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"Perfectionnements aux appareils produisant des parti- cules de scorie cellulaire et procédé de formation de particules de scorie cellulaire sensiblement sèche."
La présente invention est relative à un nouvel appareil pour le traitement et la désintégration des scories de hauts-fourneaux, des scories de fours électriques, ou. d'autre matière en fusion semblable aux scories, et cette invention vise un procédé de formation, au moyen de cet appareil, de scorie granulée sèche d'un type convenant à la fabrication du ciment.
La présente invention a pour objet un appareil pour la production de particules de scorie cellulaire en partant de scorie. fondue; cet appareil comprend : un disque pourvu
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d'aubages radiaux-.s* étendant jusqutà sa périphérie; une cham-
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bre ayant une paroi périphérique entourant étroitement la périphérie de ce disque; des moyens pour faire tourner ce disque; des moyens pour envoyer un courant de scorie en fusion vers ce disque perpendiculairement à la surface de celui-ci; des moyens pour projeter de l'eau contre ce courant de scorie au cours de sa trajectoire vers le disque, ladite paroi étant percée dtune ouverture;
enfin, une conduite de largeur sensiblement égale à la section effective de l'une des aubes, conduite qui part de cette ouverture et s'écarte tangentiellement par rapport au disque, ce dernier étant agencé de manière à former et à évacuer en dehors de la chambre, un courant de particules avec une vitesse linéaire relativement élevée,à travers ladite ouverture et ladite conduite.
.L'invention a, d'autre part, pour objetun procédé de formation de particules de scorie cellulaire sensiblement sèche en partant de scorie en fusion; ce procédé consiste à former un courant descendant de scorie en fusio à peu près vertical; à distribuer une quantité limitée d'eau au sein de cette scorie en projetant cette eau contra ce cou- .rant en quantité suffisante pour réduire la cohésion de la scorie; puis, aussitôt après, à soumettre la scorie résul- tante à une vive agitation mécanique centrifuge, pendant un temps suffisant pour désintégrer cette scorie résultante en particules de scorie cellulaire;
à envoyer par des moyens centrifuges ces particules sous la forme d'un courant à grande vitesse sensiblement uniforme par l'intermédiaire d'un trajet allongé dair relativement froid et, à limiter ce courant périphériquement au cours de cette évacuation pour diriger les particules résultantes en un jet de section droite relativement étroite composé de particules distinctes se déplaçant librement à ladite vitesse élevée à travers
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ledit air froid pour refroidir les particules d'une manière sensiblement uniforme.
Le procédé général qui consiste à ajouter de l'eau à de la scorie en fusion pour former de la scorie granulée est bien connu ; on a, de même, utilisé divers appareils et procédés particuliers pour incorporer de l'eau et/ou de la vapeur à la scorie liquide pour la désintégrer et former des particules cellulaires.
La présente invention se propose d'établir un appa- reil perfectionné pour le traitement et la désintégration de la scorie en fusion, appareil grâce auquel un courant uniforme et continu de scorie est tout d'abord amené au con- tact d'un jet d'eau sous pression pour le réduire à l'état d'un courant non-cohérent, puis celui-ci est soumis à une agitation mécanique et à un effort centrifuge violents, et est enfin éjecté dans l'air à grande vitesse sous la forme de particules cellulaires.,
L'invention vise, d'autre part, un procédé pour la granulation de scorie liquide à l'état de particules cellulaires finement divisées au moyen de l'appareil cidessus, et pour former une matière chimiquement active convenant à la fabrication du ciment,
L'invention vise, d'autre part,
un procédé et un appareil pour la production de scorie granulée convenant à la fabrication du ciment, et ayant une teneur en humidité extrêmement réduite ou sensiblement nulle, de telle sorte qu'elle peut être transportée économiquement, puis broyée pour les besoins de la fabrication du ciment sans qu'il soit nécessaire de la sécher et sans exiger de main-d'oeuvre ou de frais supplémentaires.
Ainsi qu'on l'a décrit dans la demande de brevet français déposée par la demanderesse le 25 février 1948
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sous le n l'appareil reprélorsqu'il est santé et décrit dans la présente invention, combiné à un dispositif d'accumulation des particules tel qu'un récep- tacle ouvert débouchant dans le courant de particules à grande vitesse qui sort du désintégrateur( ce réceptacle étan@disposé assez près de ce dernier pour interrompre la trajectoire des particules pendant qu'elles sont encore asses chaudes pour y être amalgamées et é@@@ agglomérées) est a@@si susceptible de former des corps cellulaires monobloc de plus grand volume,
composes d'une scorie cellu- laire légère et tenace susceptible d'être utilisée comme agrégat de faible densité.
Cependant, la présente invention vise plus parti- culièrement ledit appareil désintégrateur de scorie, qu'il soit utilisé seul ou en combinaison avec lesdits moyens d'agglo- mération et de formation de blocs, ainsi que le procédé qui consiste à former une scorie granulée finement divisée et sensiblement sèche au moyen de cet appareil désintégrateur seul, ou encore à recueillir la matière, au fur et à mesure qu'elle sort de cet appareil, sans faire appel auxdits moyens ou auxdits procédés d'agglomération.
D'autres caractéristiques de l'invention se rappor- tent à divers détails de construction, à des dispositions d'éléments, 9. des stades opératoires détaillés et à une organisation générale qui ressortira de la description détaillée qui suit et du dessin annexé,sur lequel : la fig. 1 est une vue en élévation latérale de l'appareil désintégrateur de scorie liquide objet de l'invention; la fig. 2 est une coupe partielle suivant 2-2 de la fige 1;
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la fig. 3 est une vue en plan de l'appareil de la fig. 1; la fig, 4 est une vue en plan, semblable à la fig.
3, mais la plaque de couverture 20 et les accessoires qui la surmontent étant enlevés;
D'une manière générale, la présente invention vise l'introduction de scorie liquide dans la chambre de l'appa- reil désintégrateur, sous la forme d'un jet de section sen- siblement circulaire ou ovale, et, à une vitesse et sous un débit sensiblement constants.
On introduit également de l'eau destinée à faci- liter la désintégration de la scorie à une vitesse constante, en rapport avec le débit de la scorie et en quantité limitée et contrôlée. Aufur et à mesure que le jet de scorie pénètre dans la chambre, il entre en contact avec un jet d'eau sous pression qui réduit la scorie à un état manquant de cohésion, après quoi il tombe sur un plateau tournant disposé dans la chambre, et tournant à une vitesse comprise entre 400 et 800 tours par minute et avec une vitesse périphérique de 15,2 à 40,5 mètres par seconde.
Le plateau tournant est pourvu d'une série d'aubages radiaux qui laminent ou cisaillent le jet de scorie introduit, perpendiculairement à sa direction d'écoulement, et l'agitent violemment à l'intérieur de la chambre dans laquelle, grâce à cette agitation mécanique jointe aux'effets de la force centrifuge et de l'humidité, la scorie se divise en fines particules ou grains cellulaires pour tre ensuite éjectée à grande vitesse dans l'air sous la forme d'un jet canalisé',
Conformément au procédé, objet de la-présente invention, ce jet de particules de scorie granulée, sans subir d'autre traitement après son refroidissement dans l'air, tombe simplement sur un convoyeur ou est recueilli par tout
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autre moyen, par exemple, au.
moyen d'une plaque deflectrice après avoir subi une perta de vitesse appréciable. On peut ainsi former et recueillir une matière ayant une teneur en bumidite comprise entre 0 et 1% environ, et industriellement obtenue avec une teneur en humidite comprise antre 0 et 3% environ, de sorte que l'on peut la transporter sans encourir les frais resultant du transport de l'eau, et la broyer en vue de la fabrication du ciment, en économisant les frais et la main-d'oeuvra que nécessiteraitun séchage préalable.
,En se reportant au dessin, on voit que l'appareil desintegrataur ou granulateur de scorie liquide, objet de l'invention comprend, d'une manière générale,. un plateau rotatif ou rotor 10 entouré par une paroi Il. Cette paroi est, de préférence, fermés de plusieurs sections de fonte du. type connu, au}: Etats-Unis sous le nom de "Ni Bard!!. c'est- \-dire de fonte au nickel chroma. résistant à l'abratsion, ou en toute autre matière resistant à l'abrasion, et elle porte des ailettes de refroidissement 12, ces diverses sec- ûions étant assemblées au mayen de cerclages 13.
En-dessous du. rotor 10 et à fune certaine distance de celui-ci, est disposée la plaque ae fermeture 14, cette plaque 14 et la base de la paroi 11 reposant sur la plaque de base 15..La plaque de base 15 peut être avantageusement rivée, comme on l'a représenté en 16, à la bride 17 du bâti representé dans son ensemble par 18. Au-dessus du rotor 10 sont prévues les pla- ques-couvercles annulaires 20 et 21; ces plaques sont écartées l'une de l'autre pour constituer une chambre destinée à leur refroidissement par l'eau, et qui, avec le rotor 10 délimitent généralement la chambre principale ou cavité 19 de l'appareil.
La plaque-couvercle 21 est maintenue au-dessus de la paroi 11 par plusieurs boulons 22 qui traversent la plaque 21 ainsi que la bride 17 et l'embase 15, et permettant de démonter les plaques-couvercles pour accéder à .la cavité
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lorsqu'il en est besoin. Le lobg de la périphérie intérieure des couvercles 20 et 21 est disposée une paroi montante 23 mu- nie d'un chemisage à eau 24, et d'une plaque-couvercle 25, cette dernière délimitant avec la paroi 23 une chambre de dé- charge 26.
Pour actionner le rotor 10, on prévoit des disposi- tifs d'entraînement appropriés, par exemple, un moteur 27 avec son réducteur 28. Marbre de commanda axial 30 est relié au réducteur par l'intermédiaire de l'accouplement 29 et touril- lonne dans le palier principal 31 ainsi que dans les paliers de guidage 32, cet arbre étant relié au rotor 10 par l'in- termédiaire du plateau support 33, par des moyens de liaison convenables.
Au centre du rotor 10 est fixé un cône déflecteur creux 34 tronqué au voisinage de son sommet 35 qui traverse l'ouverture 36 ménagée dans la plaque-couvercle 25. Un tube d'admission d'eau 37 pénètre .dans le cône 34 à travers son sommet tronqué, dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du tube, de telle sorte que l'eau qui est d'abord admise dans le cône pour le refroidir puisse ensuite s'en écouler, Afin de régler, la débit de cet écoulement vers l'extérieur du cône, on prévoit un ajutage de trop-plein réglable 38 dont la hauteur verticale peut être réglée par rapport à la surface du cône, ce qui permet de régler le débit du jet d'eau qui sort par cet ajutage.
Le rotor 10 est en outre pourvu de plusieurs aubes radiales 39 convenablement fixées, et écartées entre elles' d'angles égaux. Ces aubes s'étendent, de préférence, comme on l'a représenté, à partir de la périphérie du rotor 10 et au voisinage immédiat de la paroi 11, sensiblement jusqu'à la hauteur du couvercle annulaire 20;
ces aubes vont en diminuant vers le bas à peu près depuis la périphérie intérieure du plateau 20 jusqu'à la base du cône 34, ces aubes 39 sont,
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de préférence, établies en un alliage d'acier convenable pour pouvoir résister à l'abrasion et à la chaleur et peuvent éventuellement être munies de dispositifs intérieurs de re- froidissement par l'eau afin de refroidir le métal qui les constitue, grâce à, un système de pression centrifuge, qui n'a pas été représenté complètement;
par exemple, l'eau peut être envoyée depuis le cône 34 par plusieurs orifices prati- qués à la base de celui-ci et communiquant, par l'intermé- diaire du rotor 10, avecune chambre prévue au sommetdu pla- teau-support 33, puis de bas en haut à travers des ouvertures traversant le rotor 10 vers des évidements ménagés dans la corps des aubes 39 et, de là, vers l'extérieur,à travers d'autres ouvertures traversant le rotor 10 et le plateau- support 33 pour être enfin évacuée par plusieurs conduits tels que celui indiqué en 40. Un dispositif du même genre pourrait aussi amener l'eau de refroidissement nécessaire au rotor 10 et au plateau-support 33.
Un entonnoir 41 est disposé sur la plaque-couvercle 25 et la traverse en un point écarté de son axe, cet entonnoir servant à admettre la scorie vers le rotor 10 en un point situé nettement en débets de son axe. L'entonnoir 41 peut être muni d'un chemisage d'eau convenable 42 pouren refroi- dir le métal. Un conduit d'alimentation en eau 43 se termi- nant par un ajutage 44 s'étend, de préférence, le long de l'axe de l'entonnoir 41. L'ajutage 44 débouche, de préférence, à un niveau inférieur au niveau de la base de l'entonnoir et est orienté de manière à envoyer un jet d'eau dirigé de haut et en bas/obliquement vers l'extérieur. L'ajutage 44 peut être réglé en position verticale grâce au support 45 sur lequel est fixé le conduit 43 et aux vis de blocage 46, ainsi qu'aux colliers 47 montés sur des rebords 48.
Un passage principal d'évacuation s'étend vers l'extérieur à partir de la paroi 11 et débouche dans la ca-
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vité ou cuvette principale 19, ce passage étant délimité la- téralement par les c8tés 49 et 50 ; le côté 50 s'etand à peu près tangentiellement à partir de la périphérie du rotor 10 dans le sens de sa rotation, et se raccorde d'une manière continue avec la paroi extérieure 11, L'autre' cote 49 est sensiblement parallèle au cote 50 et rejoint l'extrémité op- posée de la paroi 11; l'écartement des deux côtés 49 et 50 étant sensiblement égal à la largeur de la section utile des aubes 39.
Les cotés 49 et 50 du passage d'évacuation sont fermés en haut et en bas au moyen d'un prolongement de la plaque-couvercle 21 et de la plaque-support respectivement, convenablement boulonnéentre elles. A ce passage d'évacua- tion formé par les cotés 49 et 50 et par les parois supérieure et inférieure 21 et 15, est fixée la goulotte d'évacuation
51 au moyen de boulons 52 et d'équerres 53 appropriés. Si on le désire, on peut ptévoir, en outre, une goulotte (ou un passage de décharge) tangentielle semblable, schématisée en 54, partant de la chambre de décharge ou partie 26 de la cuvette.
Cette goulotte de décharge doit cependant rester fermée lors du fonctionnement normal de l'appareil, et ne doit servir que pour assurer la sécurité ou le soulagement d'une accumulation anormale.,ou pour d'autres raisons ana-' logues, afin d'assurer la sécurité de l'ensemble de l'appareil.
Ainsi qu'on l'a déjà dit,'.la paroi 11 est établie en un métal résistant à l'abrasion et est munie d'ailettes de refroidissement. On pourrait éventuellement utiliser un chemisage à refroidissement par l'eau, avec un métal de qualité antérieure, pour en éviter le gauchissement sous l'effet des hautes températures rencontrées. On pourrait aussi constituer la paroi 11 en briques réfractaires qui néanmoins présentent l'inconvénient de s'user plus rapidement que l'acier ou que la fonte.
Il doit, en conséquence, être
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bien entendu que dans la description qui suit du fonctionna- ment de l'appareil, l'utilisation de la paroi 11 à refroidis- semant par ailettes rayonnantes ou par l'eau. n'est prévue que pour l'entretien des parties métalliques de la paroi et non pour influencer le fonctionnement général da l'appareil ou le degré ou la vitesse de refroidissement du produit.
D'une manière analogue, l'orcfice d'entrée 55 et l'orifice @ de sortie d'eau 56 sont prévus dans le seul but de re- froidir le métal de l'entonnoir 41 et, de même. les ajutages d'entrée d'eau 57 et de sortie d'eau 58 servent uniquement à refroidir la plaque-couvercle 20 et la paroi 23 de la ou- vett3 de décharge; on pourrait encore, bien qu'on ne les ait pas représentés, prévoir d'autres chemisages d'eau avec des moyens pour faire circuler du fluide réfrigérant pour les pièces métalliques.
On va maintenant décrire le fonctionnement général de l'appareil désintégrateur de scorie objet de l'invention.
La scorie liquide est introduite au moyen d'une goulotte appro- priée par l'entonnoir 41, en courant continu et sous un débit constant; elle descend à travers l'entonnoir perpendiculaire- ment au rotor 10, sous la forme d'un jet de section sensible- rnent circulaire ou ovale, obtenu grâce à la forme de l'enton- noir et/ou une goulotte de forme semi-circulaire; cette forme de la section du jet se distingue de celle des minces filets de scorie utilisés dans certains types de procédés et d'appareils antérieurs.
Au moment où le courant de scorie fortement agrégé quitte l'entonnoir, et bien avant qu'il n'atteigne les aubages désintégrateurs 39 ou le rotor 10 un jet d'eau sous haute pression, sous un débit limité et regle par rapport à celui de la scorie, sort de l'ajutage 44 obliquent par rapport au courant de scorie action de l'eau en ce point réduit la scorie à un êtat quelque peu dé-
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sagrégé, après quoi la scorie descend dans la cuvette 19 de l'appareil sous la forme d'un courant qui est encore continu mais qui n'est plus cohésif ou agrégé.
Au moment où ce courant désagrégé pénètre dans la cavité 19 perpendiculairement au rotor 10, ilrencontre l'ac- tion cisaillants des aubes 39 qui tournent à grande vitesse, et cela en un point nettement éloigné du centre du rotor 10, ce courant subit ainsi une action beaucoup plus énergique que s'il était envoyé au centre, où la' vitesse de rotation linéaire est relativement lente. Des quantités d'eau supplé- mentaires sous pression élevée, dont le débit est également réglé en corrélation avec le débit et la vitesse de la soo- rie et de l'eau introduites par l'ajutage 44, sont intro- duites au moyen de l'ajutage 38 du cône.
Une partie de l'eau d'alimentation, sous la force vive accrue qui lui est com- muniquée par l'action centrifuge du cône, est projetée con- . tre le courant de scorie, lors de sa descente vers les aubes et le rotor.
Ainsi qu'on l'a précédèrent indiqué, le rotor est entrainé à une grande vitesse, de l'ordre de 400 à 800 tours par minute. Pour des diamètres du rotor allant de 76 à 137cm. environ, on obtient ainsi des vitesses périphériques d'en- viron 1520 à 2440 mètres par minute; on préfère les vitesses Périphériques de cet ordre, bien que l'on puisse opérer avec des.vitesses ne dépassant pas 910 mètres par minute, Ainsi, au moment où le. jet de scorie désagrégé déjà traité par l'eau descend vers le rotor 10, il est projeté vers l'extérieur sur la paroi 11 sous la pleine action du rotor qui communique aux particules de scorie une grande vitesse angulaire et, cela, sur toute l'étendue de la section utile des aubes qui leur impriment une direction bien déterminée.
Bien que les particules de scorie séjournent dans la cavitéde la machine pendant un temps relativement court et y parcourent une lon-
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gueur de 1,80 à 2,10 mètres environ, la violenta agitation mécanique et la force centrifuge élevée, jointes à l'action de l'eau introduite dans le courant de scorie,et uans la ca vité de l'appareil et dans le courant qui y est forint, suffi- sent cependant à parfaire la desagrégation et la dilatation de la scorie dans un espace relativement restreint et en utilisant un volume d'eau, limité..
Les grains ou. particules de scorie granulés sortent ensuite de la cavité 19 à une vitesse linéaire élevée qui leur est communiquée suivant une ligne droite horizontal-. à, travers le passage d'évacuation et la goulotte @l et sor- tent enfin, dans l'air. En l'absence de la combinaison de l'appareil interne et 'des moyens d'arrét arrière décrits dans ls demanda précitée, et lorsqu'on désira récupérer le produit de l'appareil décrit dans la présente invent ion en lui-même.
on laisse les particules de scorie finement divisée tomber dansune benne ou un convoyeur, eventuellement à l'aide d'une plaque ou d'une surface plana interposées obliquent par rapport au courant sortant, dans le but de faire dévier et de recueillir les particules, après quelles ont parcouru dans l'air une distance appréciable et qu'elles s'y sont rapidement refroidies.
Le cette maniera, on obtient des particule de scorie cellulaire gonflées et friables présentant, après broyage, des propriétés hydrauliques utiles pour la fabrication du citent; comme on l'a déjà dit. on obtient de cette manière, une matière presentant une teneur en humidité extrêmement réduite, comprise entra 0 et 1% environ, ou, industriellement, entre 0 et3% environ, avec tous les avantages qui endécoulent et que l'on a énumerés plus haut.
Il doit être bien entendu que divers éléments et diverses dispositions de détail peuvent être modifies sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention, C'est ainsi, par exemple, que l'on peut prévoir des jets ',' d'eau supplémentaires
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fournis par divers ajutages disposés de manière à réduire le courant continu de scorie en fusion, de section ronde ou ovale, lorsqu'il pénètre dans la cavité de l'appareil, à un état désagrégé avant de subir l'action des moyens de désintégration mécaniques.
REVENDICATIONS.
1.- Un appareil destiné à produire des particules de scorie cellulaire à partir de scorie en fusion qui comprend un disque portant des aubages radiaux s'étendant jusqu'à sa périphérie, une cavité ayant une paroi périphérique entourant àtroitement la Périphérie du disque, des moyens pour entraîner le disque en rotation, des moyens pour envoyer un courant de scorie en fusion sur le disque, perpendiculairement à sa surface, des moyens pour projeter de l'eau contre cd courant de scorie, lors de son passage vers le disque, cette paroi étant percée d'une ouverture, et un conduit ayant une largeur sensiblement égale à la largeur de la section effective de l'une des aubes, s'étendant tangentiellement à partir de cette ouverture en s'éloignant du disque, ce disque étant agencé de manière à former et à évacuer un courant de particules hors de la chambre,
sous une vitesse linéaire relativement grande à travers ladite ouverture et ledit conduit.