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-PROCEDE ET APPAREIL PERFECTIONNES POUR DESAGREGER
LES PIGMENTS"
Cette invention concerne un procédé et un appareil.; perfectionnés pour désagréger les pigmenta et les disperser dans des véhicules tels que des résines, des vernis, des huiles, des solvants ou des substances similaires, utilisés dans la fabrication des peintures et d'autres produits.
Dans la fabrication des peintures, il est néces- saire de désagréger et de disperser les pigments dans des liquides ou dans des véhicules formant des films, pour obte- nir des pellicules lisses, non granuleuses, possédant des caractéristiques appropriées quant à la teinte et au pouvair couvrant. On utilisait anciennement pour traiter les pigments divers types de moulins à couleurs, avec des billes ou des rouleaux en acier ou d'autres organes de broyage.
Dans des procédés et des appareils mis au point plus récemment, pour
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assurer la désagrégation et la dispersion des pigmenta, une certaine quantité de sable constituant l'agent de broyage est maintenue dans une cuve et agitée par des disques en ro- tation à mesure qu'on y fait passer le pigment. Un appareil typique pour la mise en pratique de ce procédé de broyage au ' sable est décrit dans les brevets américains n 2,855,156 et 2.581.414 accordés à Hochberg.
Quoique le procédé et l'appareil Hochberg ci-des- sus aient représenté un pas en avant dans ce domaine, on a constaté qu'ils présentaient certaines limitations et cer- tains inconvénients importants pour le traitement de divers produits. Un but général de la présente invention est donc de fournir un appareil perfectionné utilisant le principe de l'agitation avec du sable pour désagréger et disperser les pigments dans des véhicules.
Un problème particulier posé par les anciens dis- positifs ci-dessus était leur capacité limitée, lorsqu'on les utilisait pour traiter certaines pâtes d'une viscosité exceptionnellement élevée, ou de nature thixotropique, for- mant la base de broyage. Avec ces dispositifs, la vitesse d'enfournement désirée pour le produit à broyer était souvent' plus grande que le débit du tamis de sortie. Dans ces cir- constances, le mélange de sable et de pâte passait par-dessus.' le haut du broyeur, jusqu'à ce qu'on ait ramené la vitesse de la pompe dans les limites de la capacité du tamis.
Toute- fois, en réduisant la vitesse de la pompe d'alimentation, non seulement on réduisait la capacité du broyeur, mais on augmentait également le temps de séjour du pigment dans celui-'. ci, ce qui, avec certaines matières, produisait des résultats hautement indésirables. Ainsi donc, un but plus spécifique de cette invention est de fournir un broyeur perfectionné, pour la dispersion des pigments, capable de traiter des pâ- tes combinées de véhicules et de pigments présentant une vis-
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cosité exceptionnellement élevée, comme par exemple des pein- tures granuleuses ou en pâtée, des émaux et des couches de fond à appliquer en une fois, des peintures à l'huile, des,
' encres et de nombreux produits n'exigeant qu'un court séjour' dans le broyeur.
Un autre problème posé par les anciens appareils de traitement des.pigments était qu'au cours du fonctionne- ment, avec certains véhicules, une grande quantité d'air était emprisonnée dans la-matière traitée dans la chambre. de mélange. Dans ces cas, le véhicule et le pigment traités quittant l'appareil étaient remplis de bulles d'air qui res- taient dans la matière recueillie par un emballage.
Ainsi donc, dans des produits qui étaient préparés pour l'usage par le fabricant, directemen' partir du broyeur, le maté- riau traité devait être désaéré par un équipement supplémen- taire, avant de pouvoir l'utiliser ou le placer dans des emballages..La présente invention résout cet important pro- blème et fournit un procédé et un appareil nouveaux, appli- quant le principe de l'agitation avec du sable, qui donne un pigment dispersé et un véhicule complètement exempts de bulles d'air.
Un autre problème encore posé par les appareils de dispersion de pigments, du type agitation avec du sable, utilisés jusqu'ici était que le tamis de sortie, placé dans le haut de la cuve de mélange pour séparer le sable,.était exposé.constamment à l'atmosphère environnante.Il en résul- tait que des parties du matériau dispersé traversant le tamis séchaient, se solidifiaient ou formaient des peaux qui, fina- lement, obstruaient des parties du tamis et réduisaient la vitesse d'écoulement. Ceci rendait nécessaire un enlèvement et un nettoyage fréquent du tamis, surtout quand on devait traiter un pigment de couleur différente.
C'est donc un autre but de la présente invention
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de fournir un appareil perfectionné pour la désagrégation et la dispersion des pigments, qui soit extrêmement facile à nettoyer et à entretenir. Dans l'appareil de l'invention, le tamis n'est pas exposé à l'air, ni quand il est en servi- ce, ni quand le broyeur est arrêté; il ne sèche donc jamais et n'exige pas de nettoyage pendant le fonctionnement. Quand on doit traiter des lots diversement colores, on peut netto- yer l'appareil entre les différents lots, en y faisant circu- ler un solvant, sans que le tamis doive être lavé ou enlevé.
Si le tamis exige un changement pour l'une ou l'autre raison on peut le remplacer rapidement par l'enlèvement d'un simple couvercle.
Un autre hut de cette invention est de fournir un procédé et un appareil perfectionnés, pour désagréger et disperser des pigments dans un véhicule, où le rapport volu- métrique du mélange d'un agent de broyage et d'une pâte for- mée d'un pigment et d'un véhicule, à l'intérieur de la cuve, ne se modifie pas pour des allures différentes de l'alimen- tation. Dans la présente invention, ceci est réalisé au moyen d'une cuve de mélange complètement fermée, sauf à l'entrée et à la sortie du pigment et du véhicule traités.
Ainsi donc, comme le mélange de pigment de véhicule et d'agent de broyage remplit complètement l'enceinte du bro- yeur pendant le fonctionnement de l'appareil, le rapport, vo- lumétrique de l'agent de broyage du pigment et du véhicule ' reste constant, quel que soit le débit du broyeur.
Un autre but encore de l'invention est de fournir un appareil perfectionné pour disperser des pigments, pos- sédant un tamis de séparation de l'agent de broyage aux en- virons duquel on peut contrôler la température au niveau vou- lu, quand on le désire. Cette caractéristique de l'invention permet d'utiliser cet appareil efficacement pour des pig- ments et des véhicules sensibles à la coagulation à haute
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température et qui cependant exigent des vitesses d'agita- tion engendrant une forte quantité de chaleur, en refroi- dissant le broyeur autour d'une partie de la surface du tamia! Il permet également l'emploi de ce dispositif pour disperser ' des matériaux exigeant un apport de chaleur pendant l'agita- tion, tels que la cirel à ce moment,
on peut apporter de la chaleur sous la forme de vapeur ou d'eau chaude autour d'une partie de la surface du tamis, aussi bien qu'autour de la cuve.
Un autre but de cette invention est de fournir un ensemble incorporant les caractéristiques et avantagea ci-dessus et pouvant se fixer facilement à des dispositifs de dispersion de pigments existants.
Un problème important soulevé par la présence d'une chambre de mélange fermée, capable de fonctionner sous une pression interne plue élevée suivant l'invention, est celui d'un joint hermétique pour l'arbre rotatif des agita- tours, afin d'empêcher l'agent de broyage et le pigment mé- langés de pénétrer dans le palier de l'arbre, tout en empê- chant l'air d'entrer dans la chambre on passant autour de celui-ci. En raison de la nature abrasive des pigmenta dis- persés dans le broyeur, les joints ordinaires avaient tendan- ce à s'user rapidement et à rayer l'arbre.
C'est donc un autre but de l'invention de fournir un joint unique pour un arbre combiné à un broyeur formé pour la dispersion des pig- ments et plus particulièrement, un dispositif capable d'em- pêcher l'infiltration d'un mélange d'agent do broyage et de plument entre l'arbre et son palier, pendant le fonctionne- ment du broyeur, ainsi qu'un joint qui soit à la fois sûr et durable.
Les importante avantages ci-dessus ainsi que d'autres sont obtenus, suivant l'invention, au moyen d'un appareil de dispersion des pigments comprenant une chambre
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de mélange fermée hermétiquement,de telle manière qu'avec une pompe livrant un courant constant de pigment et de véhi- , cule au dispositif, en atteigne un débit fortement accru.
De môme, on peut contrôler dans le mesure nécessaire la du- , rée de séjour du mélange dans la chambre, en vue d'obtenir la qualité désirée. En outre, l'air ne peut pénétrer dans la cuve pendant le processus d'agitation et le pigment ainsi que le véhicule combinés quittant la cuve sont complètement exempts de bulles d'air. En fermant hermétiquement la cuve contenant le sable et la matière en cours de traitement, on peut réduire radicalement la dimension du. tamis et conformé- , ment à l'invention, on peut le munir d'une chemise da manière' à le refroidir ou à le réchauffer en cas de besoin, pour le maintenir à la température voulue.
1,1 On comprendra mieux l'invention ainsi que ses bute et avantages à la lecture de la description détaillée qui suit. L'emploi de certaines matières spécifiées et ltuti-; @lsation de certains détails de construction apparaissant dans la description doivent être considérés à titre d'exem- pies illustratifs seulement plutôt que comme des limitations de l'invention ou des revendications annexées.
Dans les dessins ! la figure 1 est une vue de profil, en élévation et en coupe, d'un appareil incorporant les principes de l'invention, adapté pour l'alimentation par le fond et la sortie par le haut du matériau traité; la figure 2 est une vue fragmentaire en coupe, à plus grande échelle, montrant des détails d'une forme d'exé- cution d'un joint pour l'arbre de l'appareil de la figure l; la figure 3 est une vue en plan, de dessus, de l'appareil de la figure 1; la figure 4 est une coupe horizontale selon la ligne 4-4 de la figure 1;
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la figure 5 est une vue en élévation et en coupe ;
d'un appareil à disperser les pigmente suivant l'invention, possédant une alimentation par le haut et une ouverture de sortie dans l'extrémité inférieure, et utilisant un joint différent pour l'arbre; la figure 6 est une vue en perspective d'un tamis amovible utilisé dans l'appareil de la figure 1, avec une partie enlevée pour montrer les éléments du châssis du tamis.
En se reportant maintenant aux dessins, on voit que les figures 1 et , 3 représentent deux broyeurs à sable 10 et 11,séparés mais similaires, incorporant tous les deux les principes de la présenta invention. Le broyeur 10 de la figure 1 utilise une alimentation inférieure; le pigment et le véhicule à traiter pénètre@@ à l'extrémité inférieure, ou près de celle-ci, tandis que le matériau dispersé sort à l'extrémité supérieure. Suivant une caractéristique importan- te de l'invention, le broyeur 10 est const@uit de manière à former une chambre de dispersion fermée 12, @@mplètement étanche à toute entrée d'aire pendant le fonctionnemsat de l'appareil.
Un arbre d'agitateur 13. entraîné par un moteur, s'étend vers le bas, dans la chambre 12, suivant l'axe de celle-ci, et porte un certain nombre d'impulseurs espacé
14, ou de disques d'agitation. Les impulseurs 14 sont, de préférence, circulaires ou annulaires, avec des rayons dis- posés radialement, et leur diamètre est quelque peu infé- rieur à celui de la chmabre 12. A l'extrémité supérieure de cette dernière, se trouve un tamis intérieur 15, occupant une partie de la périphérie, d'un côté de la chambre, et à travers lequel le pigment et le véhicule combinés doivent passer, après avoir traversé une masse d'agent de broyage ou de sable, agitée à l'intérieur.
Près du tamis 15, sur le côté de la chambre 12, se trouve une chambre de sortie 16, relativement petite, scellée autour du tamis et donc fermée;
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il existe toutefois un conduit de sortie 17 pour décharger ] dans un emballage le pigment et le véhicule traités.
Dans la forme d'exécution de la figure 1, la chambre 12 est formée par des sous-ensembles supérieur et inférieur 18 et 19, pouvant être reliée entre eux. On pour- rait construire le broyeur 10 comme un seul ensemble, mais on a montré à dessein les deux sous-ensembles, afin d'indi- quer comment on peut appliquer l'invention de manière commo- de pour modifier des appareil)* de dispersion anciens, tels qu'illustrée typiquement à la figure 1 du brevet n 2,855,156, Un mode de construction Intégrant est illustré en même temps que la forme d'exécution de la présente invention où l'ali- mentation se fait pas le ha@@ représentée à la figure 5,
On voit donc que le sous-ensemble inférieur 19 du broyeur 10 est similaire à l'appareil représenté dans le brevet ci-dessus et comprend simplement un logement cylin- drique 20, formant la partit inférieure de la chambre 12.
Une chemise circonférentielle 21 est espacée radialement à l'extérieur du logement 20 les éléments concentriques 20 et 21 sont reliée, par loues extrémités supérieure*, au moyen d'un élément annulaire supérieur 22. La chemise 21 for- me donc, autour de la chambre 12, un espace annulaire 23 dana lequel on peut faire circuler un fluide de refroidie- sement ou de chauffage, pendant le fonctionnement du broyeur,
10, au moyen de raccorda 24 et 25.
A l'extrémité inférieure du broyeur 10, se trouve une plaque de fermeture inférieure 26 munie d'une ouverture : centrale taraudée 27 destinée à recevoir un tuyau d'admis- sion 28 prévu pour l'introduction d'un flot continu d'une base de broyage constituée par un prémélange de pigment et de véhicule. Cs prémélange est amené soue pression à la chambre 12 au moyen d'une pompe 29 raccordée au conduit 28 qui part d'un récipient d'alimentation approprié 30,
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Le sous-ensemble supérieur 18 de l'appareil 10 est prévu pour être raccordé de manière amovible au logement cylindrique 20 et à sa chemise 21; comme le montrent les fi- gures 1 et 4, il est constitué par une paroi cylindrique intérieure 31, du même rayon que le logement cylindrique 20, et d'une chemise concentrique 32 espacée extérieurement.
A leurs extrémités inférieures, les parois 31 et 32 sont assemblées par soudage à un élément annulaire 33. Ce dernier s'éteud radialement vers l'extérieur de la chemise 32 et est prévu pour relier le sous-ensemble supérieur 18 à l'élément annulaire 22 du sous-ensemble inférieur 19 au moyen d'une série de boulons ou de pinces 34, espacés circonférentiel- lement. Un anneau 35,sur lequel est monté une plaque de recouvrement circulaire 36 pour le broyeur 10, relie les borda supérieurs des parois 31 et 32. La paroi intérieure 31 possède, d'un côté, une ouverture 37 dans laquelle est installé le tamis 15.
La chemise extérieure 32 est semi-oy- lindrique et raccordée à ses extrémités par des parois ver- ticales 38 attachées à la paroi intérieure 31 et aux élé- ments annulaires 33 et 35. On forme donc, entre les parois 31 et 32, une chambre 39 dans laquelle on peut faire circu- ler un fluide refroidissant qui passe par les conduite d'ad- mission et d'échappement 40 et 41.
Comme le montrent les figures 1 et 4, le tamis 15 présente la même courbure que l'ouverture 37 de la paroi intérieure 31 à l'intérieur de laquelle il s'ajuste. Ce ta- mis est, de préférence, monté dans un cadre 42 formé par des segments supérieur et inférieur courbes 43, reliés à des éléments extrêmes verticaux 44 fixés au bord extérieur du tamis (figure 6).
Une plaque de recouvrement latérale cintréo semi-cylindrique 45, espacée à l'extérieur du tamis 15 et concentriquement à celui-ci, sur le broyeur 10, est attachée, de manière amovible, aux parois verticales extrA-
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mes 38 et entre les éléments annulaires 33 et 35, pour for- mer autour de l'extérieur du tamis 15 la chambre de sortie fermée 16, Le conduit d'échappement 17, pour évacuer le pig- ment et le véhicule traités, s'étend à partir de la face convexe de la plaque 45 La plaque de recouvrement amovible , 45 peut s'attacher au moyen de tout dispositif approprié.
Comme le montre la figure 4, la plaque est, par exemple, munie d'une paire d'appliques latérales verticales 46, si- tuées près de ses extrémités et présentant des ouvertures pour recevoir des goujons filetés 47 solidaires d'une paire de pattes verticales 48 fixées à la chemise 32, Des écrous 49 sont ensuite serrés sur les goujons 47 pour retenir la plaque de couverture 45 en un engagement étanche avec les parois verticales 38. On peut prévoir un joint approprié 50, en un matériau élastique, autour des bords de la plaque de recouvrement latéral, pour empêcher toute fuite à cet endroit.
La plaque extrême de recouvrement 36 est de forme circulaire et présente un alésage central 51 formant palier pour l'arbre commandé 13 portant les impulseurs d'agitation
14. La plaque 36 est maintenue en place sur l'anneau 35 par une série de vis mécaniques 52, espacées ciroonférentielle- - ment.
Entre l'arbre et la plaque 36, est prévu un dispositif d'étanchéité 52 empêchant toute fuite, le long de l'arbre
13 de l'agent de broyage mélangé à la base de broyage, ainsi que toute entrée d'air dans la chambre 12, Ce disposi- tif d'étanchéité est une caractéristique importante de la présente invention, puisqu'il résout le problème d'une usure accrue de l'arbre, due à une pénétration du matériau se trouvant dans la chambre de mélange 12 le long du palier et du joint. Comme le montre en détail la figure 2, le disposi- tif d'étanchéité 52 est constitué de deux joints à brides,
53 et 54, attachés aux faces supérieures et inférieures de
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la plaque 36, autour de l'alésage 51.
Chaque joint est en un élastomère élastique et présente une partie annulaire 55 raccordée à une partie tubulaire conique 56 qui, pour chaque joint, 'étend dans l'alésage 51, depuis les faces supérieure et inférieure de la plaque 36, Les parties annu- laires 55 des joints 53 et. 54 sont maintenues fermement contre la plaque 36, au moyen de rondelles rigides 57 fixées par des vie mécaniques espacées 58. La plaque de couverture présente, tout au moins autour de l'alésage central 51, une épaisseur qui maintient les joints 53 et 54 espacés l'un de l'autre, à l'intérieur de celui-ci, de façon à former dans l'alésage, autour de l'arbre 13, une chambre annulaire 59. Dans les figures 1 et 2, on a exagéré la dimension de cette chambre dans un but d' lustrât ion.
Un passage 60, s'étendant de la face supérieure de la plaque 36 dans la chambre annulaire 59, entre les joints à bride, permet l'ar- rivée d'une huile de graissage d'un type compatible avec la peinture traitée à l'intérieur de la chambre 12, tel que des alcools minéraux ou de l'huile de glycérol. L'huile 61 est maintenue dans la chambre 69 à une pression quelque peu supérieure à la pression opératoire régnant à l'intérieur de cette chambre (par exemple 1,12 à 1,4 kg/cm2) au moyen d'une source de pression appropriée quelconque 62. Normale- ment, l'huile reste dans la chambre 59,à l'intérieur de l'alésage, et les parties tubulaires 56 des joints s'ajus- tent facilement, de manière étanche autour de l'arbre, pour empêcher une pénétration du pigment ou du sable dans la cham- bre annulaire.
La surpression appliquée à la chambre peut en fait provoquer un léger écoulement de l'huile de graissa- ge de la chambre annulaire 59 vers la chambre de mélange 12 qui débarrasse le joint inférieur 54 de toutes particules
Le dispositif d'étanchéité 52 que l'on vient de décrire a résolu le problème de l'étanchéité et de l'usure de l'arbre,
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D'autres dispositifs d'étanchéité pourraient s'employer dans le cadre de l'invention et on décrira l'un de ceux-ci plus loin, en se reportant à la figure 5,
Un organe 63, sensible à la pression, du type ordinaire, fixé à la plaque de recouvrement supérieure, peut être raccordé au moteur, pour arrêter celui-ci au cas où.
la pression à l'intérieur de la chambre de mélange dépas- serait, pour une raison quelconque, la pression normale re- quise. Un bouchon d'entrée amovible 64, se vissant dans la plaque 36, est prévu pour introduire la charge de sable de broyage dans la chambre 12.
On voit donc, d'après la description qui précède du broyeur 10, que l chambre 12 est complètement fermée et rendue étanche pendant l'opération de mélange ou de broyage; il existe toutefois un tuyau d'admission 26, dans le bas, qui amène un courant constant de pigment à traiter dans la chambre, et un tuyau de sortie 17 par lequel est évacué le matériau dispersé.
Dans le broyeur 11, utilisant une alimentation par le haut et représenté à la figure 5, la chambre 12a est formée d'une paroi cylindrique 70 dans laquelle passe un arbre d'agitateur 13a commandé par un moteur et portant plu- sieurs impulseurs espacés 14a comme dans le broyeur 10.
Une chemise circonférentielle 71, espacée radialement à l'exté- rieur de la paroi cylindrique 70, forme autour de la chambre
12a un espace annulaire 72- A l'extrémité supérieure du bro- yeur 11, la paroi et la chemise cylindrique 70 et 71 sont raccordées par un élément annulaire 73 auquel est boulonnée de manière étanche une plaque de recouvrement amovible 74,
Cette dernière possède un bouchon amovible 64a, permettant l'accès à la charge de sable et un conduit d'admission 28a, pour le matériau à traiter qui est amené par une pompe 29a d'une source d'alimentation 30a Un arbre d'agitateur 13a
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passe :
dans un alésage central 75 de la plaque 74, autour duquel est fixé un dispositif d'étanchéité 76 pour l'arbre.
Le dispositif d'étanchéité 76 comprend un palier annulaire 77 en un matériau à faible coefficient de fric- tion, tel le téflon, supporté dans l'extrémité inférieure de l'alésage 75. Au-dessus du palier 77,l'alésage 75 a un diamètre considérablement supérieur à celui de l'arbre 13a, afin de former autour de celui-ci une chambre annulaire 78.
Un manchon 79 fixé à la face supérieure de la plaque 74, autour de l'alésage 75 contribue à former la partie snpé rieure de la chambre 78. Un épaulement intérieur 80, espacé, vers le bang da l'extrémité supérieure du manchon, permet la formation d'un jeu normal autour de l'arbre 13a. Au-des- sus de l'épaulement 80, se trouvent une série d'élémentsde bourrage annulaires 81, d'un type approprié quelconque, tel que le type en V bien connu, qui maintient un ajustement facile lorsqu'il est comprimé axialement. Un chapeau d'ex- trémité 82, retenant les éléments de bourrage 81 contre l'épaulement 80, est relié par des filets à l'extrémité su- périeure du manchon 79. Sur le côté de ce dernier, est pré- vu un graisseur standard 83, permettant d'amener sous pres- sion à la chambre 78 une huile lourde ou une graisse compa- tible.
Pendant le fonctionnement, la graisse de la chambre
78 empêche toute migration du matériau abrasif le long de l'arbre, depuis la chambre 12a, de sorte qu'on maintient un joint efficace autour de l'arbre sans une usure excessive de celui-ci. Comme le dispositif d'étanchéité 52 du broyeur
10, le dispositif d'étanchéité 76 décrit ci-dessus s'est révélé efficace pour empêcher une usure inutile de l'arbre
13a, môme après de longues périodes de service et en dépit du fait qu'avec un pigment et un agent de broyage fortement abrasifs dans la chambre 12a, celle-ci soit constamment main tenue sous pression.
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La construction de l'extrémité inférieure du broyeur 11 est similaire à celle de la partie supérieure 18 du broyeur 10. La paroiccylindrique 70 et la chemise 71 sont; fixées par leur extrémité inférieure à une plaque de fond circulaire 85. La paroi intérieure 70 et sa chemise 71 pos- sèdent des ouvertures alignées radialement, formées par des parties découpées. Sur les côtés et aux bords supérieurs des parties découpées, se trouvent une paire d'organes ver- tioaux 86 et une paroi supérieure courbe 87 reliant la pa- roi cylindrique 55 et sa chemise 56, En travers de l'ouver- ture intérieure de la paroi 70, est installé un tamis cintré amovible 15a à travers lequel peut passer le mélange de pig- ment et de véhicule traité, après avoir parcouru la chambre
12a.
Le tamis 15a est, de préférence, monté sur un cadre 42a. similaire à celui de la figure 6 et prévu pour être maintenu : en place par une plaque de recouvrement courbe 88. Cette , dernière peut être attachée au broyeur 11 par des boulons @@ des pinces 72, de toute manière appropriée, comme à la figure 1, pour pouvoir l'enlever facilement en cas de be- soin. Comme dans le broyeur 10, la plaque 88 recouvre 00m1- plètement et de manière étanche le tamis 15a à l'intérieur du broyeur et en est écartée de manière à former une chambre de sortie 16a, près de l'extérieur du tamis. Un raccord 89 pour un conduit de sortie est attaché à la plaque 88, pour permettre au matériau traité venant de la chambre 16 de s'écouler par une ouverture 74.
La chemise 71 est munie de raccords de sortie ut d'entrée 90 et 91, dans le haut et dans le bas du broyeur 11, de manière à pouvoir contrôler la température de la chambre 12a en faisant circuler un fluide dans l'espace annulaire 72.
On voit que de nombreux détails de construction des broyeurs 10 et 11 peuvent être modifiés dans le cadre de l'invention. De môme, on peut utiliser à leur construc-
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tion des matériaux variés, bien qu'on préfère construire les divers éléments en tôle métallique.
Le fonctionnement des broyeurs 10 ou 11 est es- sentiellement le môme dans les deux cas et suivant l'inven- tion, il se distingue du procédé utilisé jusqu'ici dans les appareils de dispersion des pigments en ce que l'agita- tion du sable a lieu à l'intérieur d'une chambre fermée tandis que le prémélange de pigment et de véhicule est re- foulé sous .pression à travers le sable, à une vitesse con- trôlée, et remplit complètement la chambre. Outre le proces- sus fondamental mentionné ci-dessus, toute la chambre de mélange, et en particulier la région entourant le tamis, est contrôlée au point de vue de sa température pendant le fonctionnement de l'appareil.
Dans le broyeur 10 des figures 1 à 4, on remplit d'abord la @@ambre 12 de la quantité dé- sirée d'agent de broyage, tel que du sable, des perles de verre, etc... En général, on préfère le sable d'Ottawa, qui est un agent de broyage bien connu disponible dans le com- merce. On peut l'utiliser dans une dimension quelconque, de 10 à 40 mailles, suivant le type de pigment à traiter et le résultat désiré; le sable est chargé à peu près jus- qu'au-dessus du sous-ensemble inférieur 19 et on peut met- tre en marche la pompe 29 pour; amener le prémélange de pig- ment et de véhicule par le conduit 28 dans le fond de la chambre 12, à la pression et suivant le débit désirés.
L'arbre d'agitateur 13, commandé par un moteur, est ensuite mis en rotation et quand la base de broyage ou le prémélan- ge de pigment ou de véhicule est refoulé'à travers le sable agité, 'le pigment se désagrège progressivement ou se broie suivant la dimension de particules correcte et se disperse complètement à l'intérieur du véhicule. Quand la base de broyage n'écoule initialement à travers le sable, elle rem- plit les vides entre les particules de celui-ci et l'entiè-
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reté du mélange s'élève progressivement de la partie de la chambre formée par le sous-ensemble inférieur 19 pour remplir la partie constituée par le sous-ensemble supérieur 18 sur le côté duquel se trouve le tamis 15.
Quand la pression d'équilibre est établie à l'intérieur de la chambre 12, un flot continu de matériau traité est refoulé à travers le tamis, dans la chambre de sortie 16, qui se remplit et fina- lement se décharge par le conduit de sortie 17.Tandis que le processus se poursuit, on peut amener aux raccords 24 et 40 un fluide de refroidissement ou de chauffage approprié, pour le faire circuler dans les espaces annulaires 23 et 39, autour du sous-ensemble inférieur 18 et du sous-ensem- ble supérieur 19, a in de maintenir toute la chambre 12 à la température appropriée.
Ceci constitue une caractéristi- que importante, car elle permet de contrôler la température de toute la surface du tamis et empêche l'apparition de points chauds susceptibles de provoquer une coagulation de la base de broyage et de bloquer ou de colmater le tamis.
Après qu'un lot a été traité dans le broyeur 10, l'appareil se nettoie facilement, en pompant simplement un solvant à travers le dispositif. On a donc éliminé la néces- sité d'enlever et de nettoyer à la main un tamis cylindri- que, comme dans les anciens dispositifs. La facilité de ce , nettoyage est due en partie au fait que le tamis est cons- tamment en contact avec le pigment mouillé et le véhicule ou le solvant et n'est jamais en contact avec l'air pendant le fonctionnement du dispositif. Il n'y a donc aucun risque que le pigment sèche et forme des peaux ainsi que des cou- ches durcies pouvant colmater le tamis, soit intérieurement,; soit extérieurement.
Le :onctionnement du broyeur 11 est similaire à celui du broyeur 10, sauf que le prémélan g e de pigment et de véhicule s'introduit par le tuyau d'admission 28a, dans
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le haut du broyeur, et descend à travers l'appareil. Comme le broyeur 11est aussi complètement étanche, l'effet de la gravité est négligeable et l'écoulement du pigment à travers l'appareil peut se contrôler au moyen d'une pompe 29a, loi encore, après avoir passé dans la masse de sable maintenue en agitation par les disques 14, le matériau pas- se à travers le tamis 15a, n'ayant qu'une superficie rela- tivement faible, puis dans la chambre de sortie voisine 16a, avant de s'évacuer par le tuyau 89.
On notera que quoique la pompe 29 soit représen- tée à la figure 1 dans une disposition où elle applique une pression positive pour refouler le mélange de pigment et de véhicule, on pourrait la placer dans le conduit de sortie de l'un et l'autre broyeur. Du fait que ceux-ci sont mainte- nus étanches, conformément à l'invention, la pompe pourrait. aspirer le prémélange à travers ceux-ci. Cette disposition offre l'avantage de pouvoir utiliser la pompe pour trausfé- rer le matériau traité à. un endroit éloigné sans devoir exercer une pression excessive à l'intérieur du broyeur.
Quand les deux broyeurs 10 et 11 sont en fonc- tionnement, les chambres de mélange sont complètement rem- plies do l'agent de dispersion et du prémélange en cour. de traitement. Comme la chambre de mélange est complètement fermée, l'agent de broyage n'a aucune chance de s'échapper et le pigment avance à une vitesse proportionnelle à la pression qui lui est appliquée par la pompe. Ainsi donc, cette invention assure un débit accru qu'on ne pouvait obte- nir jusqu'ici avec les anciens dispositifs.
En outre, avec la présente invention, l'air ne peut pénétrer dans la cham- bre de mélange, pour aérer le produit, et le rapport volumé- trique de l'agent de broyage au prémélange reste toujours constant, ce qui assure un broyage uniforme et efficace de l'entièreté du lot.
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Lesexemples suivants illustrent l'invention,
Exemple I Base,de broyage pour 'mail à base de résine Epon
EMI18.1
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> titane <SEP> 135,9 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Additif <SEP> Baker's <SEP> MPA <SEP> (additif <SEP> à <SEP> plusieurs
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<tb>
<tb>
<tb> fins, <SEP> 60% <SEP> d'agent <SEP> de <SEP> dispersion) <SEP> 3,171 <SEP> kg
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<tb>
<tb> Talc <SEP> 106 <SEP> (silicate <SEP> de <SEP> magnésium) <SEP> 54,36 <SEP> kg <SEP>
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<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> Epon, <SEP> 60% <SEP> de <SEP> solides <SEP> dans <SEP> le
<tb>
<tb>
<tb> véhicule <SEP> (viscosité <SEP> 110 <SEP> KU's <SEP> à <SEP> 25 C) <SEP> 121,12 <SEP> litres
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Broyage <SEP> désiré <SEP> - <SEP> 6 <SEP> (échelle <SEP> North)
<tb>
On a utilisé d'abord pour cet essai un broyeur de laboratoire du type 1/2 gallon (1,9 litre), avec rotor à 4 disques et alimentation par le haut, et une charge de 2,040 kg de sable passant au tamis de 20 à 30 mailles.
Avec ce broyeur, le moteur tournait à une vitesse constante de 2. 400 t/min. Le prémélange ci-dessus était versé dans le haut du broyeur aussi rapidement que la dispersion s'écoulait à travers le tamis, dans le bas de celui-ci. Le ébit réalisé était de 7,57 litres à l'heure avec un taux de broyage de 6.
Dans un essai comparatif, un broyeur ayant les mêmes spécifications que ci-dessus, mais reconstruit sui- vant les principes de la présente invention, fut utilisé avec le haut fermé et l'arbre du rotor muni d'un joint élan-. che. Le prémélange fut pompé dans le broyeur sous pression, à une vitesse constante, en maintenant dans la chambre une pression de 0,28 kg/om2. Le taux de broyage désiré de 6 (échelle North) fut obtenu avec un débit de 22,7 litres à l'heure, soit un accroissement de 200% par rapport au type de broyeur non étanche,
Dans un autre essai, on utilisa la même formule que ci-dessus avec un broyeur standard de 11,355 litres, de type ouvert, alimenté par le fond, aveo une vitesse d'ar-
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bre de 1750 t/min.
La charge était de 12,23 kg de câble pansant au tamis de 20 à 30 mailles. Ici, le mélange de sable était poussé hors du broyeur, dans le haut de celui- oi, avec un taux d'alimentation de 90,84 litres de prémé- lange par heure. Quand on réduisit l'alimentation à 75,70 litres par heure, le mélange de sable resta à l'intérieur de la zone supérieure du tamis dans l'ancien type de bro- yeur à alimentation par le bas,
En utilisant la môme formule avec un broyeur de 11,355 litres à alimentation par le bas, construit suivant l'invention, c'est-à-dire avec un tamis enfermé et un arbre muni d'un joint étanche, on obtint un débit de 136,26 li- tres par heure d'un produit ayant un taux de broyage de 6 à l'échelle North.
Pendant cet essai, la pression à l'inté- rieur de la chambre de mélange était de 0,55 kg/cm2.
Exemple II
Base de broyage pour émail blanc au four
EMI19.1
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> titane <SEP> 39,637 <SEP> kg
<tb>
<tb> Silicate <SEP> d'aluminium <SEP> 2,265 <SEP> kg
<tb>
<tb> Bentone <SEP> 34 <SEP> 0,453 <SEP> kg
<tb>
Alkyde moyenne en huile, 35% de solide dans le véhicule (viscosité 90 KU's à 25 C) 26,495 litres Taux de broyage désiré 7,5 (échelle North)
Dans cet essai, le mélange ci-dessus fut pompé dans un broyeur de 11,355 litres, du type ouvert, à alimen- tation par le bas, et l'on maintient le taux d'alimentation tout juste pour que le mélange de sable ne déborde pas le tamis du haut. On constata que ce taux d'alimentation était de 52,99 litres à l'heure et que le taux de broyage était de 8 à l'échelle North.
En utilisant un broyeur étanche du type conforme à l'invention, on augmenta la pompe d'alimentation de manie-
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re à obtenir un débit de 98,41 litres à l'heure avec un ma- tériau ayant un taux de broyage de 8 à l'échelle North, Dans cet essai, la pression à l'intérieur de la chambre était de 0,28 kg/om2. Dans l'essai suivant, aveo le même matériau, et la pompe de type étanche de l'invention, on augmenta la vitesse de cette dernière jusqu'à un débit de 143,83 litres à l'heure, qui porta la pression dans la cham- bre à 0,385 kg/om2 et l'on obtint un matériau ayant un taux de broyage de 7,5 à l'échelle North,
Dans un troisième essai avec le même matériau,
on fit tourner la pompe à pleine vitesse pour obtenir un débit de 261,16 litres à l'heure et augmenter la pression dans la chambre à 0,63 kg/om2. Dans cet essai, le taux de broyage tomba à 4,5 à l'échelle North. Toutefois, cet essai démontra le débit pouvant être obtenu avec le broyeur de la présente invention, quand on peut accepter un broyage plus grossier.
Pour vérifier si un broyeur de Il@:)55 litres étanche, à alimentation par le haut, donnerait le môme dé- bit que le même broyeur étanche alimenté par le bas, on fit passer la base de broyage ci-dessus dans des broyeurs étanches de dimensions similaires avec alimentation par le bas et par le haut.
On enleva d'abord le bouchon de remplissage du sable du broyeur alimenté par le haut et l'on y versa la base de broyage. On obtint, par écoulement sous l'action de la gravité, un débit de 30,280 litres par heure, capaci- té correspondant à cette base de broyage coulant relative- ment difficilement. Le taux de broyage obtenu dans cet es- sai fut de 8 à l'échelle North. On ferma ensuite le broyeur en remettant en place le bouchon d'entrée du sable et un débit de 98,41 litres à l'heure donna un produit ayant le même taux de broyage de 8. De nouveau, aveo un débit de
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pompe de 143,83 litres par heure, on obtint un taux de broyage de 7,5 (échelle North) et une pression dans la chambre atteignant 0,385 kg/cm2, comme dans l'alimentation par le bas.
On répéta ensuite les deux essais ci-dessus avec des débita de pompe de 98,41 et 143,83 litres dans un broyeur étanche alimenté par le bas, construit selon l'in- vention. Le taux de broyage fut le môme dans chaqua cas que pour les essais avec le broyeur étanche alimenté par le haut. Ceci prouve qu'avec le même nombre d'impulseurs et la même charge de sable, la môme durée de séjour dans le broyeur donne un même taux de broyage, que le broyeur étanche soit alimenté par le bas ou par le haut. Avec le broyeur étanche, on peut contrôler ce temps de séjour pour obtenir le taux de broyage désiré.
De môme, des prémélanges coulant difficilement et de haute viscosité, avec lesquels on avait obtenu précédemment de faibles débits sous l'action de la gravité, peuvent maintenant être refoulés à travers le tamis, anus une pression contrôlée dans la chambre de mélange et l'on peut ainsi obtenir des débits fortement accrus.
Exemple III,
Base de broyage pour pâte colorante universelle
EMI21.1
<tb> Bleu <SEP> phthale <SEP> 398,64 <SEP> kg
<tb>
<tb> Eau <SEP> et <SEP> solvant <SEP> minéral <SEP> 271,80 <SEP> kg
<tb> Véhicule <SEP> réductible, <SEP> 85% <SEP> de <SEP> solide
<tb>
<tb> Viscosité <SEP> 124 <SEP> KU's <SEP> à <SEP> 25 C
<tb>
Taux de broyage désiré pour une dispersion complète de la couleur.
Lors du premier essai avec cette formule, on uti- lisa une charge de sable de 12,23 kg dans un broyeur de 11,355 litres alimenté par le bas, d'un type ancien ouvert dans le haut. Le débit maximum obtenu sans pousser le sable hors du haut ouvert fut de 17,03 litres par heure. A ce
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taux, la pâte obtenue était pleine d'air emprisonné. ,
Lors de l'essai avec un broyeur étanche de 11,355 litres, alimenté par le bas, suivant l'invention, et une pression de 0,35 kg/cm2 dans la chambre, on obtint un débit de 26,495 litres à l'heure. La pâte obtenue avait une pleine intensité de coloration et ne renfermait pas de bulle d'air.
Exemple IV
Base de broyage pour émail de finissage extérieur
EMI22.1
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> titane <SEP> 169,98 <SEP> kg
<tb>
<tb> Bentone <SEP> 34 <SEP> 1,359 <SEP> kg
<tb>
<tb> Thixin <SEP> 3,171 <SEP> kg
<tb>
<tb> Alcool <SEP> éthylique <SEP> 1,359 <SEP> kg
<tb>
Alkyde longue en huile, 30% solide dans le véhicule, viscosité 90 KU's à 25 C t
Broyage désiré - 6 (échelle North)
Avec la formule ci-dessus, on utilisa un broyeur étanche de 11,355 litres, alimenta par le bas, avec une charge de sable de 13,590 kg. On obtint un débit de 151,4 litres à l'heure avec une pression dans la chambre de
0,7 kg/cm2 et un taux de broyage de 6.
Cette base de broya- ge particulière coulait très lentement et dans un broyeur alimenté par le bas d'un type ancien, ayant le haut ouvert, le débit maximum, sans que le sable déborde le tamia, fut de 60,560 litres à l'heure. Le taux de broyage fut de 8, c'est-à-dire plus fin que ce qui était demandé. Pour obte- nir un taux de broyage de 6 avec l'ancien broyeur ouvert dans le haut, on dut réduire la charge de sable à 8,154 kg.
Toutefois, dans un essai ultérieur, au moyen d'un broyeur étanche suivant l'invention, mais de la même dimension, on obtint un taux de broyage de 8, avec un débit de 105,98 li- tres à l'heure tandis qu'une pression de 0,385 kg/cm2 était maintenue à l'intérieur de la chambre de mélange.
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Exemple V
Base de broyage pour émail de peintre en une couche Oxyde de titane ne tarifant pas 141,336 kg R.C.H.T.-4 Alkyde longue en huile, 60% de solide dans le véhicule (Viscosité 110 KU's à 25 C) 90,84 litres Taux de broyage désire ! :
7 (échelle North)
La formule ci-dessus avait causé jusqu'ici un tas d'ennuis avec les broyeurs à sable ouverts de type an- cien, du fait que le vernis se mouille mal et qu'il s'agis- sait d'un type partiellement gélifié, ne coulant presque pas.Dans un essai avec un broyeur de 11,355 litres, ali- menté par le bas et ouvert dans le haut, on obtint un débit de 73,70 litres à l'heure, avec le mélange '-élevant jus- qu'en haut de la surface du mis Les impulseurs supérieurs tournant dans ce mélange lourd, engendraient une grande quantité de chaleur. La température de la base de broyage dispersée au bas de l'écran était de 60 C mais dans le haut, elle atteignait 87 C, Cette température relativement élevée provoquait une perte de solvant et la réaction avec le véhi- cule diminuait encore sa capacité d'écoulement.
Un raclage périodique de la base de broyage dispersée jusqu'à la gou- lotte de sortie était nécessaire. On devait de môme netto- yer l'intérieur et l'extérieur du tamis, à peu près toutes les demi-heures, pendant la marche. Dans un dernier essai avec cette formule, en utilisant un broyeur étanche de
11,355 litres alimenté par le bas, construit suivant l'in- vention, le mélange dans la région du tamis fut maintenu froid et comme il sortait par un tuyau, la difficulté d'écoulement n'empêcha pas un débit continu, qui fut porté à 132,47 litres par heure avec une pression de 0,630 kg/om2 dans la chambre. En outre, le broyeur fonctionna sans atti- rer l'attention de l'opérateur, car aucun raclage, ni aucun-
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nettoyage du tamis ne furent nécessaires.
Ce dernier exem- ple démontre d'une manière décisive que non seulement la présente invention assure des débita fortement accrus, main que ses multiples possibilités éliminent nombre de problè- mes sérieux que posaient les broyeurs de type ancien.
De nombreux changements dans la construction, ainsi que des formes d'exécution et des applications large- ment différentes de l'invention apparaîtront aux personnes versées dans ce domaine sans qu'on doive s'écarter de son! esprit ou de sa portée. Les divulgations et la description qui précèdent sont purement illustratives et ne sont en aucune façon destinées à une limitation quelconque.
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