Types d’hélices pour mélangeurs industriels

Bien choisir l’hélice (mobile d’agitation) est essentiel pour obtenir un mélange performant. Il en existe de nombreux types : comment savoir laquelle convient à votre application ? Tout dépend des exigences du procédé et des propriétés physiques du fluide. On distingue deux grandes catégories : les hélices à flux axial et les hélices à flux radial.

Écoulement axial Écoulement radial
Écoulement axial Écoulement radial

Hélices à flux axial

Les hélices à flux axial produisent un écoulement haut / bas, parallèle à l’arbre. Utilisées pour les produits de faible à moyenne viscosité, elles cisaillent peu : elles conviennent donc aux produits sensibles au cisaillement et sont idéales pour le mélange de liquides, la mise en suspension de solides et l’élimination de la stratification.

Hélices à flux axial
Hélice marine
(E-315)
Hélice marine E-315 L’hélice marine est l’un des plus anciens mobiles d’agitation. Compacte et d’un excellent rendement, elle est bien adaptée aux mélangeurs portables. La version mécano-soudée présentée à gauche est plus économique à fabriquer dans une large gamme de tailles.

Viscosité jusqu’à 5 000 cP
Turbine à pales inclinées
(E-400)
Turbine à pales inclinées E-400 Avec ses pales inclinées à 45°, l’E-400 produit un écoulement à la fois axial et radial. Elle est utilisée quand il faut combiner débit et cisaillement, ce qui en fait l’une des hélices les plus polyvalentes.

Viscosité jusqu’à 25 000 cP
Hydrofoil
(E-300)
Hélice hydrofoil E-300 Les hydrofoils ont été développés pour produire plus de débit et moins de cisaillement que l’E-400. Leurs 3 ou 4 pales effilées améliorent l’écoulement axial, ce qui les rend adaptés au mélange de liquides et à la mise en suspension de solides.

Viscosité jusqu’à 3 000 cP

Les hélices à flux radial, à l’inverse, refoulent le fluide latéralement, perpendiculairement à l’arbre. Elles cisaillent davantage et produisent moins de débit que les hélices axiales. Applications typiques : dispersions gaz-liquide et liquide-liquide. Le tableau ci-dessous présente les principales hélices radiales.

Hélices à flux radial
Turbine Rushton Turbine Rushton L’un des premiers mobiles d’agitation à avoir été étudiés scientifiquement, la turbine Rushton se compose d’un disque plat portant six pales verticales, pour un écoulement radial.

Viscosité jusqu’à 10 000 cP
Turbine Smith Turbine Smith La turbine Smith a été mise au point pour améliorer le rendement de la turbine Rushton traditionnelle. Ses pales incurvées offrent une meilleure dispersion des gaz et une plus grande capacité de traitement du gaz.

Viscosité jusqu’à 10 000 cP

Hélices pour très haute viscosité

Les ancres et les rubans hélicoïdaux sont utilisés pour les fluides de très haute viscosité. Ils assurent un brassage de toute la masse à faible vitesse et faible cisaillement. Leur diamètre est proche de celui de la cuve, avec un faible jeu par rapport aux parois. Applications : encres, peintures et adhésifs.

Hélices pour très haute viscosité
Ancre / mobile à barrière Ancre / mobile à barrière L’ancre fonctionne en régime laminaire et produit un écoulement surtout tangentiel et radial. Le modèle de base peut recevoir des pales intérieures inclinées (mobile à barrière), comme sur l’illustration, pour augmenter l’écoulement axial dans la cuve.

Plage de viscosité < 100 000 cP
Ruban hélicoïdal Ruban hélicoïdal Alternative à l’ancre, le ruban hélicoïdal fonctionne lui aussi en régime laminaire, mais produit un écoulement axial. Sa plus grande surface de contact le rend adapté aux viscosités jusqu’à 150 000 cP. Applications typiques : crèmes, lotions et pâtes.

Viscosité jusqu’à 150 000 cP

Pour les applications difficiles, on peut combiner une ancre et un ruban hélicoïdal : leurs écoulements se complètent, ce qui améliore la circulation et donc le mélange.

Autres hélices

Autres hélices très utilisées qui n’entrent pas dans les catégories ci-dessus :

Autres hélices
Disque disperseur à dents de scie Disque disperseur à dents de scie Les disques disperseurs à dents de scie sont conçus pour produire un cisaillement maximal. À grande vitesse, ils servent à incorporer une seconde phase et à fabriquer des émulsions.

Viscosité jusqu’à 50 000 cP

Hélice « kicker » de fond de cuve Hélice kicker de fond de cuve Les kickers sont de petites hélices, généralement à flux radial, montées en fond de cuve sous l’hélice principale. Ils maintiennent le mélange pendant la vidange de la cuve ou aident les boues à s’écouler hors de la cuve.
Hélice repliable E-400 Hélice repliable E-400 pour mélangeur IBC L’hélice repliable E-400 possède quatre pales inclinées à 45° qui se replient pour passer par une ouverture étroite et se déploient quand le mélangeur tourne. Elle offre les mêmes performances qu’une turbine à pales inclinées standard et est idéale pour les cuves à petite ouverture, comme les GRV (IBC).

Viscosité jusqu’à 25 000 cP