre pour réaliser une émulsion à partir de substances peu ou pas miscibles.
Une installation de mélange de l'art antérieur, telle que celle décrite dans EP0335096A2, comprend généralement une cuve où sont mélangées les substances et un dispositif pour les mélanger. Ce dispositif comporte un mobile d'agitation baignant dans les substances à mélanger et entraîné en rotation au moyen d'un actionneur. L'installation de mélange de EP0335096A2 comprend une pompe pour faire le vide dans la cuve et ainsi aspirer une substance circulant dans une canalisation raccordée à la cuve.
Cependant, une telle installation est complexe à réaliser et à mettre en œuvre, car la cuve doit être dimensionnée pour résister au vide. En outre, elle nécessite des équipements encombrants et coûteux pour faire le vide dans la cuve. De plus, l'étanchéité de la cuve et des organes connexes est difficile à réaliser. En outre, une telle installation présente des limites physiques, notamment la hauteur de liquide dans la cuve et la température du liquide dans la cuve, qui rendent impossible l'introduction des substances dans la cuve. En outre, une telle installation est difficile à mettre en œuvre, car, si le vide est trop important, les substances pulvérulentes risquent de traverser le produit liquide sans y être retenues, puis d'être aspirées dans la conduite de la pompe à vide ou d'être projetées sur la paroi supérieure humide de la cuve et y adhérer. Ainsi, la substance pulvérulente est en partie perdue, car elle n'entre pas dans la formulation du produit final. En outre, le nettoyage des parois supérieures de la cuve est difficile à réaliser.
Un objet de la présente invention est de résoudre, en tout ou partie, les problèmes mentionnés ci-avant. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif, pour mélanger dans une cuve au moins deux substances se présentant respectivement sous forme liquide ou pulvérulente, le dispositif comprenant :
au moins un conduit d'aspiration conçu pour être raccordé à au moins une source d'au moins une desdites substances ;
un premier mobile conçu pour être entraîné en rotation par un actionneur, le premier mobile comportant des moyens pour mélanger les substances ;
Le dispositif se caractérise en ce qu'il comprend en outre un deuxième mobile conçu pour être entraîné en rotation par l'actionneur autour d'un axe commun au premier mobile, le deuxième mobile étant pourvu, sur une face opposée au premier mobile, de plusieurs aubes disposées autour de l'axe commun, le ou chaque conduit d'aspiration et les aubes étant agencés de sorte que les aubes puissent réaliser l'aspiration d'au moins une desdites substances à travers le ou chaque conduit d'aspiration.
En d'autres termes, un dispositif conforme à l'invention comprend deux rotors, dont le prem ier est équ ipé de moyens pour mélanger, en particulier agiter et/ou cisailler, les substances, et dont le deuxième est équipé d'aubes sur sa face opposée au premier rotor. Lors de la rotation du deuxième rotor, ces aubes génèrent une dépression permettant d'aspirer la substance à travers le conduit d'aspiration.
Ainsi, un dispositif conforme à l'invention permet, tout en mélangeant efficacement les substances, d'aspirer une ou plusieurs substances sans avoir à faire le vide dans la cuve, ce qui permet d'introduire une substance à mélanger dans un liquide chaud déjà contenu dans la cuve, sans provoquer d'évaporation du liquide. De plus, n'étant pas soumise au vide, la cuve a des dimensions et un poids réduit et son étanchéité peut être assurée de façon relativement économique. En outre, l'introduction de la substance peut être réalisée y compris avec une grande hauteur de liquide dans la cuve, par exemple 10 m ou plus d'eau à 20°C.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre : au moins un arbre conçu pour coopérer avec l'actionneur de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile ; et un organe d'accouplement adapté pour accoupler en rotation et pour désaccoupler le premier mobile et ledit au moins un arbre ;
Ainsi, l e ou ch aq ue arbre et un tel organe d'accouplement permettent sélectivement de faire tourner ou de laisser à l'arrêt le premier mobile, alors que le deuxième mobile tourne en permanence avec l'arbre.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre : un premier arbre qui est lié au premier mobile et qui est conçu pour coopérer avec l'actionneur de façon à entraîner en rotation le premier mobile ; et
- un deuxième arbre qui est lié au deuxième mobile et qui est conçu pour coopérer avec l'actionneur de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile.
De plus, le premier arbre et le deuxième arbre sont coaxiaux, le premier arbre étant disposé à l'intérieur du deuxième arbre, le premier mobile étant monté libre en rotation autour du deuxième arbre, de préférence par l'intermédiaire d'une bague de guidage. Le premier arbre est mobile par rapport au deuxième arbre en translation suivant l'axe commun au premier arbre et au deuxième arbre. L'organe d'accouplement est un crabot.
Ainsi, de tels arbres emboîtés forment des moyens compacts ou peu encombrants pour entraîner en rotation les premier et deuxième mobiles. Un tel organe permet d'accoupler ou de désaccoupler le premier mobile. En fonction des substances à mélanger, on peut désaccoupler le premier mobile de façon à le libérer de l'actionneur, dans le cas où la rotation du deuxième mobile suffit à effectuer le mélange ou dans le cas où il faut réduire les contraintes de cisaillement exercées sur le mélange. L'accouplement des premier et deuxième arbres en translation simplifie la conception et l'assemblage des garnitures d'étanchéité entre les parties tournantes et les parties statiques du dispositif.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un seul arbre qui est lié au deuxième mobile et qui est conçu pour coopérer avec l'actionneur de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile, et dans lequel l'organe d'accouplement est un dispositif d'embrayage, de préférence à énergie pneumatique, qui est conçu pour coopérer avec le deuxième mobile de façon à entraîner en rotation le premier mobile. Ainsi, un tel dispositif permet d'entraîner en rotation les deux mobiles au moyen d'une structure simple à un seul arbre.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un conduit d'aspiration et un conduit de vidange, le conduit d'aspiration présentant un tronçon rectiligne et incliné de façon oblique sur l'axe commun au premier arbre et au deuxième arbre, le conduit de vidange étant disposé sensiblement symétriquement au conduit d'aspiration par rapport à l'axe commun.
Ainsi, un tel conduit de vidange permet d'évacuer le mélange. De plus, un tel agencement du conduit d'aspiration et du conduit de vidange permet de limiter les courbures, donc les pertes de charges au cours de l'aspiration ou de l'évacuation d'une substance.
Selon un mode de réalisation, un premier rapport ayant : pour numérateur : la distance s'étendant, perpendiculairement à l'axe commun, entre la surface extérieure de l'arbre externe et un orifice aval respectif du ou de chaque conduit d'aspiration ;
po u r d é n o m i n a te u r : I a distance s'étendant, perpendiculairement à l'axe commun, entre la surface extérieure de l'arbre externe et le plus grand diamètre des aubes ;
est inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,7. Ainsi, un tel premier rapport induit un débit d'aspiration significatif pour la plupart des types de substances à mélanger.
Dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » font référence au sens d'écoulement d'un fluide dans une canalisation.
Selon un mode de réalisation, un deuxième rapport ayant :
- pou r nu mérateu r : la hauteur des aubes mesurée parallèlement à l'axe commun ;
pour dénominateur : la distance s'étendant, parallèlement à l'axe commun, entre un pied d'une aube et le ou chaque conduit d'aspiration ;
est supérieur ou égal à 0,3, de préférence supérieur à 0,5.
Ai ns i , u n tel deuxième rapport induit un débit d'aspiration significatif pour la plupart des types de substances à mélanger.
Selon un mode de réalisation, le conduit d'aspiration présente un tronçon rectiligne et incliné de façon oblique sur l'axe commun, et le dispositif comprend un conduit de vidange disposé sensiblement symétriquement au conduit d'aspiration par rapport à l'axe commun.
Ainsi, une telle disposition du conduit d'aspiration génère des pertes de charge faibles, et un tel conduit de vidange permet l'évacuation du mélange à travers une canalisation, en générant des pertes de charge faibles.
Selon un mode de réal isation, le nombre d'aubes est compris entre 3 et 10.
Ainsi, les aubes peuvent assurer, d'une part, un débit d'aspiration suffisant pour la plupart des types de substances à mélanger et, d'autre part, contribuer au mélange des substances.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins une vanne agencée pour obturer sélectivement un conduit d'aspiration respectif, la ou chaque vanne comprenant un coulisseau mobile sous l'effet d'une puissance pneumatique.
Ainsi, une telle vanne à actionnement pneumatique réalise de manœuvres simples et fiables. De plus, elle est compatible avec les normes sanitaires et avec l a d irective su r l es atmosph ères explosi bles qui s'appliquent généralement à de tels dispositifs.
Selon un mode de réal isation, le dispositif comprend en outre deux cages qui sont agencées pour englober respectivement le premier mobile et le deuxième mobile et qui présentent des orifices adaptés pour le passage des substances.
Ainsi, chaque cage enserre le premier mobile et le deuxième mobile tout en laissant passer les su bstances et en contribuant à les mélanger.
Selon un mode de réalisation, le deuxième mobile est formé d'une roue ouverte ou d'une roue semi-ouverte.
Ainsi, la plaque arrière d'une roue semi-ouverte permet de réaliser une séparation des flux de substances entre l'étage du premier mobile et l'étage du deuxième mobile. Une roue ouverte permet le passage d'une partie du flux de substances depuis l'étage du deuxième mobile vers le premier mobile.
Selon un mode de réalisation, le deuxième mobile comporte une hélice de gavage. Ainsi, une telle hélice de gavage permet d'augmenter le débit d'aspiration pa r l e deuxième mobi l e des substances à introd u ire . Le positionnement d'une hélice de gavage coopérant avec le deuxième mobile permet également de conserver des performances élevées pour des produits visqueux de l'ordre de 1000 cp (centipoises).
Par ailleurs, la présente demande a pour objet une installation, pour mélanger au moins deux substances se présentant respectivement sous forme l iquide ou pulvérulente, l'installation comprenant une cuve pour contenir lesdites substances.
L'installation se caractérise en ce qu'elle comprend :
un dispositif tel que précédemment exposé ;
un actionneur conçu pour entraîner en rotation le premier mobile et le deuxième mobile ; et
au moins une canalisation raccordée à un conduit d'aspiration respectif de façon à introduire dans la cuve au moins l'une desdites substances.
Ainsi, une telle installation présente une structure compacte et un fonctionnement performant. En particulier, une telle installation dispense de fa i re l e v id e et elle permet de mélanger les substances à chaud, indépendamment de la hauteur de la cuve.
Selon un mode de réalisation, le dispositif est disposé dans la région du fond de la cuve en position de service.
Par ailleurs, la présente invention a pour objet un procédé, pour mettre en œuvre une installation telle que précédemment exposée, le procédé comprenant les étapes :
introduire une substance telle qu'un liquide dans la cuve, par exemple à travers une vanne d'introduction disposée sur une partie de la cuve opposée au dispositif ;
entraîner en rotation le deuxième mobile, de préférence à une vitesse de rotation comprise entre 600 tours/minute et 3000 tours/minute ;
introduire au moins une substance dans la cuve au travers du ou de chaque conduit d'aspiration ; et entraîner en rotation le premier mobile de façon à mélanger lesdites substances, de préférence à une vitesse de rotation comprise entre 600 tours/minute et 3000 tours/minute.
Ainsi, u n tel procédé permet d 'effectuer l'introduction et le mélange des substances dans la cuve.
Selon un mode de réalisation, le deuxième mobile est entraîné en rotation alors que le premier mobile est désaccouplé de l'actionneur.
Ainsi, on peut séparer la phase d'introduction des substances dans la cuve de la phase consistant à mélanger, en particulier à agiter et/ou à cisailler ces substances.
La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, qui est donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et qui est faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'une installation conforme à l'invention comprenant un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, dans une première configuration ;
la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1 ;
la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 , du dispositif de la figure 1 dans une deuxième configuration ;
la figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est une vue en coupe, suivant le plan V à la figure
4, du dispositif de la figure 4 ;
la figure 6 est une vue de dessus, suivant la flèche VI à la figure 4, du dispositif de la figure 4 ;
la figure 7 est une vue à plus grande échelle du détail VII à la figure 4 ; et
la figure 8 est une vue de côté, suivant la flèche VIII à la figure 4, du dispositif de la figure 4. La figure 1 illustre une installation 1 pour mélanger au moins deux substances se présentant respectivement sous forme liquide ou pulvérulente, dans le but d'obtenir une préparation homogène. L'installation 1 comprend une cuve 2 pour conten ir ces substances lors de leur mélange. La cuve 2 peut être réalisée essentiellement en un acier inoxydable ou en tout matériau compatible avec les substances à mélanger et elle forme une enceinte fermée par un couvercle non représenté. En fonction des applications, la cuve 2 peut être maintenue à la pression atmosphérique, soi t 1 bar, ou soumise à une pression comprise entre -1 bar et 6 bar.
L'installation 1 comprend en outre une canalisation 3.1 raccordée en aval à l a cuve 2 pou r transporter une substance à introduire dans la cuve 2, com me cela est décrit ci-après. En amont, la canalisation 3.1 est rel iée à une source 4.1 d'u ne substance à introdu ire dans la cuve 2. Par exem ple, la sou rce 4.1 peut être formée par u n réservoir de poudre à mélanger avec un l iq u ide introdu it dans la cuve 2 par un moyen adéquat comme une vanne d'introduction non représentée et positionnée au sommet de la cuve 2.
L' i n sta l l at io n 1 com pre nd a u ss i u n d is pos itif 1 0 qui sert notamment à introduire les substances dans la cuve 2 et à les y mélanger. Le dispositif 10 est disposé dans la région du fond 5 de la cuve 2 dans la position de service telle qu'illustrée aux figures 1 et 2.
Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif 10 comprend un prem ier mobile 1 1 qu i est entraîné en rotation autour d'un axe Z par un actionneur 1 2 qui appartient à l'installation 1 . En position de service, l'axe Z est vertical . Le premier mobile 1 1 a globalement une forme de couronne axisymétrique. Le prem ier mobile 1 1 comporte des pales 13 distribuées autour de l'axe Z.
Le dispositif 10 comprend en outre une cage périphérique 15.1 qui forme avec les pales 13 des moyens pour mélanger le l iquide et la poudre. Les pales 1 3 permettent notamment de soumettre les substances à des contraintes de cisaillement, lesquelles contribuent à homogénéiser le mélange du liquide et de la poudre.
Le dispositif 10 comprend en outre un deuxième mobile 21 qui est entraîné en rotation par l'actionneur 1 2 et qu i a globalement une forme de couronne axisymétrique. Dans l'exemple des figures, l'actionneur 12 est unique et commun au premier mobile 11 et au deuxième mobile 21.
Comme le montre la figure 2, le deuxième mobile 21 comprend une plaque 21.1 et il est pourvu, sur une face 22 opposée au premier mobile 11 , de plusieurs aubes 23 qui sont distribuées autour de l'axe Z et qui s'étendent en saillie sur la plaque 21.1. Les aubes 23 s'étendent en saillie suivant l'axe Z par rapport à la face 22. Ainsi, le deuxième mobile 21 a sensiblement la forme d'une roue semi-ouverte de pompe centrifuge. Dans l'exemple des figures, le deuxième mobile 21 comporte 5 aubes.
Le dispositif 10 comprend un carter 14 qui est statique et qui est fixé sur la cuve 2. Le carter 14 englobe le premier mobile 11 et le deuxième mobile 21. Le carter 14 est solidaire de la cage périphérique 15.1 qui présente plusieurs orifices 15 et 16 distribués respectivement autour du premier mobile 11 et du deuxième mobile 21 pour permettre le passage des substances.
Le dispositif 10 comprend un conduit d'aspiration 17.1 conçu pour être raccordé respectivement à la canalisation 3.1, donc à la source 4.1. En outre, le dispositif 10 comprend un conduit de vidange 17.2 qui a pour fonction de permettre l'évacuation du mélange à travers une canalisation 3.2.
Le conduit d'aspiration 17.1 est rectiligne et incliné de façon oblique sur l'axe Z suivant un angle A17 d'environ 40° dans le plan de la figure 1. Le conduit de vidange 17.2 est disposé sensiblement symétriquement au conduit d'aspiration 17.1 par rapport à l'axe Z. Néanmoins, les conduits d'aspiration et de vidange peuvent occuper d'autres positions relatives, notamment en fonction de leur nombre.
Dans l'exemple des figures, le conduit d'aspiration 17.1 et le conduit de vidange 17.2 sont cylindriques et usinés en partie dans le carter 14. Le deuxième mobile 21 est situé plus près, suivant l'axe Z, de l'extrémité aval du conduit d'aspiration 17.1 que de son extrémité amont. Cette géométrie limite les pertes de charge dans l'écoulement des substances à travers le conduit d'aspiration 17.1.
Les aubes 23 sont agencées par rapport au conduit d'aspiration 17.1 de sorte que les aubes 23, en rotation autour de l'axe Z, puissent aspirer les substances à travers le conduit d'aspiration 17.1. A cet effet, un premier rapport A/B est inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,7. Le premier rapport AB a :
pour numérateur : la distance A s'étendant, perpendiculairement à l'axe Z, entre la surface extérieure du deuxième arbre 26, qui est externe, et un orifice aval 17.10 du ou de chaque conduit d'aspiration 17.1 ; dans la présente demande, le terme « orifice aval » désigne une section débitante située à ou près de l'extrémité aval du conduit d'aspiration ;
pour dénominateur : la distance B s'étendant, perpendiculairement à l'axe Z, entre la surface extérieure du deuxième arbre 26, qui est externe, et le plus grand diamètre des aubes 23.
Dans l'exemple des figures 1 à 3, le premier rapport A/B est d'environ 0,8.
De plus, un deuxième rapport C/D est supérieur ou égal à 0,3, de préférence supérieur à 0,5. Le deuxième rapport C/D a :
pour numérateur : la hauteur C des aubes 23 mesurée parallèlement à l'axe Z ;
pour dénominateur : la distance D s'étendant, parallèlement à l'axe Z, entre un pied d'une aube 23 et le ou chaque conduit d'aspiration 17.1.
Dans l'exemple des figures 1 à 3, le deuxième rapport C/D est d'environ 0,4.
Avec de tels premier A/B et deuxième C/D rapports, les aubes 23 sont dimensionnées pour aspirer diverses substances de densités et/ou de viscosités différentes. Ainsi, la rotation des aubes 23 génère une dépression propre à aspirer la substance à travers le conduit d'aspiration 17.1. L'extrémité aval du conduit d'aspiration 17.1 , ou orifice aval 17.10, est placée si possible près de l'axe Z, c'est-à-dire près de la région où la dépression est la plus forte, ce qui permet de maximiser le débit de la substance aspirée.
De plus, la rotation des aubes 23 contribue à mélanger les substances, avant que le premier mobile 11 ne parachève leur mélange.
Le dispositif 10 comprend en outre un premier arbre 25 et un deuxième arbre 26. Le premier arbre 25 est lié au premier mobile 11 et il est conçu pour coopérer avec l'actionneur 12 de façon à entraîner en rotation le premier mobile 11. Le deuxième arbre 26 est lié au deuxième mobile 21 et il est conçu pour coopérer avec l'actionneur 12 de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile 21 .
Le premier arbre 25 et le deuxième arbre 26 sont coaxiaux. En raison de leur symétrie de révolution autour de l'axe Z, le premier mobile 1 1 est coaxial au deuxième mobile 21 . En d'autres termes, l'axe Z est un axe commun au premier mobile 1 1 et au deuxième mobile 21 .
Le prem ier arbre 25 est disposé à l'intérieur du deuxième arbre 26. A cet effet, le deuxième arbre 26 présente un logement cylindrique com pl émenta i re au d ia m ètre d u prem ier a rbre 25, ce qui forme un dispositif 10 compact. Le premier mobile 1 1 est monté libre en rotation autour du deuxième arbre 26 par l'interméd iaire d'une bague de gu idage 27. La bague de guidage 27 est solidaire en rotation du deuxième arbre 26 et elle est montée libre en rotation par rapport au premier mobile 1 1 .
L'actionneur 12 est formé d'un moteur électrique adapté pour entraîner le premier mobile 1 1 et le deuxième mobile 21 à des vitesses de rotation comprises entre 600 tours/minute et 3000 tours/minute. La vitesse de rotation est déterminée en fonction du débit souhaité, de la densité et/ou de la viscosité des substances à aspirer via le conduit d'aspiration 17.1 .
Comme le montre la figure 3, le premier arbre 25 est mobile par rapport au deuxième arbre 26 en translation suivant l'axe Z. Le premier arbre 25 et le deuxième arbre 26 sont solidaires en rotation autour de l'axe Z. A cet effet, le premier arbre 25 et le deuxième arbre 26 sont solidarisés en rotation par une pluralité de clavettes non représentées qui s'étendent parallèlement à l'axe Z. Alternativement, le premier arbre peut comporter des cannelures parallèles à l'axe de rotation et réparties sur sa périphérie, qui coopèrent par complémentarité de formes avec des rainures ménagées sur la périphérie du deuxième arbre.
En outre, le d ispositif 1 0 comprend un crabot 28, qui forme un organe d'accouplement pou r accoupler en rotation et pour désaccoupler sélectivement le premier arbre 25 et le premier mobile 1 1 . En d'autres termes, l e prem ier a rbre 25 et le premier mobile 1 1 peuvent être embrayés ou débrayés au moyen du crabot 28, en fonction d'une commande transmise à l'installation 1 .
Pou r accou pl er en rotation le prem ier arbre 25 et l e premier mobile 1 1 , il faut aba isser le prem ier arbre 25 en translation suivant la flèche Z28 jusqu'à engager le crabot 28 dans un logement complémentaire 29 qui est ménagé dans la partie supérieure du premier mobile 11. Pour désaccoupler le premier arbre 25 et le premier mobile 11 , il faut dégager le crabot 28 du logement 29 en coulissant le premier arbre 25 du deuxième arbre 26 suivant la flèche Z28.
Par ailleurs, le dispositif 10 comprend en outre deux vannes 18.1 et 18.2 qui sont agencées pour obturer sélectivement le conduit d'aspiration 17.1 et le conduit de vidange 17.2. Chaque vanne 18.1 ou 18.2 comprend un coulisseau 19.1 ou 19.2 qui est mobile en translation dans un corps 19.3 ou 19.4 et sous l'effet d'une puissance pneumatique.
En d'autres termes, chaque coulisseau 19.1 ou 19.2 forme un piston qui peut être sélectivement déplacé par de l'air comprimé, entre une position dans laquelle il obture le conduit d'aspiration 17.1 ou le conduit de vidange 17.2 et une position dans laquelle il dégage le conduit d'aspiration 17.1 ou le conduit de vidange 17.2. Dans l'exemple des figures, le conduit d'aspiration 17.1 est obturé par la vanne 18.1 , tandis que le conduit de vidange 17.2 est dégagé par la vanne 18.2. L'installation 1 se trouve donc en phase d'évacuation ou de vidange du mélange réalisé.
Pour assurer l'étanchéité entre le deuxième arbre 26 et le carter 14, le dispositif 10 comprend une garniture mécanique double 30 connue en soi.
Pour assurer l'étanchéité entre le premier arbre 25 et le deuxième arbre 26, le dispositif comprend un soufflet 33, qui est monté en appui contre la face inférieure du crabot 28 et qui se comprime lorsque le premier arbre 25 et le deuxième arbre 26 sont embrayés. Alternativement, un joint à lèvre peut être monté entre le premier arbre 25 et le deuxième arbre 26.
En fonctionnement, le dispositif 10 est installé dans la région du fond 5 de la cuve 2 de sorte que l'axe Z est vertical. Suivant un procédé conforme à l'invention, la vanne 18.1 est commandée en position ouverte ou fermée, successivement, ce qui permet de laisser passer jusqu'à la cuve 2 ou de stopper la substance provenant de la source 4.1, à travers la canalisation 3.1 et le conduit d'aspiration 17.1.
L'aspiration des substances est réalisée par la rotation du deuxième mobile 21 entraîné par l'actionneur 12 autour de l'axe Z via le deuxième arbre 26. La durée d'ouverture de la vannes 18.1 est l'un des paramètres déterminant les proportions de chaque substance dans le mélange.
Le mélange initial et l'agitation du mélange sont réalisés partiellement par la rotation du premier mobile 11 entraîné par l'actionneur 12 autour de l'axe Z via le premier arbre 25. La rotation du deuxième mobile 21 contribue à cette agitation.
Comme le montre la figure 2, les substances présentes dans la cuve 2 sont aspirées par le dessus du premier mobile 11 en rotation, globalement suivant des flux symbolisés par des flèches 31. Les substances pénètrent donc sensiblement axialement dans un volume radialement intérieur du premier mobile 11.
Puis, les substances ressortent du premier mobile 11 radialement suivant des flux symbolisés par des flèches 32 et sur tout le pourtour du premier mobile 11. Dans le premier mobile 11, les substances sont soumises à des contraintes de cisaillement qui contribuent à homogénéiser le mélange.
Suivant un procédé conforme à l'invention, la vanne 18.2 est commandée en position ouverte, afin d'évacuer le contenu de la cuve 2 à travers le conduit de vidange 17.2 et la canalisation 3.2. La rotation du deuxième mobile 21 contribue à l'évacuation du contenu de la cuve 2.
Les figures 4 à 8 illustrent une installation 101 et un dispositif 110 similaires respectivement à l'installation 1 et au dispositif 10. La description du dispositif 10 donnée ci-avant peut être transposée au dispositif 110, à l'exception des particularités énoncées ci-après. Un élément du dispositif 110 semblable ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un élément du dispositif 10 porte ci-après la même référence numérique augmentée de 100.
On définit ainsi une installation 101, des canalisations 103.1 et 103.2, une source 104.1, un dispositif 110, un premier mobile 111 avec des pales 113, un actionneur 112, un conduit d'aspiration 117.1 et un conduit de vidange 117.2, un orifice aval 117.10, un deuxième mobile 121, une plaque 121.1, une face 122 et des aubes 123.
Le dispositif 110 diffère du dispositif 10, car il comprend un seul arbre 125. L'arbre 125 est entraîné en rotation autour de l'axe Z par l'actionneur 1 12. Le deuxième mobile 121 est solidaire de l'arbre 125. L'arbre 125 entraîne le deuxième mobile 121 en rotation autour de l'axe Z.
De plus, le dispositif 1 10 diffère du dispositif 10, car l'organe d'accouplement est un embrayage 128 à énergie pneumatique, connu en soi, au l ieu du crabot 28. L'embrayage 128 permet d'accoupler en rotation et de désaccoupler sélectivement le premier mobile 1 1 1 à l'arbre 1 25. Lorsqu'ils sont accouplés, l'arbre 125 entraîne le premier mobile 1 1 1 en rotation autour de l'axe Z. Lorsqu'ils sont désaccouplés, seul le deuxième mobile 121 tourne autour de l'axe Z, tandis que le premier mobile 1 1 1 est immobile.
Le dispositif 1 1 0 diffère aussi du dispositif 10, car il comprend une première cage périphérique 1 15.1 et une deuxième cage périphérique 1 16. La première cage périphérique 1 15.1 est semblable à la cage périphérique 15.1 , notamment car el le présente plusieurs orifices 1 5 pour le passage des substances. La deuxième cage périphérique 1 16 présente deux étages ayant chacun plusieurs orifices 1 16.1 et 1 16.2. Les orifices 1 16.1 et 1 16.2 sont répartis autour de l'axe Z.
En service, le liquide contenu dans la cuve pénètre par les orifices 1 1 6.2 et il ressort, chargé de la substance éventuellement introduite par le conduit d'aspiration 1 1 7.1 , via les orifices 1 16.1 , suivant un flux matérialisé par les flèches F aux figures 4, 5 et 7, ce qui facilite l'homogénéisation du mélange d'un liquide avec ladite substance.
Le dispositif 1 10 diffère encore du dispositif 10, car il comprend d es g arn itures 130, pour assurer l ' éta n ch é ité d e l 'a rbre 1 25 avec l'embrayage 1 28.
En outre, le dispositif 1 10 diffère encore du dispositif 10, car les distances A, B et C et la hauteur C matérialisées à la figure 7, diffèrent des distances A, B et C et la hauteur C matérialisées à la figure 1 . Cependant, le premier rapport A/B et le deuxième rapport C/D respectent les limites définies ci-avant en relation avec la figure 1 . Dans l'exemple des figures 4 à 7, le premier rapport A/B est d'environ 0,5. Dans l'exemple des figures 4 à 7, le deuxième rapport C/D est d'environ 0,35.
Selon d'autres modes de réalisation de l'invention non représentés, pris isolément ou selon toute combinaison techniquement admissible : Le deuxième mobile comporte en outre une hélice de gavage agencée autour de l'arbre.
Au l ieu d'u ne roue sem i-ouverte, le deuxième mobile est formé soit d'une roue ouverte.
Le prem ier mobile est sol idaire du deuxième mobile en position de service. Ainsi, lorsque l'arbre tourne, le premier mobile et le deuxième mobile tournent. Un tel dispositif est particulièrement fiable et il a un encombrement réduit, car il ne comporte pas d'organe d'accouplement.
Le liquide peut être un liquide chargé de particules de poudre, qui est également connu sous la dénomination anglaise de « slurry ».
La cage périphérique enserrant le deuxième mobile présente deux orifices : Un premier orifice est à un n iveau inférieur, d a n s l ' axe form é pa r l e deuxième mobile et la vanne d'aspiration, et il permet le passage du liquide contenu dans la cuve et son mélange avec la poudre aspirée via la vanne d'aspiration. Un deuxième orifice est positionné au niveau supérieu r et d iamétra lement opposé au premier orifice. Avantageusement, une canal isation fixée au n iveau de ce deuxième orifice permet de collecter le mélange afin de le véhiculer dans une conduite sortant de la cuve et réentrant dans la partie supérieure de la cuve. Avantageusement, ladite conduite est équipée, dans sa partie externe, d'un mélangeur statiq ue en l igne et ou d ' u n i nstru ment de mesu re pour contrôler la concentration de la substance introduite ou des caractéristiques du mélange.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10; 110), pour mélanger dans une cuve (2) au moins deux substances se présentant respectivement sous forme liquide ou pulvérulente, le dispositif (10 ; 110) comprenant :
- au moins un conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) conçu pour être raccordé à au moins une source (4.1 ; 104.1) d'au moins une desdites substances ;
un premier mobile (11 ; 111) conçu pour être entraîné en rotation par un actionneur (12 ; 112), le premier mobile (11 ; 111) comportant des moyens pour mélanger les substances ;
le dispositif (10 ; 110) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un deuxième mobile (21 ; 121) conçu pour être entraîné en rotation par l'actionneur (12 ; 112) autour d'un axe commun (Z) au premier mobile (11 ), le deuxième mobile (21 ; 121) étant pourvu, sur une face (22 ; 122) opposée au premier mobile (11 ; 111 ), de plusieurs aubes (23 ; 123) disposées autour de l'axe commun (Z), le ou chaque conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) et les aubes (23 ; 123) étant agencés de sorte que les aubes (23 ; 123) puissent réaliser l'aspiration d'au moins une desdites substances à travers le ou chaque conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1).
2. Dispositif (10 ; 110) selon la revendication 1, comprenant en outre :
au moins un arbre (25; 125) conçu pour coopérer avec l'actionneur (12 ; 112) de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile (21 ; 121) ; et
- un organe d'accouplement adapté pour accoupler en rotation et pour désaccoupler le premier mobile (11 ; 111 ) et ledit au moins un arbre (25 ; 125).
3. Dispositif (10) selon la revendication 2, comprenant : un premier arbre (25) qui est lié au premier mobile (11 ) et qui est conçu pour coopérer avec l'actionneur (12) de façon à entraîner en rotation le premier mobile (11) ; et un deuxième arbre (26) qui est lié au deuxième mobile (21) et qui est conçu pour coopérer avec l'actionneur (12) de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile (21) ;
dans lequel le premier arbre (25) et le deuxième arbre (26) sont coaxiaux, le premier arbre (25) étant disposé à l'intérieur du deuxième arbre (26), le premier mobile (11) étant monté libre en rotation autour du deuxième arbre (26), de préférence par l'intermédiaire d'une bague de guidage (27) ;
dans lequel le premier arbre (25) est mobile par rapport au deuxième arbre (26) en translation suivant l'axe commun (Z) au premier arbre (25) et au deuxième arbre (26) ;
et dans lequel l'organe d'accouplement est un crabot (28).
4. Dispositif (110) selon la revendication 2, comprenant un seul arbre (125) qui est lié au deuxième mobile (121) et qui est conçu pour coopérer avec l'actionneur (112) de façon à entraîner en rotation le deuxième mobile (121), et dans lequel l'organe d'accouplement est un dispositif d'embrayage (128), de préférence à énergie pneumatique, qui est conçu pour coopérer avec le deuxième mobile (121) de façon à entraîner en rotation le premier mobile (111).
5. Dispositif (10 ; 110) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel un premier rapport ayant :
po u r numérateur : la d istance (A) s'étendant, perpendiculairement à l'axe commun (Z), entre la surface extérieure de l'arbre externe (26 ; 126) et un orifice aval respectif (17.10 ; 117.10) du ou de chaque conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) ;
pour dénominateur : la distance (B) s'étendant, perpendiculairement à l'axe commun (Z), entre la surface extérieure de l'arbre externe (26 ; 126) et le plus grand diamètre des aubes (23 ; 123) ;
est inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,7.
6. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un deuxième rapport ayant : pour numérateur : la hauteur (C) des aubes (23 ; 123) mesurée parallèlement à l'axe commun (Z) ;
pour dénominateur : la distance (D) s'étendant, parallèlement à l'axe commun (Z), entre un pied d'une aube (23 ; 123) et le ou chaque conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) ;
est supérieur ou égal à 0,3, de préférence supérieur à 0,5.
7. Dispositif (10 ; 1 10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) présente un tronçon rectiligne et incliné de façon oblique sur l'axe commun (Z), le dispositif (10 ; 110) comprenant un conduit de vidange (17.2 ; 117.2) disposé sensiblement symétriquement au conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) par rapport à l'axe commun (Z).
8. Dispositif (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le nombre d'aubes (23 ; 123) est compris entre 3 et 10.
9. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une vanne (18.1, 18.2) agencée pour obturer sélectivement un conduit d'aspiration (17.1) respectif, la ou chaque vanne (18.1, 18.2) comprenant un coulisseau (19.1, 19.2) mobile sous l'effet d'une puissance pneumatique.
10. Dispositif (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre deux cages (15 ; 115.1, 116) qui sont agencées pour englober respectivement le premier mobile (11 ; 111) et le deuxième mobile (21 ; 121 ) et qui présentent des orifices (15, 16 ; 115, 116) adaptés pour le passage des substances.
11. Dispositif (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième mobile (21 ; 121) est formé d'une roue ouverte ou d'une roue semi-ouverte.
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième mobile comporte une hélice de gavage.
13. Installation (1 ; 101), pour mélanger au moins deux substances se présentant respectivement sous forme liquide ou pulvérulente, l'installation (1 ; 101) comprenant une cuve (2) pour contenir lesdites substances, l'installation (1 ; 101) étant caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un dispositif (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes ;
un actionneur (12 ; 112) conçu pour entraîner en rotation le premier mobile (11 ; 111 ) et le deuxième mobile (21 ; 121 ) ; et
au moins une canalisation (3.1 ; 103.1) raccordée à un conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) respectif de façon à introduire dans la cuve (2) au moins l'une desdites substances.
14. Installation (1 ; 101) selon la revendication 13, dans laquelle le dispositif (10 ; 110) est disposé dans la région du fond (5) de la cuve (2) en position de service.
15. Procédé, pour mettre en œuvre une installation (1 ; 101) selon la revendication 13 ou 14, le procédé comprenant les étapes :
introduire une substance telle qu'un liquide dans la cuve (2), par exemple à travers une vanne d'introduction disposée sur une partie de la cuve (2) opposée au dispositif (10 ; 110) ;
- entraîner en rotation le deuxième mobile (21 ; 121), de préférence à une vitesse de rotation comprise entre 600 tours/minute et 3000 tours/minute ;
introduire au moins une substance dans la cuve (2) au travers du ou de chaque conduit d'aspiration (17.1 ; 117.1) ; et
- entraîner en rotation le premier mobile (11 ; 111 ) de façon à mélanger lesdites substances, de préférence à une vitesse de rotation comprise entre 600 tours/minute et 3000 tours/minute.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115351286A (zh) * 2022-08-08 2022-11-18 杭州新川新材料有限公司 一种金属粉末生产用高温蒸发炉

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1992447A (en) * 1932-10-20 1935-02-26 Baker Perkins Co Inc Mixing machine
US3318579A (en) * 1963-12-23 1967-05-09 Foucault Pierre Alexandre Apparatus for mixing floury materials such as plaster
DE1244122B (de) * 1964-07-04 1967-07-13 Rheinstahl Henschel Ag Vorrichtung zur gleichzeitigen Durchfuehrung eines geheizten und eines gekuehlten Mischprozesses
JPS6463025A (en) * 1987-09-04 1989-03-09 Nisshin Flour Milling Co Mixer
EP0335096A2 (fr) 1988-03-29 1989-10-04 FRYMA Maschinen AG Dispositif pour le mélange et l'homogénéisation de produits fluides
US20020012287A1 (en) * 2000-07-31 2002-01-31 Hideyuki Mori Continuous mixing apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1992447A (en) * 1932-10-20 1935-02-26 Baker Perkins Co Inc Mixing machine
US3318579A (en) * 1963-12-23 1967-05-09 Foucault Pierre Alexandre Apparatus for mixing floury materials such as plaster
DE1244122B (de) * 1964-07-04 1967-07-13 Rheinstahl Henschel Ag Vorrichtung zur gleichzeitigen Durchfuehrung eines geheizten und eines gekuehlten Mischprozesses
JPS6463025A (en) * 1987-09-04 1989-03-09 Nisshin Flour Milling Co Mixer
EP0335096A2 (fr) 1988-03-29 1989-10-04 FRYMA Maschinen AG Dispositif pour le mélange et l'homogénéisation de produits fluides
US20020012287A1 (en) * 2000-07-31 2002-01-31 Hideyuki Mori Continuous mixing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115351286A (zh) * 2022-08-08 2022-11-18 杭州新川新材料有限公司 一种金属粉末生产用高温蒸发炉

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