FR2605244A1 - Process for stirring a fluid with a vertical to-and-fro movement and corresponding stirrer - Google Patents

Abstract

The process consists in exerting a vertical thrust on a proportion of the fluid while providing, in the thrust region itself, a number of escape passages 26 for a fraction of the displaced fluid volume and, around the thrust zone 25, a peripheral escape zone for the remaining fraction of the said volume, the vertical thrust being exerted alternately from the top downwards and from the bottom upwards over a travel of at least five millimetres. Application especially to the chemical and pharmaceutical industries.

Description

La présente invention concerne un procédé d'agitation d'un fluide contenu dans une cuve par un mouvement de va-et-vient vertical ainsi qu'un agitateur pour la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method of agitating a fluid contained in a tank by a vertical reciprocating movement as well as an agitator for the implementation of this method.

Par "fluide", on entend aussi bien un mélange de liquides, qu'une suspension solide(s)/liquide(s) ou tout autre milieu demandant à être agité. By "fluid" is meant both a mixture of liquids, a solid suspension (s) / liquid (s) or any other medium requiring to be stirred.

Il a déjà été proposé d'assurer l'agitation d'un fluide dans une cuve par un mouvement de va-et-vient vertical. It has already been proposed to ensure the agitation of a fluid in a tank by a vertical back-and-forth movement.

Cependant, dans les procédés et appareils connus, le mouvement de va-et-vient est obtenu directement à partir des périodes du courant alternatif et il s'ensuit que ce mouvement est extrêmement rapide et de faible amplitude.However, in known methods and apparatus, the back-and-forth movement is obtained directly from the periods of the alternating current and it follows that this movement is extremely rapid and of small amplitude.

Dans la plupart des cas, ce mode d'agitation n'est pas satisfaisant car il peut provoquer la formation d'émulsions indésirables. In most cases, this method of agitation is not satisfactory since it can cause the formation of undesirable emulsions.

Cet inconvénient ne se rencontre pas dans le cas d'une agitation rotative mais, cette fois, on se heurte à d'autres problèmes : l'agitation rotative peut détruire la granulation éventuelle du milieu ; l'axe portant les pales d'agitation tourne dans un presse-étoupe à garniture mécanique ou à tresses, et des débris d'usure de ces moyens d'étanchéité tombent immanquablement dans le fluide en le souillant ; peuvent également venir souiller le fluide des fuites d'huile en provenance des réducteurs. Cela est tout à fait inacceptable dans certaines industries, en particulier chimiques et pharmaceutiques. Par ailleurs, dans le cas d'une agitation rotative, il est nécessaire de prévoir, dans la cuve, des contre-pales d'agitation. This drawback is not encountered in the case of rotary agitation but, this time, there are other problems: rotary agitation can destroy the possible granulation of the medium; the axis carrying the stirring blades rotates in a stuffing box with mechanical seal or braids, and wear debris from these sealing means inevitably falls into the fluid, soiling it; can also contaminate the fluid with oil leaks from the reducers. This is completely unacceptable in certain industries, especially chemical and pharmaceutical. Furthermore, in the case of rotary agitation, it is necessary to provide agitation counter-blades in the tank.

La présente invention a pour but d'apporter un nouveau mode d'agitation qui remédie aux inconvénients tant des agitateurs rotatifs que des agitateurs à va-et-vient vertical synchrone aux périodes du courant électrique. The object of the present invention is to provide a new method of agitation which overcomes the drawbacks of both rotary agitators and vertical reciprocating agitators during periods of electric current.

Ce but est atteint en ce sens que le procédé selon l'invention consiste à exercer sur une partie du fluide une poussée verticale en ménageant, dans la zone de poussée elle-même, plusieurs passages d'échappement pour une fraction du volume de fluide déplacé et, autour de la zone de poussée, une zone d'échappement périphérique pour la fraction restante dudit volume, la poussée verticale s'exerçant alternativement de haut en bas et de bas en haut sur une course d'au moins 5 mm. This object is achieved in the sense that the method according to the invention consists in exerting on a part of the fluid a vertical thrust by providing, in the thrust zone itself, several exhaust passages for a fraction of the volume of fluid displaced. and, around the thrust zone, a peripheral exhaust zone for the remaining fraction of said volume, the vertical thrust acting alternately from top to bottom and from bottom to top over a stroke of at least 5 mm.

Une telle longueur de course ne peut pas être obtenue en utilisant les périodes du courant alternatif comme moyen d'animation en va-et-vient. Such a stroke length cannot be obtained by using the alternating current periods as a back-and-forth animation means.

La course peut être obtenue, selon l'invention, par tout moyen approprié mais, dans la pratique, elle se fera commodément sous l'action de moyens mécaniques, par exemple en utilisant un système de came ou d'excentrique convenable actionné par un moteur électrique. The stroke can be obtained, according to the invention, by any suitable means but, in practice, it will be done conveniently under the action of mechanical means, for example by using a suitable cam or eccentric system actuated by a motor. electric.

La course peut être bien supérieure à 5 mm. Elle pourra être, par exemple, de 4 à 5 cm pour une cuve de 80 1, ou être encore plus longue pour des cuves de plus grandes capacités. Dans tous les cas, elle se traduit par une agitation par "chocs". The stroke can be much greater than 5 mm. It could be, for example, from 4 to 5 cm for a tank of 80 l, or be even longer for tanks of larger capacities. In all cases, it results in agitation by "shocks".

Pour amplifier le mouvement de brassage obtenu selon l'invention, le procédé consiste à exercer, en outre, sur une autre partie du fluide une poussée oblique au moyen d'une surface d'appui tronconique creuse. To amplify the stirring movement obtained according to the invention, the method consists in exerting, on another part of the fluid, an oblique thrust by means of a hollow frustoconical bearing surface.

Les zones de poussée oblique et verticale sont avantageusement coaxiales et la distance qui les séparent est réglable. The oblique and vertical thrust zones are advantageously coaxial and the distance which separates them is adjustable.

L'invention porte également sur l'agitateur permettant de mettre en oeuvre le procédé qui vient d'être décrit. The invention also relates to the agitator making it possible to implement the method which has just been described.

Cet agitateur comprend un axe dont l'extrémité supérieure est accouplée à des moyens adaptés à lui communiquer un mouvement de va-et-vient vertical et dont l'extrémité inférieure est munie d'un bouclier perforé susceptible d'être amené à une très faible distance du fond de la cuve, les dimensions dudit bouclier étant telles qu'elles ménagent entre le bouclier et les parois de la cuve une zone d'échappement périphérique pour le fluide déplacé. This agitator comprises an axis whose upper end is coupled to means adapted to communicate to it a vertical back-and-forth movement and whose lower end is provided with a perforated shield capable of being brought to a very low distance from the bottom of the tank, the dimensions of said shield being such that they provide between the shield and the walls of the tank a peripheral exhaust zone for the displaced fluid.

On comprend que le fluide déplacé est refoulé non seulement par cette zone d'échappement périphérique mais également au travers des perforations du bouclier. It is understood that the displaced fluid is discharged not only through this peripheral exhaust zone but also through the perforations of the shield.

En une position intermédiaire de l'axe est monté un déflecteur tronconique creux et cette position intermédiaire est réglable en hauteur.  In an intermediate position of the axis is mounted a hollow frustoconical deflector and this intermediate position is adjustable in height.

D'une manière générale, l'agitateur sera adapté à être monté sur une cuve dont l'ouverture est munie d'un col présentant une bride d'assemblage. Generally, the agitator will be adapted to be mounted on a tank whose opening is provided with a neck having an assembly flange.

La partie supérieure de l'axe est incluse dans un manchon se terminant, côté cuve, par une cloche dont le sommet entoure l'axe avec interposition d'un joint à lèvres et dont le bord libre inférieur est muni d'une bride complémentaire à celle du col de la cuve. A peu près au niveau du bord libre de la cloche, l'axe est pourvu d'une mâchoire périphérique pour la fixation -du bord intérieur d'un joint annulaire déformable et dont le bord extérieur peut être serré entre lesdites brides complémentaires, la cloche définissant une chambre d'isolation entre le joint annulaire et le joint à lèves.  The upper part of the shaft is included in a sleeve ending, on the tank side, with a bell whose apex surrounds the shaft with the interposition of a lip seal and whose lower free edge is provided with a flange complementary to that of the neck of the tank. About the level of the free edge of the bell, the axis is provided with a peripheral jaw for fixing the inner edge of a deformable annular seal, the outer edge of which can be clamped between said complementary flanges, the bell defining an isolation chamber between the annular seal and the lift seal.

Cette chambre d'isolation évite que des souillures provenant des pièces assurant le mouvement mécanique de l'axe puissent tomber dans le fluide agité. This isolation chamber prevents soiling from the parts ensuring the mechanical movement of the axis can fall into the agitated fluid.

Il est bien entendu que l'axe peut être en plusieurs parties et c'est le cas en pratique. It is understood that the axis can be in several parts and this is the case in practice.

Dans une forme d'exécution préférée, le joint annulaiest une membrane. On pourra également utiliser un joint annulaire en soufflet ou tout autre joint suffisamment déformable pour suivre les mouvements de va-et-vient vertical de l'axe. In a preferred embodiment, the annular seal is a membrane. It is also possible to use an annular bellows seal or any other seal that is sufficiently deformable to follow the vertical reciprocating movements of the axis.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticale schématique d'une cuve munie de l'agitateur selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de la partie supérieure de l'agitateur, et - la figure 3 est une vue en coupe de la partie inférieure de l'agitateur, monté sur le col de la cuve. The invention will be better understood on reading the description below made with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a schematic vertical sectional view of a tank provided with the agitator according to the invention, - the Figure 2 is a sectional view of the upper part of the agitator, and - Figure 3 is a sectional view of the lower part of the agitator, mounted on the neck of the tank.

Si l'on se réfère aux figures, on voit une cuve 1 (figure 1) présentant un fond 2 et un col 3 muni d'une bride d'assemblage 4 (figure 3). La bride 4 est réunie par un collier 5 à une bride 6 dépendant d'un cloche 7 dont la partie supérieure (figure 1) est réunie à un manchon 8 raccordé selon 9 à un carter 10 renfermant un mécanisme à excentrique visible à la figure 2, lequel mécanisme est actionné par un moteur 11. If we refer to the figures, we see a tank 1 (Figure 1) having a bottom 2 and a neck 3 provided with an assembly flange 4 (Figure 3). The flange 4 is joined by a collar 5 to a flange 6 depending on a bell 7 whose upper part (Figure 1) is joined to a sleeve 8 connected along 9 to a casing 10 containing an eccentric mechanism visible in Figure 2 , which mechanism is actuated by a motor 11.

Le manchon 8 entoure un axe 12 (figure 2) accouplé mécaniquement au mécanisme à excentrique 13 susceptible de lui conférer un mouvement de va-et-vient vertical dans un corps 20 qui se termine à sa partie inférieure par une pièce de fermeture 21 dans laquelle est logé un joint à lèvres 22. The sleeve 8 surrounds an axis 12 (FIG. 2) mechanically coupled to the eccentric mechanism 13 capable of giving it a vertical reciprocating movement in a body 20 which ends at its lower part by a closing part 21 in which is housed a lip seal 22.

La partie inférieure de l'axe 12 pénètre dans une pièce de liaison 14 (figure 3) et y est immobilisée au moyen d'une goupille 15. La pièce de liaison présente une mâchoire inférieure périphérique 16 adaptée à coopérer avec une mâchoire périphérique supérieure 17 et serrables l'une contre l'autre au moyen d'un écrou 18. The lower part of the axis 12 enters a connecting piece 14 (FIG. 3) and is immobilized there by means of a pin 15. The connecting piece has a peripheral lower jaw 16 adapted to cooperate with an upper peripheral jaw 17 and clampable against each other by means of a nut 18.

Comme on le voit, une membrane annulaire 19 est pincée, au niveau de son bord intérieur, entre les mâchoires 16 et 17 et au niveau de son bord extérieur entre les brides 4 et 6. As can be seen, an annular membrane 19 is pinched, at its internal edge, between the jaws 16 and 17 and at its external edge between the flanges 4 and 6.

On comprend que l'espace défini par la cloche 7, entre le joint à lèvres 22 et le joint annulaire 19, constitue une chambre d'isolation 23. It is understood that the space defined by the bell 7, between the lip seal 22 and the annular seal 19, constitutes an isolation chamber 23.

Dans la pièce de liaison 14 est monté un axe 24 qui prolonge l'axe 12 et est animé du même mouvement. Sur l'extrémité inférieure de cet axe 24 est monté un bouclier 25 comportant des perforations 26 débouchant sur la face supérieure du bouclier par des cônes de matriçage 27. In the connecting piece 14 is mounted an axis 24 which extends the axis 12 and is driven by the same movement. On the lower end of this axis 24 is mounted a shield 25 comprising perforations 26 opening onto the upper face of the shield by swaging cones 27.

A un niveau intermédiaire de l'axe 24 est prévu un déflecteur tronconique creux 28 solidarisé de l'axe au moyen d'une bague 29 et de trois goupilles 30 dont une dévissable. At an intermediate level of the axis 24 is provided a hollow frustoconical deflector 28 secured to the axis by means of a ring 29 and three pins 30, one of which can be unscrewed.

En jouant sur cette goupille dévissable on peut relâcher la fixation entre le déflecteur 28 et l'axe 24 et faire varier la distance entre ledit déflecteur 28 et le bouclier 25.By playing on this unscrewable pin, the fixing between the deflector 28 and the axis 24 can be released and the distance between said deflector 28 and the shield 25 can be varied.

Le fonctionnement de l'agitateur est le suivant : lorsque les axes 12, 24 ont un mouvement vertical descendant, le fluide est refoulé par le bouclier 25 vers le fond de la cuve, une partie de ce fluide traversant le bouclier au niveau des perforations 26 selon les flèches F1 (figure 1) et la partie restante s'échappant le long de la paroi de la cuve selon les flèches F2. Simultanément, un certain volume de fluide s'engouffre dans le déflecteur 28 selon les flèches F3. The operation of the agitator is as follows: when the axes 12, 24 have a vertical downward movement, the fluid is discharged through the shield 25 towards the bottom of the tank, a part of this fluid passing through the shield at the perforations 26 according to the arrows F1 (FIG. 1) and the remaining part escaping along the wall of the tank according to the arrows F2. Simultaneously, a certain volume of fluid rushes into the deflector 28 according to the arrows F3.

Lorsque les axes 12, 24 ont un mouvement ascendant, la surface supérieure du bouclier exerce une poussée verticale sur le fluide, une fraction de ce fluide traversant les perforations 26 dans le sens contraire des flèches F1, tandis que la face extérieure du déflecteur 28 exerce également une poussée sur le fluide selon les flèches F4. When the axes 12, 24 have an upward movement, the upper surface of the shield exerts a vertical thrust on the fluid, a fraction of this fluid passing through the perforations 26 in the opposite direction to the arrows F1, while the outer face of the deflector 28 exerts also a thrust on the fluid according to arrows F4.

On obtient, à l'aide du dispositif selon l'invention, une agitation totale jusqu'à une profondeur pouvant atteindre 1 cm du fond de la cuve. Ce mode d'agitation conserve, le cas échéant la granulation du fluide agité. La vitesse et l'amplitude de l'agitation permettent d'obtenir un mélange satisfaisant du fluide sans en provoquer l'émulsion. Grâce à la chambre d'isolation, aucun débri ne peut venir souiller le fluide contenu dans la cuve et le nettoyage de cette dernière est très facile, par démontage de l'agitateur et de la membrane d'isolation.  Using the device according to the invention, total agitation is obtained up to a depth of up to 1 cm from the bottom of the tank. This agitation mode retains, if necessary, the granulation of the agitated fluid. The speed and the amplitude of the agitation make it possible to obtain a satisfactory mixture of the fluid without causing the emulsion. Thanks to the isolation chamber, no debris can contaminate the fluid contained in the tank and cleaning of the latter is very easy, by dismantling the agitator and the insulation membrane.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1 - Procédé d'agitation d'un fluide contenu dans une cuve (1) par un mouvement de va-et-vient vertical, caractérisé en ce qu'il consiste à exercer sur une partie du fluide une poussée verticale en ménageant, dans la zone de poussée elle-même, plusieurs passages d'échappement (26) pour une fraction du volume de fluide déplacé et, autour de la zone de poussée (25), une zone d'échappement périphérique pour la fraction restante dudit volume, la poussée verticale s'exerçant alternativement de haut en bas et de bas en haut sur une course d'au moins cinq millimètres. 1 - Process for stirring a fluid contained in a tank (1) by a vertical back-and-forth movement, characterized in that it consists in exerting on a part of the fluid a vertical thrust while sparing, in the thrust zone itself, several exhaust passages (26) for a fraction of the volume of fluid displaced and, around the thrust zone (25), a peripheral exhaust zone for the remaining fraction of said volume, the thrust vertical acting alternately from top to bottom and from bottom to top over a course of at least five millimeters. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement de va-et-vient vertical est obtenu à l'aide de moyens mécaniques (13). 2 - Method according to claim 1, characterized in that the vertical back-and-forth movement is obtained using mechanical means (13). 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à exercer, en outre, sur une autre partie du fluide une poussée oblique au moyen d'une surface d'appui tronconique creuse (28). 3 - Method according to claim 1 or 2, characterized in that it consists in exerting, in addition, on another part of the fluid an oblique thrust by means of a hollow frustoconical bearing surface (28). 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les zones de poussée oblique et verticale (25 et 28) sont coaxiales et en ce que la distance qui les sépare est réglable. 4 - Method according to claim 3, characterized in that the oblique and vertical thrust areas (25 and 28) are coaxial and in that the distance between them is adjustable. 5 - Agitateur pour la mise en oeuvre du procedé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un axe (12, 14) dont l'extrémité supérieure est accouplée à des moyens (13) adaptés à lui communiquer un mouvement de va-et-vient vertical et dont l'extrémité inférieure est munie d'un bouclier (25) perforé susceptible d'être amené à une très faible distance du fond (2) de la cuve (1), les dimensions dudit bouclier (25) étant telles qu'elles ménagent entre le bouclier (25) et les parois de la cuve (1) une zone d'échappement périphérique pour le fluide déplacé. 5 - Stirrer for the implementation of the method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises an axis (12, 14) whose upper end is coupled to means (13) adapted to communicate to it a vertical back and forth movement and the lower end of which is provided with a perforated shield (25) capable of being brought to a very short distance from the bottom (2) of the tank (1), the dimensions of said shield (25) being such that they provide between the shield (25) and the walls of the tank (1) a peripheral exhaust zone for the displaced fluid. 6 - Agitateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (13) adaptés à communiquer un mouvement de va-et-vient vertical à l'axe (12, 24) sont des moyens mécaniques.  6 - Agitator according to claim 5, characterized in that the means (13) adapted to communicate a back-and-forth movement vertical to the axis (12, 24) are mechanical means. 7 - Agitateur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'en une position intermédiaire de l-'axe (14) est monté un déflecteur tronconique creux (28). 7 - Agitator according to claim 5 or 6, characterized in that in an intermediate position of the axis (14) is mounted a hollow frustoconical deflector (28). 8 - Agitateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite position intermédiaire est réglable en hauteur. 8 - Agitator according to claim 7, characterized in that said intermediate position is adjustable in height. 9 - Agitateur selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, adapté à être monté sur une cuve (1) dont l'ouverture est munie d'un col (3) présentant une bride d'assemblage (4), caractérisé en ce que la partie supérieure (12) de l'axe est incluse dans un manchon (8) se terminant par une cloche (7) dont le sommet entoure l'axe (12) avec interposition d'un joint à lèvres (22) et dont le bord libre inférieur est muni d'une bride (6) complémentaire à celle du col de la cuve, ledit axe (12, 14) étant muni, à peu près au niveau du bord libre de la cloche (7), d'une mâchoire périphérique (16, 17) pour la fixation du bord intérieur d'un joint annulaire déformable (19), dont le bord extérieur peut être serré entre lesdites brides (6) et (4), la cloche (7) définissant une chambre d'isolation (23) entre ledit joint annulaire (19) et le joint à lèvres (22). 9 - Agitator according to any one of claims 5 to 8, adapted to be mounted on a tank (1) whose opening is provided with a neck (3) having an assembly flange (4), characterized in that that the upper part (12) of the axis is included in a sleeve (8) ending in a bell (7) whose apex surrounds the axis (12) with the interposition of a lip seal (22) and whose the lower free edge is provided with a flange (6) complementary to that of the neck of the tank, said axis (12, 14) being provided, approximately at the free edge of the bell (7), with a peripheral jaw (16, 17) for fixing the inner edge of a deformable annular seal (19), the outer edge of which can be clamped between said flanges (6) and (4), the bell (7) defining a chamber insulation (23) between said annular seal (19) and the lip seal (22). 10 - Agitateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit joint annulaire (19) est une membrane.  10 - Agitator according to claim 9, characterized in that said annular seal (19) is a membrane.