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.Dispositif pour la pulvérisation et la dispersion continues de matières dans des liquides*
La présente invention concerne des dispositifs pour la pulvérisation et la dispersion continues de matières dans des liquides en vue de former des masses allant de l'état fluide à l'état visqueux en utilisant des corps de frottement tels de verre que du sable, des perles des billes et des corps analogues de diamètre relativement faible, qui va de fractions d'un millimètre jusqu'à quelques millimètres. De tels dispositifs sont connus sous le nom de broyeurs à sable.
Ils sont oonsti-
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tuée par un récipient cylindrique dans lequel un arbre ver- tical est disposé au centre et est équipé d'appendices radiaux par exemple de disques ou de bagues portés par des rayons* Le liquide, avec les matières à disperser et, le cas édéant, à pulvériser qu'il contient, est introduit par le bas dans le récipient et le mélange est soumis à l'action de la charge de sable mue par l'arbre en rotation, pendant son ascension* La masse sort après son traitement à l'extrémité supérieure du récipient à travers un tamis qui retient les corps de frottement dans le récipient*
L'invention vise perfectionner de tels dispositifs et, conformément à l'invention,
ce résultat est obtenu es- sentiellement par le fait que l'arbre est réalisé à la manière d'une vis sans fin à pas simple ou à pas multiples, dont l'hélice continue ou interrompue transporte la masse vers le bas. L'hélice s'étend avantageusement à peu près jusqu'à proximité du fond du récipient et va à sa périphérie jusqu'au voisinage de la paroi intérieure du récipient.
La réalisation de l'arbre comme vis sans fin offre plusieurs avantages. Dans les dispositifs connus, il se forme, par suite de la vitesse périphérique assez grande des outils de malaxage ou de pulvérisation, par exemple des bagues ou des disques, une succion correspondante qui est bien interrompue par ces outils, mais les corpuscules pulvé- risés roulent autour des disques annulaires de sorte qu'il ne peut pas se produire une zone de pulvérisation homogène de pression uniforme* Lorsque la matière à pulvériser-est introduite par pompage depuis le fond dans le récipient cy- lindrique, afin qu'elle franchisse le sable sur son trajet vers le haut en une certaine durée pour obtenir une dispersion ou un broyage fin approprié, on constate que,
par suite de l'aotion exercée sur le sable par la force centrifuge qui projette celui-ci plus ou moins contre la paroi du réci-
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pient, il se produit au milieu un remous et, par suite, un espace libre. Par suite de cela, une partie de la matière à pulvériser peut, suivant les circonstances, passer vers le haut sans être pulvérisée, ou tout au moins en n'étant pas pulvérisée totalement ni régulièrement.
La matière à pulvériser n'est par conséquent pas forcée avec une sûreté suffisante, de traverser dans chaque cas toutela quantité de sable et d'être dispersée uniformément p a r la par @ sable ainsi que par frottement oontre les parois du récipient, de môme que par les disques* Dans la zone du remous central, la charge de sable de pulvérisation ne reçoit aucun mouvement de rotation. Dans le cas de liants particuliers, il est par conséquent possible que des grumeaux de sable et de liante tels que des résines se forment, ce qui pourrait conduire à des engorgements entre les disques annulaires*
Même lorsqu'on utilise des disques annulaires oomme outils de malaxage et de broyage, aucune pression de pulvéri- sation particulière n'est exercée sur les corps de broyage, par exemple le sable.de broyage.
En outre, la pratique a montré que dans les exemples de construction connus de ces disques, on ne peut utiliser qu'un sable de granulométrie comprise entre 0,4 et 0,8 mm comme corps de broyage.
Ces inconvénients sont supprimés conformément à l'invention, qui est basée essentiellement sur le principe de la pression de la vis sans fin, et moins sur celui des forces centrifuges. Dans la forme de réalisation prévue conformément à l'invention de l'organe d'agitation et de transport affectant la forme d'une vis sans fin, il ne peut se 'former aucune succion. On évite la formation d'un espace mort de malaxage ou de pulvérisation en faisant s'étendre les hélices de la vis sans fin jusqu'à la petite fente existant sur la paroi intérieure du récipient mélangeur.
Le sable exécute constamment un mouvement de rotation foroé et un trot-
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tement de la matière de broyage se produit non seulement sur les surfaces extérieures du récipient cylindrique, mais aussi sur la large hélice ou les larges tronçons d'hélice de la vis sana fin et sur l'arbre de cette vis, de sorte qu'une formation de grumeaux n'est pas possible même dans le cas des résines ou des liants les plus tenaces, outre que la vis sans fin travaille de telle sorte que la pression s'exerce sur le fond du récipient de pulvérisation et qu'elle peut être réglée,le cas échéant, par une variation continue de la vitesse de rotation*
A cela s'ajoute que la vis sans fin se centre d'elle- même dans le récipient de pulvérisation,
de sorte qu'on peut de renoncer à un masselotte centrage particulier à l'extrémité inférieure de l'arbre en face du fond du récipient comme cela est nécessaire dans le cas de disques et d'organes analogues* Ceci constitue un avantage supplémentaire, car contrairement au dispositif connu, aucun espace mort ne peut exister au fond du récipient de broyage.
Pour améliorer l'effet de pulvérisation et de frottement également dans la zone supérieure du dispositif, c'est-à-dire dans l'espace de filtrage, on peut disposer conformément à l'invention un disque en forme de plateau sur l'arbre, dans la zone de filtrages.,De préférence, ce disque présente un bord extérieur replié vers le bas. Par suite de la disposition de ce disque en forme de plateau, il se produit dans tout le système de pulvérisation et en particulier dans la zone de filtrage une certaine pression de Refoulemrent qui agit vers le haut sur les corps de pulvéri- sation et aur la matière à pulvériser. On obtient de cette façon une aotion de broyage plus régulière et une meilleure puissance de broyage.
En outre, on assure ainsi que la matière à pulvériser et les corps de broyage ne sont pas projetés à l'extérieur vers le haut hors du panier de filtrage, main sont
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retenue dans la chambre de filtrage et circulent à cet endroit à une vitesse uniforme* De cette façon, c'est également un meilleur rendement de oriblage que l'on obtient.
Il est connu de disposer des organes de frottement ou de pulvérisation non seulement dane le récipient de broyage proprement dit, mais aussi dans la chambre de filtrage* Ces organes sont constitués comme des bagues portées par des rayons ou omme des disques perforés qui possèdent une sec- tion ouverte entre l'arbre de malaxage et la bague extérieure ou qui présentent des trous relativement grands.A travers ces ouvertures, la matière de broyage et les corps de frot- tement peuvent s'écouler dans la direction axiale et sortir de la chambre de filtrage par le haut. De tels organes disposée dans la chambre de filtrage n'impliquent toutefois aucune élévation de la puissance de broyage, mais ils servent en premier lieu à produire un écoulement turbulent qui empêche que les plus petits corps de broyage n'adhèrent au filtre et n'engorgent celui-ci.
Toutefois, du fait de cet écoulement, les corps de brpyage sont projetés si fortement tout autour du panier de filtrage qu'il se produit une usure considérable de ce panier. Ces inconvénients sont supprimés par la dis- position du disque en forme de plateau conformément à l'invention.
Dans une forme de réalisation préférée de l'in- vention, le disque en forme de plateau est fixé réglable sur l'arbre dans la direction axiale. Il est, par suite, possible à la vitesse de passage constante de la matière à pulvériser à travers le dispositif de faire varier la pression de refou- lement dans la zone de filtrage et, jusqu'à un certain degré, dans tout le récipient de broyage. La pression de broyage peu par conséquent, être adaptée à la viscosité de la matière à pulvériser, c'est-à-dire qu'on peut également trai- ter/des masses ou des pâtes très visqueuses.
Diverses autres caractéristiques de l'invention
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ressortent, d'ailleurs, de la description détaillée qui suit et des dessina annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'in- vention.
La fi. 1 représente un dispositif de pulvérisation et de dispersion, en coupe axiale.
La fige 2 montre une variante du dispositif repré- sentée de la même manière*
La fige 3 montre une autre variante également en coupe axiale*
La fige 4 représente schématiquement une vis sans fin disposée dans un récipient cylindrique avec une hélice, interrompue plusieurs fois*
La fig. 5 est une coupe axiale d'un récipient cylindrique à rainures sur la paroi intérieure, la vis sans fin ayant été retirée.
La fige 6 montre en coupe longitudinale une soupape comme détail du dispositif.
La fig. 7 est une coupe axiale à travers la zone supérieure d'un dispositif de pulvérisation et de dispersion à disque en forme de plateau disposé dans l'espace de filtrage. '
Dans l'exemple de réalisation représenté à la fig. 1, le récipient cylindrique 2 à paroi verticale est entouré à distance par une enveloppe cylindrique 3 qui présente des manchons 10 et 11 pour l'entrée et la sortie d'un fluide de chauffage ou de refroidissement. On a disposé au centre du récipient 2 l'arbre 4 qui porte, dans l'exemple de réalisation représenté,une hélice 1 continue qui s'étend; depuis la zone du filtre 6 disposé dans la téta du récipient 2 jusqu'à proximité du fond du récipient au niveau duquel le mélange à traiter entre par le manchon 9.
Après avoir franchi le filtre 6, la dispersion dont le traitement est terminé, passe en partie sur le côté
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directement dans la tête du récipient équipé du déversoir 5 et en partie par l'intermédiaire du capuchon supérieur 7 et par le coude tubulaire' 8, également dans le déversoir*
L'exemple de réalisation représenté à la fige 2 se distingue de l'exemple précédent par le fait que le réci- pient 2 est cylindrique seulement à sa partie supérieure et se rétrécit en cône vers le bas dans sa partie restante* La vis sans fin 1 a une configuration analogue. Le récipient représenté à la fig. 3 est lui-même réalisé de forme conique sur toute sa hauteur balayée par la vis sans fin, de même que cette dernière.
La vis sans fin peut également avoir un diamètre se rétrécissant à l'extrémité inférieure pour un récipient entièrement cylindrique*
Le fonctionnement de ces machineu de dispersion et de pulvérisation pour le traitement par voie humide de pigmente les plus divers est tel qu'une vis sans fin, à hélice de largeur correspondante travaille dans le récipient, l'hélice s'étendant jusqu'à une courte distance de la paroi du récipient dont la largeur dépasse de plusieurs fois le diamètre de chaque corps de frottement utilisé, par exemple de 2 à 7 fois.
Les corps de pulvérisation, par exemple du sable ou d'autres petits corps de pulvérisation, sont transportés continuellement . par la vis sans fin de haut en bas et sont transportés de nouveau vers le haut par la pression produite à la base du récipient dans l'espace compris entre l'hélice et la paroi du récipient, de sorte qu'il est produit une circulation forcée des corps de broyage, la matière à pulvériser circu- lant d'une part sous l'action de la force centrifuge et ' d'autre part, en outre, sous pression et étant dispersée et pulvérisée comme indiqué par des flèches aux fige 1 à 3.
Le cas échéant, l'hélice de la vis sans fin 1 peut s'étendre jusqu'au voisinage direct de la paroi Intérieur du récipient 2 auquel cas le récipient présente sur la paroi intérieure des rainures de passage et de guidage non représentées pour la masser
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qui monte qui sont réunies à proximité du fond par une rainure dans laquelle la matière à pulvériser est amenée à travers le manchon d'arrivée 9.
Le pas de la vis sans fin peut être choisi de façon qu'il soit possible de travailler avec des corps de pulvérisation de grosseurs plus diverses et on choisit le plus avantageusement un faible pas pour des corps de broyage de petites dimensions. On peut prévoir également une vis sans fin à pas multiples ou une vis sans fin à pas interrompu Cette dernière forme de réalisation est représentée à la fig. 4 qui montre un arbre à vis sans fin 4 à quatre hélices 13 séparées les unes des autres. On produit de cette façon des circulations partielles supplémentaires. Les distances des hélices individuelles 13 peuvent être égales ou différen- tes.
En faisant varier la vitesse de rotation de la vis sans fin, on peut modifier à volonté la pression de refoulement des corps de pulvérisation au fond du récipient de broyage et l'adapter, dans une large mesure, à chaque matière à pulvériser et à ses propriétés. Un support de l'extrémité inférieure de la vis sans fin 4 n'est pas nécessaire. Un autre avantage réside'dans le fait que l'enveloppe de refroidis-* sement s'étend également au delà du fond du récipient.
Après que la matière à pulvériser a franchi la zone de pulvérisation, les corps de pulvérisation, les faces de frottement de la vis sans fin, l'arbre de la vis sans fin et la paroi intérieure du récipient, et a été transportée vers le haut par mouvement forcé par la pression de la vis sans fin en liaison avec la pompe de circulation, elle sort par l'intermédiaire d'un filtre de séparation 6.
La matière à pulvériser ne peut s'échapper d'aucune manière, mais doit traverser complètement la zone de pulvé- risation qui ne présente aucun espace mort par suite de l'absence de remous ou d'une manifestation analogue, même
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lorsque la puissance du broyeur est augmentée dans une mesure appropriée par l'élévation de la capacité de la pompe*
La fige 5 montre une forme de réalisation dans laquelle des rainures annulaires 15 sont prévues dans la paroi intérieure d'un réoipient cylindrique 14 et se croisent aveo des rainures verticales 16 et 17.
Ces rainures verti- cales sont déoalées les unes par rapport aux autres entre les rainures annulaires qui se succèdent* La vis sans fin est réalisée dans ce cas de telle sorte que son bord extérieur s'étend jusqu'à la paroi intérieure du récipient 14. Les rainures annulaires 15 se comportent comme des espaces collec- teurs et la masse est guidée depuis le fond du récipient à travers les tronçons de rainures décalés 16 et 17 par l'intermédiaire de diverses rainures annulaires collectrice* vers l'extrémité de sortie supérieure du récipient de pulvé- risation.
L'arrivée de la matière dans le récipient peut également s'effectuer verticalement par le bas ou par le côté, tangentiellement dans la direction de l'écoulement* n ' outre, l'arrivée peut s'effectuer par l'arbre à vis sans fin 4 réalisé comme arbre creux*
On a incorporé de préférence dans l'arrivée de la matière à pulvériser une soupape de sûreté 12 qui est réalisée comme soupape de retenue à la fige 6. Quoi empêche que lors de l'arrêt ou de la cessation de la pression de pompage, les corps de broyage n'arrivent dans la conduite de pression et d'amenée et ne puissent obturer cette conduite suivant les circonstances* .
Dans l'exemple de réalisation suivant la fige 7, un disque 21 en forme de plateau sans évidement est disposé dans la zone du tamis sur l'arbre 4, Le disque. en forme de plateau est relié vers le bas à son bord extérieur 22 et sst fixé sur l'arbre 4 au moyen d'une vis 23. Après avoir
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desserré la vis, on peut faire coulisser et remplacer le disque 21 à volonté dans la direction axiale. La distance entre le bord extérieur 22 du disque 21 et la face inté- rieure du filtre 6 dépasse de plusieurs fois le diamètre de chaque corps de broyage utilisé. La grandeur de la distance peut être comprise à peu près dans la gamme de 5 à 100 mm.
Les flèches indiquent la circulation forcée des corps de pulvérisation et de la matière à pulvériser. Le disque en forme de plateau 21 disposé sur l'arbre 4 à l'intérieur du tamis 6 exerce également sur la matière à pulvériser, se trouvant au-dessus de la vis sans fin 1, une pression, de sorte que même dans cette zone, il existe encore une action de broyage et la matière à pulvériser et les corps de broyage peuvent arriver sans être gênés dans la zone du tamis se trouvant au-dessus du disque 21.
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