FR2480135A1 - Melangeur pour fluides comportant un empilement de couches ondulees simple face - Google Patents

Abstract

MELANGEUR POUR FLUIDES COMPORTANT UN EMPILEMENT DE COUCHES ONDULEES SIMPLE FACE. LES MILIEUX (GAZ, LIQUIDES) A TRAITER EN PROVENANCE DES CONDUITS 20, 22 SONT INTRODUITS SEPAREMENT DANS UNE SURFACE D'ENTREE (A OU B, RESPECTIVEMENT) DU MELANGEUR 10. ILS Y CHEMINENT DANS DES CANAUX SEPARES, FORMES PAR LES ONDULATIONS, POUR PARVENIR ET SE DISTRIBUER UNIFORMEMENT A LA FACE C DE SORTIE. ON OBTIENT AINSI UNE EGALITE DE TEMPERATURES OU DE CONCENTRATIONS DANS LE MELANGE DECHARGE DANS LE CONDUIT 24 DE SORTIE.

Description

La présente invention concerne un appareil destiné à mélanger des milieux

fluides en écoulement, comme des gaz ou des liquides, dans lequel les milieux fluides sont introduits

séparément et dont ils sortent en se mélangeant.

Dans de nombreux domaines industriels, il est néces- saire de mélanger des milieux fluides en écoulement, comme des gaz et/ou des liquides, par exemple en vue d'égaliser des températures, des degrés de concentration, etc., et c'est ainsi que dans les industries chimiques, une pratique connue consiste à utiliser des mélangeurs statiques pour uniformiser les concentrations des divers milieux. Dans des installations de ventilation dans lesquelles une batterie de chauffage, par exemple, est alimentée en air froid externe et en air chaud de recyclage, un mélangeur statique peut servir à mélanger les flux ou courants d'air avant leur entrée dans la batterie

de chauffage et à réaliser ainsi une égalisation de tempé-

rature destinée à éviter une charge inégale de la batterie et également une panne ou rupture de celle-ci par suite d'une

congélation ou d'un givrage.

Le type le plus courant de mélangeurs destinés aux fins précitées consiste en un appareil dans lequel les milieux à mélanger sont introduits séparément, l'opération de mélange s'effectuant au sein de l'appareil lui-même. Les mélangeurs

de ce type ont l'inconvénient d'engendrer une chute de pres-

sion ou perte de charge relativement grande dans l'appareil et, en même temps, le volume du mélangeur lui-même doit être grand si les milieux doivent être suffisamment bien mélangés

avant de sortir de l'appareil.

Un autre procédé, utilisé par exemple dans un brû-

leur, consiste à réaliser le mélange des milieux lorsque ceux-ci sortent du corps du brûleur, le mélange étant obtenu par une turbulence provoquée dans les milieux par divers

moyens, par exemple à l'aide de chicanes disposées hélicoida-

lement à l'intérieur du corps du brûleur. Cependant, la con-

ception de tels dispositifs est compliquée et ils sont donc

onéreux à fabriquer, notamment en grande série.

La présente invention vise principalement à proposer un mélangeur simple et peu onéreux dans lequel les milieux sont efficacement et intimement mélangés, cependant que la chute de pression dans l'appareil reste légère et que le

volume du mélangeur lui-même est faible.

Selon ses caractéristiques principales, le mélangeur -5 selon l'invention comporte au moins deux systèmes de canaux

débouchants et séparés qui partent chacun d'une surface d'en-

trée respective, se dirigent vers une face commune de sortie et de décharge du mélangeur et forment l'un par rapport à l'autre un angle tel que les milieux s'écoulant en provenance des deux ou plusieurs faces d'entrée sont distribués de manière essentiellement uniforme à la surface de la face de sortie. Le mélangeur comporte au moins deux couches d'unités ondulées simple face, chaque unité comportant une feuille plane et une feuille ondulée disposées de manière à être au contact l'une de l'autre. Les unités ondulées à simple face sont disposées de manière que les ondulations des feuilles

ondulées forment entre elles un angle déterminé et constant dans des cou-

ches adjacentes. Vu en plan, le mélangeur a une forme trian-

gulaire. Deux des côtés du triangle forment les faces d'en-

trée, et le troisième côté forme la face de sortie ou de décharge du corps du mélangeur. Pour pouvoir recevoir des débits ou volumes différents de courants d'alintentation, les canaux de cheminement du mélangeur triangulaire peuvent comporter des ondulations de hauteurs différentes à partir des faces dtentrée. De même, les petits côtés du mélangeur triangulaire peuvent avoir des longueurs différentes pour correspondre à des débits ou volumes différents de courants d'alimentation. Des dispositifs d'étranglement peuvent être disposés, dans le mélangeur triangulaire, aux coins assurant la liaison avec le côté commun de sortie afin d'égaliser ou

d'équilibrer ltécoulement des milieux dans le corps du mélan-

geur. Les dispositifs d'étranglement peuvent être sous forme de lames recouvrant un nombre déterminé d'orifices de canaux sur les surfaces d'entrée du mélangeur, la surface recouverte par les lames augmentant lorsqu'on se rapproche des coins précités du mélangeur. Des dispositifs d'étranglement peuvent également être sous forme de plaques perforées disposées sur les surfaces d'entrée du mélangeur et qui sont progressivement

moins perforées à mesure qu'on se rapproche des coins précités.

Les faces d'entrée du mélangeur peuvent être reliées à des dispositifs de compensation de pression, disposés en amont du mélangeur, comportant des canaux linéaires et parallèles et ayant une forme telle qu'en combinaison avec les canaux du mélangeur, il se forme des voies ou passages produisant essentiellement la même chute de pression ou perte de charge, quelle que soit la position de ces passages par rapport au mélangeur. Pour égaliser le débit dans la zone de sortie du la mélangeur, celui-ci peut comporter plusieurs systèmes de canaux ayant la même longueur dans chaque couche. Pour éviter un débit ou une vitesse excessive d'écoulement près des bords ou surfaces externes du mélangeur, les canaux situés dans ces

zones et livrant passage à l'un des milieux peuvent présen-

ter une plus faible section et, par exemple, une plus faible hauteur que les autres canaux du mélangeur. Pour éviter une

accélération des milieux dans l'appareil, celui-ci peut com-

porter un système de canaux coniques présentant, pour le passage d'un milieu, une section de grandeur croissante dans le sens de l'écoulement. Le mélangeur peut comporter des dispositifs, montés en amont de ses faces d'entrée, en vue de réguler les quantités relatives des milieux devant pénétrer dans le mélangeur. Pour permettre de faire varier

la proportion de deux milieux à mélanger à au moins un troi-

sième milieu, on peut relier en série deux modules de mélangeurs de l'invention dont l'un peut être déplacé, par rapport à l'autre, sur une distance équivalant à la largeur d'au moins

un canal de cheminement.

Des formes de réalisation du mélangeur construit selon les principes de l'invention seront maintenant décrites plus en détail, à titre d'exemples nullement Iimitatifs, en

regard des dessins annexés sur lesquels:-

La figure 1 montre schématiquement en perspective un mélangeur construit selon les principes de l'invention et monté dans une canalisation; la figure 2 est une vue en plan de l'appareil de la figure 1;

la figure 3 est une vue en plan, semblable à la fi-

gure 2, mais montrant une autre variante;

la figure 4 est une vue en perspective d'un mélan-

geur comportant un dispositif d'étranglement destiné à réguler l'écoulement à travers l'appareil;

la figure 5 est une vue en plan d'un mélangeur compor-

tant un dispositif de compensation de la pression des fluides;

la figure 6 montre une version modifiée d'un appa-

reil semblable à celui représenté sur la figure 5; les figures 7a à 7c montrent une forme modifiée de réalisation d'un mélangeur comportant des cannelures ou canaux d'égales longueurs; les figures 8a et 8b montrent un appareil destiné à

mélanger trois milieux.

la figure 9 est une vue en plan d'une feuille compor-

tant des ondulations coniques -et destinée à un mélangeur cons-

truit selon les principes de l'invention; les figures 10 et 11 montrent une coupe de la feuille

à ondulations coniques, le long des lignes X-X et XI-XI, res-

pectivement, deo1a figure 9; la figure 12 est une vue en plan d'un mélangeur constitué de feuilles du type illustré sur la figure 9; la figure 13 montre en perspective un mélangeur équipé d'un dispositif de régulation des débits respectifs des milieux' à mélanger; et

les figures 14a et 14b montrent des mélangeurs des-

tinés à la régulation des proportions relatives de trois

milieux à mélanger.

La forme de réalisation du mélangeur 10, conçu selon les principes de l'invention et représenté sur les figures 1 et 2, comporte un certain nombre d'éléments de base consistant en une feuille ondulée 12 portant contre une feuille plate 14 pour former un "élément ondulé simple face". D'autres éléments de base ou éléments ondulés simple face 12,14 sont

placés alternativement de manière à former, entre des élé-

ments 12,14 adjacents, un certain angle et par exemple de

manière à former un angle droit comme illustré sur la figure 1.

Les canaux linéaires formés par les ondulations des couches ondulées vont ainsi s'étendre alternativement dans deux directions, perpendiculaires l'une à l'autre, sur la totalité de l'épaisseur du corps du mélangeur 10, comme indiqué par les flèches 16 et 18 de désignation du sens d'écoulement sur les figures 1 et 2. Les éléments de base du mélangeur ont de préférence en coupe une forme triangulaire, comme on le voit mieux sur la figure 2. Les petits côtés d'un tel triangle sont perpendiculaires aux ondulations des couches ondulées. On obtient ainsi deux systèmes de canaux linéaires continus. Les canaux de chaque système partent de leur entrée séparée, A et B, pour traverser le mélangeur, les canaux d'un système restant séparés de ceux de l'autre, et parvenir à la face de décharge C de l'appareil o leurs lumières ou sorties s'étalent sur une

surface commune, les sorties de chaque système étant réguliè-

rement distribuées sur la face C de décharge du mélangeur.

Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, deux conduits séparés d'alimentation 20,22, sont reliés aux entrées, A et B, du mélangeur 10, pour y faire pénétrer deux courants des milieux à mélanger, cependant qu'un troisième conduit 24 est destiné à acheminer, pour les éloigner de l'appareil, les milieux mélangés. Le sens de l'écoulement des milieux est représenté schématiquement par de larges flèches sur les figures. Le mélangeur 10 peut servir à mélanger tous les milieux fluides en écoulement,

comme des liquides, des gaz etc., mais, par souci de simpli-

cité, la description suivante va se référer au mélange de

courants d'air séparésen vue, par exemple, d'égaliser la

température dans des circuits de ventilation.

Les deux courants d'air 16,18, représentés sur la figure 1 comme empruntant les deux systèmes de canaux du mélano geur 10 vont, lorsqu'ils atteignent la face de décharge commune le long du grand côté du mélangeur triangulaire, se mélanger lorsqu'ils quittent l'appareil 10, comme indiqué

par les flèches 16,18 sur la figure 2. Puisque, comme men-

tionné, les sorties des canaux sont uniformément distribuées sur la totalité de la surface de décharge du mélangeur 10, aussi bien latéralement que verticalement, il est clair que le grand nombre de canaux étroits va produire un effet de mélange efficace et poussé des milieux, comme des courants d'air, de sorte que chacun de ces milieux, comme des courants d'air, sera uniformément distribué sur toute la surface ou

zone de décharge ou de sortie.

Le corps du mélangeur 10 comporte en alternance des

couches ondulées 12 et plates 14 portant l'une sur l'autre.

Une matière convenant pour la réalisation des couches relati- vement minces ainsi formées est une matière plastique, une fibre minérale comme certaines fibres de verre, une matière métallique comme de l'aluminium, de l'acier inoxydable, etc., ou une autre matière semblable selon l'environnement dans lequel le mélangeur 10 est destiné à fonctionner. La hauteur choisie pour les ondulations doit être relativement grande afin de ne produire par frottement qu'une faible perte de pression ou de charge. Un procédé convenable pour construire

le mélangeur 10 consiste à empiler l'un sur l'autre des élé-

ments ondulés simple face de base, rectangulaires ou carrés,

jusqu'à obtention de l'épaisseur voulue pour le corps du mé-

langeur, les éléments étant réunis par collage, soudage ou

opération analogue, après quoi on obtient la forme triangu-

laire voulue en divisant par une diagonale le corps carré ou rectangulaire, de manière à obtenir au moins deux mélangeurs triangulaires. Bien entendu, on peut également concevoir un corps de mélangeur dont la forme s'écarte du triangle pur comportant trois côtés linéaires>et l'on peut produire des

corps triangulaires ou d'une autre forme en découpant sépa-

rément chacune des couches ondulées simple face dont le

corps du mélangeur est constitué.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, le mélangeur lOa est monté dans deux conduits d'alimentation 26,28 de largeur différente. Le mélangeur n'a plus une forme de triangle isocèle; mais chacun de ses petits côtés a une longueur différente, de manière à

correspondre aux largeurs différentes des conduits.

Il ressort des figures 2 et 3 que la longueur des canaux linéaires partant de l'entrée A ou B pour se diriger vers la sortie C varie, selon que le canal en question débute à l'angle du mélangeur 1Q,la, voisindu sommet de l'angle droit ou se rapproche de l'un des sommets de la base du

triangle. Cette différence de longueur peut entraîner une cer-

taine variation de la chute de pression en diverses parties du mélangeur l0,lOa, ce qui peut provoquer à son tour un peu de déséquilibre du courant d'air mixte sortant de la face C

de décharge du mélangeur.

L'invention propose plusieurs façons de résoudre ce problème. Comme illustré sur la partie gauche de la figure 4, des lames 30,32,34 peuvent être fixées au mélangeur 10, près d'un coin de sa base, et recouvrir certaines ouvertures des canaux du côté de l'entrée B. De cette façon, le courant

d'air pénétrant près des coins proches de la base de l'appa-

reil, c'est-à-dire aux endroits o les canaux sont les plus courts, sera étranglé et l'on obtiendra ainsi un équilibrage de la quantité d'air traversant le corps du mélangeur. La même quantité d'air approximativement sortira ainsi du mélangeur uniformément distribuée sur la surface de décharge C. Comme illustré sur la figure 4, la lame 34 située la plus près du coin de la base du mélangeur 10 est plus large que

les lames 32 et 30 plus éloignées de ce coin, et un agence-

ment convenable de la largeur et de la position des lames va permettre d'équilibrer assez efficacement le reste de l'air

traversant le mélangeur 10.

Un étranglement du courant d'air aux coins de la base du mélangeur 10 peut également être obtenu à l'aide de plaques perforées comportant une proportion plus ou moins grande de

trous, comme illustré sur la partie- droite de la figure 4.

Il ressort de la figure que la plaque 36 comporte moins de trous que la plaque 38, qui est plus rapprochée du milieu du mélangeur 10, c'est-àdire recouvre des canaux de plus grande longueur, cependant que les canaux situés encore plus près du

centre du mélangeur 10 restent entièrement dépourvus d'orga-

nes d'étranglement. Les plaques perforées 36,38 permettent d'ajuster et d'équilibrer avec un degré élevé de précision

le courant d'air traversant le mélangeur 10.

Un autre moyen d'égaliser les courants traversant le mélangeur consiste à équiper celui-ci d'un dispositif de compensation de pression, comme représenté sur les figures et 6. Le dispositif 40 de compensation de pression, illustré sur la figure 5, est fabriqué en le même matériau que le corps du mélangeur 10 et il consiste en des couches d'éléments ondulés à simple face empilés l'un sur l'autre, les couches ondulées étant de préférence toutes parallèles. Le dispositif comporte donc des canaux linéaires partant du petit côté D du dispositif 40, parallèlement à l'autre petit côté E, vers le troisième côté ou base F en diagonale au contact de l'un des côtés d'entrée du mélangeur 10, ce qui permet au canaux du dispositif 40 de communiquer avec ceux du mélangeur 10. Il convient de choisir la hauteur des ondulations et la longueur 1 du côté du-dispositif 40, de manière à garantir que la chute de pression dans le milieu aura approximativement la même amplitude, car le milieu empruntant les canaux les plus longs du dispositif 40 passera par les canaux les plus courts du mélangeur 10 et réciproquement. Les dispositifs illustrés sur la figure 5 peuvent, comme le mélangeur 10, être produits à partir d'un corps carré ou rectangulaire divisé en diagonale. La figure 6 illustre un exemple de cas dans lequel l'adaptation du dispositif 40a', 40a" à la chute de pression se produisant dans le mélangeur 10a a conduit

à donner à ce dispositif une forme irrégulière avec des lon-

gueurs 1', 1" différentes des bords de ce dispositif 40a', 40a".

Les dispositifs 40, 40a', 40a" de compensation de pression, illustrés sur les figures 5 et 6, produisent une distribution uniforme de l'écoulement vers chaque canal des mélangeurs l0,10a et ils peuvent donc servir dans les

cas d'exigences élevées concernant un mélange précis, cepen-

dant que la version utilisant des lames 30,32,34 ou des pla-

ques 36,38 d'étranglement, comme illustré sur la figure 4,

s'utilise mieux, lorsque les demandes concernant l'unifor-

mité du mélange sont modérées.

Une autre façon d'égaliser l'écoulement traversant, la surface de décharge du mélangeur consiste à concevoir

celui-ci de manière que ses canaux aient la même longueur.

Une forme de réalisation de cette nature est représentée sur les figures 7a, 7b et 7c. On y voit que le mélangeur lOb

est monté de façon usuelle dans les deux conduits 20,22 trans-

portant les milieux à mélanger et que le conduit 24 achemine

les milieux mélangés et leur permet de s'éloigner du mélan-

geur en. circulant dans le sens des flèches tracées sur la figure 7a. Le mélangeur lOb représenté sur la figure 7a comporte donc des canaux linéaires parallèles 44, partant des faces d'entrée du mélangeur lOb voisines des conduits 20,22 pour se diriger, parallèlement à la paroi externe respective du mélangeur lOb, vers la surface de sortie et de décharge dans le conduit 24. Comme les mélangeurs décrits dans les paragraphes précédents, le mélangeur lOb est constitué de couches d'éléments ondulés simple face. Ces couches communiquent

alternativement avec chacun des conduits 20 et 22, respec-

tivement, et le milieu provenant de l'un ou l'autre de ces conduits ne peut emprunter qu'un canal sur deux du mélangeur, lorsqu'on regarde celuici verticalement. L'admission vers la couche intermédiaire doit donc être obturée comme illustré en 46 suz la figure 7b. L'obturation 46 peut être réalisée lors de la fabrication par suite d'une conception appropriée des éléments ondulés ou bien par soudage ou collage d'une

bande séparée sur l'élément déjà mis en place.

Dans cette forme de réalisation comme dans les formes précédentes, il est clair que le mélangeur peut être construit de manière à pouvoir s'ajuster dans les conduits de section circulaire, et dans ce cas, la forme de l'appareil en coupe sera circulaire, comme représenté sur la figure 7c pour le

mélangeur 10c.

Le mélangeur peut naturellement aussi être construit de manière à pouvoir mélanger trois milieux ou davantage,

comme représenté dans le cas de la forme de réalisation illus-

trée sur les figures 8a et 8b. Le mélangeur lQd de la figure Sa est relié non seulement aux conduits 20 et 22, mais aussi à un conduit intermédiaire 48. Le mélangeur l0d de la figure 8a comporte donc au moins trois couches d'éléments ondulés simple face empilés, la couche du milieu partant du conduit 48 pour parvenir au conduit de sortie 24 en ayant une forme rectangulaire en coupe et en comportant des canaux parallèles

à ses longs côtés, cependant que les couches partant des con-

duits 20 et 22, respectivement, pour parvenir au conduit commun de sortie 24 comportent des canaux parallèles aux côtés obliques du mélangeur. Puisque le milieu provenant de chacun des conduits d'entrée 20,22,48, ne peut emprunter que l'une des trois couches conduisant au conduit commun de sortie 24, l'entrée des deux couches intermédiaires doit être obturée, comme représenté en 46 sur la figure 8b, de la même façon que celle décrite à propos des figures 7a et 7b. Les mélangeurs lb, lOc, lOd représentés sur les figures 7a, 7b, 7c et Sa, 8b, sont ainsi constitués de couches de feuilles ondulées simple face empilées l'une sur l'autre, toutes les

couches ondulées d'acheminement d'un milieu formant de préfé-

rence un angle déterminé avec l'ensemble des autres couches.

Un milieu traversant le mélangeur sera ainsi intimement mélangé aux autres milieux à la sortie conduisant au conduit commun 24. Il est donc important d'ajuster correctement le débit des milieux dans chacun des conduits. Si les première et dernière couches ondulées présentent la même hauteur d'ondulations que les autres, l'écoulement à travers ces couches sera excessif et le mélange ne sera pas uniforme en chacun de ces côtés du mélangeur. Une façon convenable de

combattre cet effet consiste à diminuer la hauteur des ondu-

lations des premier et dernier éléments ondulés ou couches ondulées, en leur donnant une hauteur qui est de préférence égale ou légèrement inférieure à la moitié de la hauteur d'ondulation normale comme illustré sur les figures 7b et 8b

par la couche 50, dont on peut comparer la hauteur des ondu-

lations avec celle des ondulations des couches ou canaux

intermédiaires 44.

Dans les formes de réalisation du mélangeur illustrées sur les figures 7a, 7b, 7c, Sa et Sb, la vitesse d'écoulement des milieux dans le conduit de sortie 24, immédiatement en aval du mélangeur, est supérieure à la vitesse d'écoulement dans les conduits 20, 22, 48 en amont du mélangeur. Dans la forme de réalisation du mélangeur lOb, illustrée sur la figure 7a, par exemple, la vitesse d'écoulement des milieux dans le

conduit 24 de sortie est proportionnelle à la somme des vi-

tesses des deux milieux dans les conduits 20,22 d'alimentation,

ce qui constitue un inconvénient dans de nombreux cas.

Une façon d'éliminer cet inconvénient consiste à donner aux ondulations une hauteur croissante et/ou à élargir la distance entre les sommets des ondulations de l'entrée vers la sortie du mélangeur ou, en variante, à prévoir une il

distance croissante entre les ondulations, mais en mainte-

nant constante la hauteur des ondulations, toujours en regar-

dant vers la sortie. Des feuilles ondulées de ce genre peu-

vent être fabriquées entre des rouleaux plus ou moins coniques, qui peuvent produire des feuilles ondulées présentant des on- dulations de hauteur croissante et d'une distance qui alugMente

entre les sommets des ondulations. En déplaçant de façon con-

venable l'un des rouleaux coniques de réalisation des ondula-

tions par rapport à l'autre, on peut également produire des

feuilles ondulées présentant une hauteur constante des ondu-

lations, mais avec un intervalle qui augmente entre les ondu-

lations elles-mêmes; Une autre façon de fabriquer de telles feuilles consiste, une fois -une feuille produite entre des rouleaux ondulés et coniques et lorsque cette-feuille comporte des ondulations de hauteur croissante et de distance

croissante d'une ondulation à l'autre, à continuer le trai-

tement en pressant les feuilles pour réduire la hauteur des ondulations à la valeur voulue. Les figures 9 à 1l montrent un exemple d'une feuille 52 à ondulations coniques dont les sommets ou crêtes sont, comme mesuré en D' et D" sur les figures 10 et 1l respectivement, plus proches à une extrémité de la feuille 52 qu'à l'autre extrémité, cependant que la hauteur H des ondulations reste la même. L'extrémité de la feuille 52 o les crêtes sont les plus proches est ainsi mont.ée dans l'un des conduits, 20 ou 22, d'alimentation des milieux à mélanger, et l'extrémité o les crêtes sont les plus espacées est montée dans le conduit 24 de décharge, comme illustré sur la figure 12, laquelle montre une forme de réalisation d'un mélangeur 10e constitué de couches 52 d'éléments ondulés coniques simple face, du type représenté

sur la figure 9.

Des dispositifs, illustrés sur la figure 13, peuvent être montés dans les conduits 20,22 d'alimentation en amont du mélangeur 10 pour réguler les proportions relatives des

deux milieux à mélanger. Dans la forme de réalisation repré-

sentée sur la figure 13,-ces dispositifs prennent la formes de plaques mobiles 54 dans lesquelles sont découpées des fentes ou boutonnières 56 dont la forme équivaut à celle de l'entrée de chaque couche du mélangeur 10. Puisque l'on peut faire plus ou moins coïncider les fentes 56 avec les canaux

44 non obstrués du mélangeur 10, on peut réguler les propor-

tions relatives des milieux provenant des conduits d'entrée correspondants 20,22 en vue d'un mélange, comme cela ressort de la figure 13.Ce régulateur peut également prendre la forme d'un dispositif d'étranglement ou d'un dispositif semblable du type utilisé pour le mélange des gaz, ou bien il peut être d'un modèle semblable aux valves de régulation utilisées

pour des liquides.

Une autre façon de réguler les proportions relatives

des milieux à mélanger consiste à relier en série deux mélan-

geurs lob, du type représenté par exemple sur la figure 7a, et à rendre l'un des mélangeurs mobile par rapport à l'autre,

comme illustré sur la figure 14a, o l'on voit que le mélan-

geur supérieur 10' est mobile par rapport au mélange inférieur lob".

Un agencement de ce genre convient, par exemple, pour mélanger trois milieux et lorsqu'il est souhaitable de pouvoir faire varier les proportions relatives de deux milieux à mélanger

à un troisième. Le mélangeur mobile doit pouvoir être dé-

placé dans un sens perpendiculaire au plan des canaux ou

des couches ondulées simple face. Dans l'une des deux posi-

tions extrêmes de ce mélangeur lOb', illustrée sur la figure 14a, les canaux sont ouverts ou non obstrués et ils

permettent au milie Mil provenant du conduit 20 d'alimenta-

tion, de, s'écouler dans le mélangeur relié en série. Les milieux M1 et M13 provenant des conduits 20 et 22 sont ainsi mélangés, ce dernier conduisant directement au mélangeur inférieur fixe lOb", assurant la communication à sa sortie avec le conduit commun de décharge 24. Lorsque le mélangeur supérieur lOb' est déplacé par un mouvement qui se produit dans un sens vertical par rapport à ce mélangeur lOb', c'est-à-dire perpendiculairement au plan de la figure 14a, comme indiqué par la flèche double sur la figure 14b, les canaux se ferment de plus en plus au milieu Ml provenant du conduit 20 et s'ouvrent de plus en plus au milieu M12 provenant du conduit 48, ce qui signifie qu'un mélange des milieux Ml, M2 et M3 provenant de chacun des conduits 20,48 et 22, respectivement,

se produira lorsque le mélangeur lOb' est placé en ses posi-

tions intermédiaires. Le mélangeur mobile lOb' fonctionne donc selon lesmêmes principes que les plaques perforées mobiles 54 illustrées sur la figure 13, sauf qu'en plus de fermer l'alimentation en provenance de l'un des conduits ou 48, le mélangeur mobile lob' des figures 14a et 14b ouvre également l'alimentation du milieu provenant de l'autre conduit 48 ou 20. Lorsque le mélangeur mobile lob' est placé à son autre position extrême, les canaux sont entièrement ouverts au milieu M2 provenant du conduit 48, mais fermés au milieu Ml provenant du conduit 20, ce qui signifie qu'il se produit alors un mélange des milieux M2 et M3 provenant

des conduits 48 et 22 respectivement. Dans la forme de réali-

sation ici décrite, le milieu M3 acheminé par le conduit 22 fait toujours partie du mélange résultant déchargé dans le conduit 24, les proportions des milieux Ml et M2 qui s'y ajoutent en provenance des conduits 20 et 48, respectivement,

pouvant varier entre 0 et 100%o (de la somme Ml+M2).

Il ressort de ce qui précède que l'invention propose un mélangeur dans lequel la chute de pression est nettement inférieure à celle existant dans les mélangeurs antérieurs,

et dont l'encombrement est bien moindre que celui des mélan-

geurs antérieurs. De même, il faut moins de matière pour construire le mélangeur proposé et, en outre, la matière utilisée peut être mince, puisque les diverses couches du mélangeur assurent un effet de support mutuel. Un carter protecteur (non représenté) peut entourer le mélangeur pour en améliorer la commodité de manutention, et des cornières 42 de fixation, représentées sur les figures, peuvent

servir à faciliter le montage du mélangeur dans les conduits.

Pour l'égalisation des températures, le mélangeur proposé par la présente invention se comporte remarquablement bien pour mélanger deux milieux se trouvant à des températures différentes. Le mélangeur de l'invention est aussi extrêmement utile dans des procédés chimiques continus comportant une étape de mélange ou de réaction. Un mélange est achevé très rapidement, à l'étape ou étage de mélange, par l'appareil proposé ici. Un mélange efficace raccourcit le trajet de diffusion des corps mis en réaction, et la réaction dans son ensemble est donc accélérée, ce qui permet d'accroître la production par unité de temps. Dans le cas des réactions instantanées aux-étages de réaction, la vitesse à laquelle un mélange peut être réalisé est fondamentale pour l'écoulement des produits. Le mélange intime et rapide obtenu

dans l'appareil de l'invention permet un niveau élevé de pro-

duction continue, tout en ne nécessitant qu'un faible volume pour la ou les réactions. Dans des réactions rapides, le mélange et la réaction ellemême se produisent simultanément en provoquant une élévation ou diminution de la température

L'efficacité du mélange réalisé par l'appareil de l'inven-

tion garantit l'existence d'une température uniforme dans

les milieux sans zones de température au-dessous ou au-

dessus de la valeur requise.

Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention,

de nombreuses modifications peuvent être apportées au mélan-

geur décrit et représenté. Ainsi, il est clair que le mélangeur 10, l0a ne doit pas nécessairement être orienté

comme illustré sur les figures, mais qu'il peut être cons-

truit en comportant les couches ondulées simple face verti-

cales ou en une autre position quelconque par rapport au

plan horizontal. De même, il n'est bien entendu pas indis-

pensable que l'angle formé par les canaux des couches ondu-

lées simple face adjacentes soit un angle droit. Cet angle

peut varier selon la forme du mélangeur. Il est naturelle-

ment concevable aussi d'utiliser le mélangeur pour mélanger

plus de deux milieux et, dans ce cas, l'appareil peut com-

porter un certain nombre de faces d'entrée d'o partent des canaux linéaires disposés de manière à assurer une

décharge uniforme sur la face d'un côté commun de sortie.

En outre, en raison de la chute de pression disponible et des variations qui se produisent dans le débit, etc. il peut être avantageux que la hauteur d'ondulation des canaux dirigés dans un sens soit supérieure à celle des canaux

dirigés dans un autre ou dans l'autre sens.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Mélangeur destiné à mélanger des milieux fluides, comme des gaz ou des liquides ou les deux, en écoulement, dans

lequel ces milieux sont introduits séparément et dont ils sor-

tent en se mélangeant, ce mélangeur (lO,l0a,lOb,lOc,ld,lOe) étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux systèmes de canaux séparés partant chacun d'une surface respective d'entrée (A,B) pour se diriger vers et déboucher dans une face commune de sortie (C) en formant l'un avec l'autre un angle déterminé, de manière que les milieux s'écoulant en provenance des deux ou plusieurs faces d'entrée (A,B) sont distribués de façon essentiellement uniforme sur la surface

de la face de sortie (C).

2. Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux couches à ondulations simple face, c'est-à-dire des couches formées d'une feuille ondulée (12) et d'une feuille plate (14), placées au contact l'une

de l'autre.

3. Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les couches ondulées simple face sont disposées de manière que les ondulations des feuilles ondulées (12) forment

l'une avec l'autre un angle déterminé dans des couches adja-

centes.

4. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente en coupe plane une forme triangulaire, deux des côtés de ce triangle formant les faces d'entrée (A, B) et le troisième côté (C) formant la

face de sortie ou de décharge du corps du mélangeur.

5. Mélangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les canaux de l'appareil (la) de forme triangulaire ont des ondulations de hauteurs différentes à partir des faces d'entrée (A etB) pour pouvoir traiter des courants

d'alimentation formés par des volumes ou débits différents.

6. Mélangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les petits côtés du mélangeur triangulaire (lOa) sont de longueur différente pour permettre le traitement

de courants d'alimentation de volumes ou débits différents.

7. Mélangeur triangulaire (lO,la) selon l'une quel-

conque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il

comporte des dispositifs d'étranglement (30,32,34; 36,38) montés sur les faces d'entrée près des coins du triangle correspondant à la base de celui-ci et à la face de décharge commune afin d'égaliser ou d'équilibrer l'écoulement des

milieux dans le corps du mélangeur.

8. Mélangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dispositifs d'étranglement ont la forme de lames (30,32,34) recouvrant un nombre déterminé d'ouvertures de canaux sur les surfaces (A,B) d'entrée de ce mélangeur, et en ce que la surface couverte par les lames (30,32,34)

augmente lorsqu'on se rapproche des coins du triangle cor-

respondant à sa base.

9. Mélangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dispositifs d'étranglement ont la forme de plaques perforées (36,38) disposées sur les surfaces d'entrée

(A,B) du mélangeur (10) et en ce que ces plaques sont pro-

gressivement moins perforées à mesure qu'on se rapproche des

coins du triangle correspondant à la base ou face de déchar-

ge de celui-ci.

10. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica-

tions 4 à 6, caractérisé en ce qu'aux faces d'entrée (A,B) du mélangeur (10,10a) sont reliés des dispositifs (40,40a', 40a") de compensation de pression comportant des canaux

linéaires et parallèles, la forme de chacun de ces disposi-

tifs étant telle qu'en combinaison avec les canaux du mélan-

geur ils assurent la formation de passages ou cheminements produisant essentiellement la même chute de pression quelle

que soit la position de ces passage dans le mélangeur.

11. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs systèmes de canaux agencés de manière que ces canaux (44) aient la même longueur dans chaque couche du mélangeur (10b,10c,lOd)

12. Mélangeur selon l'une quelconque des revendications

1 à 11, caractérisé en ce que les canaux (50) du mélangeur (lOb,10c,lOd) situés près des deux surfaces externes offrent pour le passage d'un milieu une plus faible section, et ont par

exemple une plus faible hauteur>que les canaux centraux (44).

13. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte un système (52) de canaux coniques offrant pour le passage d'un milieu une section croissante dans le sens de l'écoulement de ce

milieu dans le mélangeur (10e).

14. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte des disposi-

tifs (54,56), montés en amont des faces d'entrée (A,B) de ce mélangeur (10) pour réguler les quantités relatives des

milieux pénétrant dans ce mélangeur.

15. Mélangeur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux modules (lob', lob") reliés en série et dont l'un (lob') est déplaçable, par rapport à l'autre (lOb"),sur une distance

équivalant à la largeur d'au moins un canal, de façon à pou-

voir faire varier la proportion relative de deux milieux

(Ml,M2) à mélanger avec au moins un troisième milieu (M3).