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APPAREIL, SERVANT A MELANGER DE FACON CONTINUE UN LIQUIDE ET UNE OU.
PLUSIEURS SUBSTANCES.
La présente invention se rapporte à un appareil servant à mélanger de façon'continue un liquide et une ou plusieurs substances.
On connatt déjà des appareils visant à ce but et basés sur le re- cyclage de proche en proche des produits de la réaction à ses divers stades c'est-à-dire des appareils dans lesquels du liquide frais est ajouté à du li- quide auquel la ou les substances ont été ajoutées préalablement et ce mélange est mélangé ensuite à un liquide auquel une proportion plus grande de la ou des substances a été ajoutée.
Ces appareils trouvent leur application notamment dans l'industrie sucrière en vue d'effectuer le préchaulage des juts bruts d'une manière bien connue par la méthode progressive.
La.présente invention a pour but de simplifier dans une mesure ap- préciable la construction des appareils et de diminuer leur encombrement mais elle tend principalement à garantir une efficacité supérieure à celle des ap- pareils existants.
Dans le domaine des appareils de préchaulage progressif, elle tend à assurer une meilleure épuration des jus et surtout une aptitude très forte- ment accrue à la filtration et à la décantation.
Cet appareil se distingue essentiellement en-ce qu'il consiste en un bac cylindrique vertical divisé en un certain nombre de compartiments par, des cloisons horizontales munies d'une ouverture centrale et d'une ou de plu- sieurs ouvertures périphériques et'en ce que l'on prévoit des moyens grâce'aux- quels, au courant de liquide entrant brut dans le haut et sortant par le bas ou inversément après mélange avec la ou les substances, on superpose une circu- latiôn intérieure qui) si-l'on considère deux.compartiments voisins, a lieu dans le sens centrifuge pour l'un d'eux et dans le sens centripède pour l'autre com- partiment . , ..
Afin de bien faire comprendre 1'.invention, on décrira ci-après à
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titre d'exemple en se référant aux dessins annexés un appareil conçu d'après les données de l'invention.
La figure 1 est une vue en coupe verticale schématique de l'appa- reil (par la ligne I-I dans la figure 2).
La figure 2 est une vue en coupe par la ligne II-II dans la figu- re 1.
La figure 3 est une vue de détail.
La figure 4 est une vue explicative.
L'appareil consiste en un bac cylindrique 1 à axe vertical divi- sé en un certain nombre de compartiments séparés par des cloisons horizonta- les 2 formées par exemple par des tôles reposant sur des cornières 3 (fig. 2 et 3). Ceux-ci communiquent entre eux par une ouverture 4 prévue au centre de chaque tôle et par une ou des ouvertures 5 (fig. 2) formées sur la péri- phérie.
Un compartiment sur deux - par exemple celui de rang impair - est muni de palettes 6 disposées verticalement et dont le bord vertical extrême se trouve à proximité de la paroi intérieure du cylindre 1. Ces palettes 6 sont fixées à des bras 7 formant un ensemble prenant autour d'un arbre vertical 8 de commande de la rotation des palettes 6.
Entre deux compartiments dans lesquels sont prévues les palettes 6, il y a chaque fois un compartiment démuni de palettes ou bien pourvu de pa- lettes plus petites.
L'arbre 8 est entraîné par un jeu de pignons cônes 9 et 10 à par- tir d'un arbre 11 muni d'une poulie 12 attaquée par un variateur ou un moteur à collecteur.
L'entrée du jus brut se fait tangentiellement dans le premier com- partiment supérieur par une conduite 13; le lait de chaux pénètre dans le pre- mier compartiment inférieur par une conduite 14 et le jus préchaulé est pom- pé du dernier compartiment inférieur par un conduit 15.
Dans l'exemple représenté, l'entrée du courant dans les comparti- ments impairs (ceux démunis de palettes) se fait à la périphérie (flèches F) et la sortie se fait au centre-(flèches F1); dans les compartiments pairs c' est la sortie qui se fera par la périphérie (flèche F) et l'entrée au centre (flèche Fl) .
La circulation intérieure s'établit dès lors dans le sens centri- fuge pour les compartiments à grandes palettes 6 et dans le sens centripède pour ceux démunis de palettes ou pourvus de palettes plus petites.
Cette circulation se superpose au courant du jus qui entre brut dans le haut et sort préchaulé par le bas.
La chaux du préchaulage amenée par le conduit 14 est introduite en quantité proportionnelle au débit à la sortie de façon à obtenir le PH dé- siré. Par suite de la circulation intérieure, une remontée du jus préchaulé s' établit qui permet une gradation des PH de-bas en haut selon le principe du préchaulage progressif. Cette gradation est fonction de la vitesse de rotation.
Comme on.le comprendra, l'appareil décrit se distingue par la fa- çon particulière d'établir la recirculation entre les compartiments.
A cet effet,on désignera par m le rapport entre le courant de re- circulation et celui du jus brut qui pénètre dans le premier compartiment; mk sera le rapport. pour un compartiment d'ordre et le compartiment immédiate- ment inférieur.
Partant du fait qu'une fois l'équilibre établi chaque compartiment communique à son voisin exactement-la quantité de réactif qu'il en reçoit, on peut donner le calcul des courants de recyclage en fonction des rapports de teneur en réactif des compartiments par l'équation :
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EMI3.1
rk est la teneur du réactif dans le compartiment k.
Dans-le cas simple d'une recirculation égale pour.tout l'appareil mK = mK + 1 = m et de proche en proche
EMI3.2
On voit que le cas simple m = constant correspond à une progressi- vité particulièrement intéressante : les concentrations en réactif s'étagent selon une progression géométrique; leurs logarithmes se disposent sur une lig- ne droite. Dans le cas d'un acide ou d'une base forte les PH tendront à suivre une ligne droite.
Lorsqu'on s'est imposé r , r1 et n l'équation (2) donne facilement m d'où c = m D, élément de base du calcul de l'appareil, c étant le cou- rant de recirculation.
En sucrerie pour n = 7, le choix de m= 2 donne une progressivi- té très satisfaisante.
La figure 4 donne un schéma de l'appareil, objet de l'invention, montrant les différents compartiments I, II, III, etc. et les amenées de jus brut, et de chaux et la sortie du jus préchaulé.
Le débit du courant de jus brut traversant l'appareil étant D, le courant qui circulera par exemple du compartiment I vers le compartiment.
II sera de m D et celui qui passera de II vers I sera de (m + 1) D.
Grâce à l'invention, après un mélange quasi instantané dû à la convergence même des courants, chaque cellule ou compartiment sera parcouru uniformément dans toute sa longueur par un liquide homogène. Si cette condi- tion est satisfaite, l'ordre d'entrée des particules dans la cellule sera leur ordre de sortie.
V étant le volume utile d'une cellule, on déterminera Q c'est-à- dire le dévit des courants réunis par Q = (2 m + 1) D.
R = Q sera le temps de parcours uniforme pour toutes les parti- cules. V
L'appareil objet de l'invention permet d'assurer qu'aucune parti- cule ne pourra traverser la cellule en un temps plus court que celui prévu pour la réaction, ce qui'répond donc parfaitement aux conditions posées d'une réac- tion "lente et progressive".
Ce résultat ne peut être atteint par les appareils en usage actuel- lement où le.mélange des particules entrées les premières et les dernières est une nécessité inhérente au fonctionnement et où pour les cellules intermédiai- res il est impossible de tracer un parcours qui permette l'homogénéisation en respectant à la sortie l'ordre d'entrée.
Des calculs ont établi que dans ces appareils 39,5 % des parti- cules ayant traversé la cellule y ont séjourné moins de la moitié du temps né- cessaire pour effectuer le parcours uniforme et que le temps moyen de séjour de ces'particules est de 23 % du temps uniforme.
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Lorsqu'on sait l'importance du facteur "temps" dans la modifica- tion du système colloïdal envisagé, on saisit l'intérêt qu'il y a d'éviter une traversée accélérée de chaque cellule par une partie notable du courant.
On obtient donc grâce à l'invention une efficacité accrue et la différence sera surtout sensible dans le préchaulage à froid qui présente des vitesses de réactions abaissées,
Les orifices de communication entre les compartiments peuvent être calculés après s'être donné la vitesse de rotation par exemple 20 t/m et en calculant l'effet de la force centrifuge dans les compartiments pairs et im- pairs. On obtient ainsi la section des ouvertures de façon à obtenir pour le circuit avec les débits mD et (m + 1) D une perte de charge égale à la pres- sion.
On peut établir que le débit (2 = + 1) D est proportionnel à la vitesse de rotation. Un variateur de vitesse est prévu qui permet de régler m de façon à ajuster exactement la progressivité désirée des teneurs en réac- tif. Si d'autre part, le débit D du jus en travail se modifie, on modifiera la vitesse de rotation dans le même rapport.
Deux avantages supplémentaires sont encore à citer :
1/ L'effet perturbateur de la vidange successive des vaisseaux me- sureurs est sans effet sur le débit des compartiments successifs et la courbe des PH demeure rigoureusement stable.
2/ Le moussage est éliminé du fait qu'il n'y a pas dans les com- partiments de contact avec l'air.
Comme variantes de réalisation, on peut noter que le dernier com- partiment préchauleur peut être suivi par un compartiment où la chaux vive est introduite. Ce compartiment n'est muni que d'une seule ouverture (centrale par exemple) de façon à éviter la recirculation entre les jus chaulés et pré- chaules.
On peut placer dans le premier compartiment un flotteur 16 de fa- çon à déterminer un niveau constant, mais on peut aussi prévoir un premier com- partiment aménagé en bac d'attente à niveau variable entre des limites déter- minées, selon la vidange d'un mesureur automatique.
Enfin un dispositif de réglage en marche de la section des ou- vertures périphériques peut être prévu.
Une variante pouvant aussi être envisagée est l'utilisation de cloisons 2 qui au lieu d'être planes, recevraient une forme conique ou autre.
On pourrait aussi dans les compartiments démunis de palettes 6 disposer des aubes directrices verticales.
REVENDICATIONS.
1/ Appareil pour mélanger de façon continue un liquide et une ou plusieurs substances du genre dans lequel du liquide frais est ajouté à du li- quide auquel la ou les substances ont été ajoutées préalablement et ce mélange est mélangé ensuite à un liquide auquel une proportion plus grande de la ou des substances a été ajoutée et ainsi de suite, caractérisé en ce qu'il consiste en un bac cylindrique vertical divsé en un certain nombre de compartiments par des cloisons horizontales munies d'une ouverture centrale et d'une ou de plu- sieurs ouvertures périphériques et en ce que l'on prévoit des moyens grâce auxquels, au courant de liquide entrant brut dans le haut et sortant par le bas ou inversément après mélange avec la ou les substances, on superpose une circulation intérieure qui,
si l'on considère deux compartiments voisins, a lieu dans le sens centrifuge pour l'un d'eux et dans le sens centripède pour l'autre compartiment.