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La présente invention conceme des procédés et appareils pour remplir de matières pulvérulentes ou granulaires des récipients ou embal- lages appropriés, tels que des sacs de tissu ou de papier.
Elle a pour butsde procurer : un procédé simple et efficace et un appareil correspondant pour remplir des récipients de matières pulvérulentes ou granulaires ; un procédé et un appareil pour remplir d'une manière bien tas- sée des sacs de matières pulvérule@@es ou granmlanres sans employer aucun dispositif de compression mécanique; un procédé rapide et efficace pour remplir des récipients de matières pulvérulentes ou granulaires difficiles à manipuler; un procédé du genre indiqué, pour emballer efficacement dans un espace de dimensions données une plus grande quantité de matière pulvérulente ou granulaire qu'on ne pouvait le faire précédemment, même en utilisant des dispositifs de compression à action positive;
un procédé pour emballer des matières pulvérulentes ou granulaires dans des récipients, qui permet de maintenir la quantité de matière chargée dans les récipients entre des limites plus étroites qu'auparavant; un procédé pour emballer des matières pulvérulentes ou granulaires dans des sacs en papier sans courir le risque de crever les sacs, comme cela se produisait lorsqu'il était fait usage d'un dispositif à action positive pour tasser les matières dans les sacs.
Suivant l'inve tion, la matière pulvérulente ou granulaire est fluidifiée au moyen d'un agent fluidifiant gazeux, tel que l'air, avant et pendait le remplissage du récipient. On a constaté que les matières pulvérulentes ou granulaires à l'état fluidifié s'écoulent rapidement de la chambre de fluidification dans le récipient sans former d'aggrégats ou avec un minimum de formation d'aggrégats et sans danger d'obstruction de la goulotte de remplissage. En outre, les matières pulvérulentes ou granulaires chargées à l'état fluidifié dans des sacs peuvent être emballées sous des densités apparentes beaucoup plus élevées que par les procédés de remplissage ordinaires, y compris ceux qui utilisent des moyens de compression à action positive tels que ceux à vis d'Archuimède.
On obtient par conséquent un em- ballage plus ferme et plus facile à manipuler et on peut employer des sacs plus petits pour emballer un poids dôme de matières. En outre, lorsqu'on charge des matières pulvérulentes ou granulaires à l'état fluidifié dans des récipients comme l'enseigne la présente invention, on peut obtenir une précision de pesée beaucoup plus grande que pour les dispositifs employant des dispositifs d'alimentation mobiles tels que les vis d'Archimède, parce que le courant de matière pulvérulente fluidifiée peut être interrompu aussi facilement et aussi instantanément que le courant d'un liquide.
Comme avantage supplémentaire, on a constaté que dans l'exécution pratique du procédé suivant l'invention,il se produit beaucoup moins de poussière dans l'espace entourant l'appareil de remplissage de l'invention qu'avec les procédés antérieurs, et lorsqu'on remplit de matières pulvérulentes ou granulaires des sacs en papier suivant l'invention il n'y a pas de danger que les sacs puissent éclater, comme cela se produisait trop fréquemment lorsqu'on employait des dispositifs à action positive pour remplir des sacs de matières pulvérulentes. Les avantages de la présente invention sont particulièrement frappants lorsque le procédé suivant l'invention est appliqué à des poudres peu fluides et qui ne s'écoulent ordinairement pas librement.
Il en est de même pour les poudres très lourdes telles que celles qui pourraient obstruer les vis d'Archimède et pour les poudres visqueuses qui tendent à former pont sur les vis.
Un autre avantage du procédé pour remplir des récipients de matières pulvérulentes ou granulaires, suivant la présente inventin, est de ne pas nécessiter des éléments mobiles actionnés par force motrice pour fai-
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re avancer la matière et il en résulte que 11 appareil suivant l'invention est plus simple et moins coûteux au point de vue de la construction que les appareils de remplissage actuellement en usage. Ainsi, il n'y a pratiquement aucune usure ni aucun frais d'entretien, tandis que les appareils de remplissage connus sont souvent en pane du fait que la poussière développée pendant le remplissage pénètre dans les coussinets des éléments mobiles où elle provoque une usure excessive et peut éventuellement amener l'arrêt de l'appareil.
Les buts ci-dessus mentionnés de l'invention et d'autres buts et avantages de celle-ci ressortiront clairement de la description ci-après et des dessins annexés qui représentent une forme d'exécution préférée de l'invention et dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil à remplir les sacs suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe verticale de la chambre de fluidification de l'appareil représenté sur la Fig. 1.
Fig. 3 est une vue en perspective à plus grande échelle, de la moitié inférieure de l'appareil, prise d'un autre point que celle de la Fig.
1.
Fig. 4 est une vue fragmentaire en plan, partiellement en coupe horizontale suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2, de la chambre de fluidifica- tion.
Fig. 5 est une vue de détail montrant le mécanisme pour interrompre l'écoulement de la matière pulvérulente venant de la chambre de fluidification.
Fig. 6 est une autre vue de détail montrant une partie du mécanisme représenté sur la Fig. 5, dans une direction perpendiculaire à celle où le mécanisme est vu sur la Fig. 5.
Comme le montre la Fig. 1, l'appareil de remplissage suivant la présente invention comprend un réservoir cylindrique de grande hauteur 10 monté sur une infrastructure appropriée 12 et pourvu à son extrémité inférieure d'une goulotte de décharge 14. En outre, l'appareil comprend un mécanisme 16 qui maintient un sac 16 de manière que son ouverture de remplissage 20 se trouve sur la goulotte de décharge 14, et qui est agencé pour fermer celle-ci et arrêter l'écoulement de la matière pulvérisée fluidifiée aussitôt que le poids de la matière chargée dans le sac atteiat une limite supérieure prédéterminée.
Un transporteur à vis d'Archimède 22 peut être aménagé pour amener la matière pulvérulente d'une trémie appropriée (non représenté) dans le réservoir cylindrique par une ouverture 24 ménagée dans le ciel 26 du réservoir, tandis que de l'air comprimé provenant d'une source convenable (non représentée ) est introduit dans le réservoir 10à son extrémité inférieure par une série de tuyères d'injection 2o qui partent d'un collecteur 30 sur lequel elles font saillies en dessous du fond 32 du réservoir pour pénétrer à travers ce fond à l'intérieur du réservoir, comme le montre mieux la Fig. 2. Ce collecteur 30 peut être pourvu d'une vanne principale 34 et d'un manomètre 36 et chacune des tuyères 28 peut être munie d'une vanne de réglage individuelle 38.
Pour répartir les jets d'air introduit par les tuyères 28 uniformément à l'intérieur du réservoir, un matelas ou coussin circulaire 40 en toile ou tissu poreux similaire peut être disposé à une distance limitée au-dessus des tuyères 28, comme c'est également représenté sur la Fig. 2, où ce matelas est maintenu entre des colliers 42 et 44 qui sont convenablement fixés à la paroi interne du réservoir cylindrique et où il est supporté par un certain nombre de poutrelles en U 46, 48 et 50.
Pour permettre à l'air envoyé dans le réservoir 10 de s'échapper, une ouverture appropriée 54 peut être ménagée dans le ciel 26 et être recouverte d'un couvercle 56 qu'on peut faire mouvoir verticalement au moyen d'une tige ver-
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ticale dirigée vers l'extérieur 58 qui peut coulisser dans une pièce bom- bée-60 boulonnée au ciel 26 et dans une barre transversale 61 située à 1' intérieur de cette pièce bombée et convenablement supportée par celle-ci.
En réglant convenablement la vitesse des courants d'air injectés dans le réservoir par les tuyères 28 suivant la finesse et la densité de la poudre à emballer, la matière pulvérulente qui se trouve dans le réser- voir peut, pendant qu'on la laisse tomber du ciel jusqu'au fond du réser- voir, être maintenue à un état de suspension ressemblant fortement à un état liquide.
La goulotte de décharge ci-dessus mentionnée 14 qui se trouve près du fond du réservoir 10 peut être formée d'une tôle arquée 62 boulon- née d'une manière étanche à l'air au-dessus d'une ouverture appropriée 64 de la paroi latérale et formant une courte saillie tubulaire 66 qui s'étend dans une direction tangentielle à la paroi latérale cylindrique 67 du ré- servoir. Sur cette partie saillante 66 on embotte et on fixe fermement un court tube 60 en matière élastique, comme du caoutchouc, à l'intérieur de l'extrémité libre duquel est placé un ajutage de remplissage approprié 70.
Une tuyêre â air supplémentaire 72 (Figs. 2 et 4) peut être aménagée pour diriger un jet d'air dans la pièce tubulaire 66 et chasser la matière pulvérulente à l'état fluidifié de l'intérieur du réservoir par la goulotte 14 dans le sac 1$ -maintenu sur l'ajutage de remplissage (Fig. 1). Cette tuyère 72 peut recevoir de l'air du collecteur commun 30 par un court tuym 74 qzzi passe à travers la tole arquée 62.
Le mécanisme 16 qui sert à supporter un sac dans la position voulue pour le remplissage et à arrêter l'écoulement de la matière pulvéru- lente dans le sac chaque fois que le poids désiré de la chargé a été atteint comprend un châssis 76 comportant des barres latérales verticales espacées transversalement 78a et 78b dont les parties inférieures supportent d'une façon, ajustable, une plate-forme appropriée 80. Ce châssis repose par des épaulements 82a et 82b,dont les faces extérieures de ces barres sont pourvues, sur les nervures supérieures de blocs de support triangulaires qui sont fixés aux extrémités d'un étrier ouvert 86 formé à une extrémité d'un fleu de balance 80.
Ge dernier tourne sur un arbre transversal 90 monté sur les montants 92a et 92b d'un chevalet spécial 94 tandis que l'autre extrémité du fléau de balance porte un contrepoids 96 de telle manière que la position de celui-ci peut être ajustée longitudinalement par rapport au fléau de façon à faire varier sa traction effective sur ce dernier.
Pendant le fonctionnement normal de la machine, le préposé place un sac sur la plate-forme 80, pousse son embouchure de remplissage latérale 20 sur l'ajutage de remplissage 70 et abaisse une pièce appropriée 98 sur l'embouchure de façon à la maintenir fermement sur l'ajutage.
Le mécanisme destiné à arrêter à un moment approprié l'écoulement de la matière pulvérulente fluidifiée venant du réservoir 10 comprend une barre 100 qui s'étend transversalement en travers de la partie centrale élastique ci-dessus décrite 60 de la goulotte de décharge 14 et est articulée entre une paire de branches 102& et 102b qui s'élèvent sur une tablette 104 et sont boulonnées à cette dernière qui est supportée rigidement par le chevalet 94 et s'étend en dessous de la partie centrale élastique de la goulotte dans le plan vertical déterminé par la barre 100.
L'extrémité de celleci située du côté opposé à la goulotte 14 est articulée à l'extrémité supérieure d'une bielle verticale 106 dont l'extrémité inférieure émerge d'une oreille perforée 108 qui fait saillie latéralement sur un levier de commande 110. Une extrémité de celui-ci est articulée à une ferrure 112 fixée rigidement au montant 92b du chevalet 94, tandis que son autre extrémité présente une poignée 114 placée à proximité de la barre latérale de droite 78b du châssis de support 76 à la portée du préposé à la machine.
L'extrémité libre de la barre 100 se déplace dans une rainure de guidage verticale 116 (Figs. 5 et 6) ménagée dans une plaque 118 qui'est supportée rigidement par la tablette 104 et un fort ressort 120, sous ten-
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sion entre l'extrémité guidée de la barre 100 et un point approprié du chevalet 94 en dessous de la tablette 104, tend à amener élastiquement la barre dans une position approximativement horizontale, représentée en traits interrompus sur la Fig. 5, qui est déterminée par la rencontre de cette barre 108 avec l'extrémité inférieure de la rainure de guidage 116.
Dans cette position la barre 100 presse, par suite de la sollicitation du ressort 120, un sabot 122, articulé sur son bord inférieur, contre la partie centrale flexible 60 de la goulotte 14 en un point intermédiaire de deux pièces tubulaires 124 et 126 qui sont montées sur la tablette 104. La déformation résultante de la partie élastique 68 de la goulotte ferme effectivement le conduit de décharge de la matière pulvérisée formé par cette goulotte.
Toutefois, lorsque le préposé abaisse la poignée 114 du levier de commande 110, l'oreille 10 qui fait saillie sur la face extérieure de ce levier 110 heurte un écrou 12 situé sur l'extrémité inférieure libre de la bielle 106 et déplace celle-ci de haut en bas, ce qui a pour effet de faire osciller la barre 100 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la Fig. 5 à l'encontre de l'action du ressort 120 pour l'amener dans la position représentée en traits pleins sur cette Fig. 5.
Lorsque l'extrémité guidée de la barre glisse dans la rainure 116 vers l'extré- mité supérieure de cette dernière elle rencontre le bec 130 d'un cliquet 132 articulé à la plaque 11 au-dessus de la rainure 116 (Fig. 6) et fait dévier ce cliquet en l'écartant de son parcours à l'encontre de l'action d'un ressort 134 qui agit de façon à solliciter le cliquet dans une position où il recouvre la rainure 116. Par conséquent, lorsque la barre 100 en se déplaçant de bas en haut a dépassé le cliquet 132, ce dernier se place brusquement derrière la barre 100 et la bloque fermement dans la position relevée, comme c'est indiqué en traits pleins sur la Fig. 5.
Dans cette position relevée, la pression exercée par le sabot 122 sur la partie flexi- ble de la goulotte est suffisamment dégagée pour permettre l'écoulement d' une matière pulvérulente fluidifiée par la goulotte 14.
Lorsqu'on remplit le sac placé sur la plate-forme 80 de la poudre fluidifiée dans le réservoir 10 et sortant de celui-ci, il devient de plus en plus lourd, jusqu'à ce qu'il atteigne un poids égal à la traction du contrepoids 96 sur l'autre bras du fléau de balance 88 et ce fléau commence alors à pivoter en sens contraire des aiguilles d'une montre, sur la Fig.
3. Le levier de commande 130 d'un interrupteur normalement ouvert 140 qui est supporté par le chevalet 94 est placé immédiatement au-dessus du bord supérieur du bras mentionné en dénier @@eu lorsqu'il se trouve à son point mort. Cet interrupteur 140 est placé dans le circuit sous tension d'un solénoïde 142 qui est supporté par la plaque de guidage 118 à proximi- té de la rainure 116. L'armature de ce solénoïde enclenche un ergot 144 formé sur le cliquet 132 et lorsque le solénoïde est excité, elle fait pivoter le cliquet en sens contraire des aiguilles d'une montre (Fig. 6) ce qui a pour effet de retirer le bec 130 de la face inférieure de l'extrémité guidée de la barre de blocage 100.
Par conséquent, la barre répond à la sollicitation du ressort 134 et revient instantanément dans la position horizontale représentée en traits interrompus sur la Fig. 5, où l'écou- lement de la matière pulvérulente fluidifiée dans la goulotte est interrom pu. Ainsi, le sac placé sur la plate-forme 80 est rempli, avec précision de la quantité prédéterminée de matière pulvérulente et peut être retiré de la plate-forme 80 après dégagement de la pince de retenue 98.
Pour obtenir un fonctionnement dans les meilleures .conditions, c'est-à-dire pour assurer un écoulement rapide, on a constaté qu'il était avantageux de former une masse fluidifiée sur une hauteur considérable dans le réservoir 10. Pour remplir par le procédé suivant l'invention des sacs en papier de magnésie calcinée à un degré de finesse répondant au passage à travers un tamis à 20 mailles, on a employé un réservoir cylindrique de 30 pouces (0,76 m) de diamètre et de 91 1/2 pouces (2,32m) de hauteur et on a injecté de l'air dans ce réservoir par cinq tuyères d'injection d'air 28, disposées symétriquement sur le fond du réservoir et une tuyère d'injection d'air latérale 72 sous une pression de cinq livres par pouce carré
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(0,35 kg/cm2)
ce qui permettait d'introduire huit pieds cubes (0,2264 m3) d'air par minute dans le réservoir. Une colonne de masse fluidifiée d'environ 77 pouces (1,95 m) de hauteur était maintenue dans le réservoir.
Lorsque la masse fluidifiée de magnésie située à l'intérieur du réservoir 10 était dirigée par la goulotte 14 dans un sac en papier placé sur la plate-forme 80 elle occupait, dans le sac un volume notablement moindre que le volume occupé précédemment par le même poids de matière dans le même sac, lorsque le sac était rempli par les procédés de remplissage conventionnels. Aucun des sacs remplis au moyen de l'appareil suivant l'intention n'avait crevé, et il n'y eut à aucun moment une interruption quelconque du remplissage par suite d'obstruction. Les sacs étaient remplis au poids requis en un temps très court et la production de poussière autour des sacs était extraordinairement faible contre toute attente.
Bien que l'invention ait été décrite en se référant à un mode d'exécution particulier, il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée aux détails de construction spécifiques de l'appareil représenté et décrit, auxquels des modifications peuvent être apportées sans s'écarter de l'in- vention.
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1.- Procédé pour remplir un récipient de matière pulvérulente ou granulaire, caractérisé en ce qu'on conduit la matière dans le récipient à l'état fluidifié.
2. - Procédé pour remplir un récipient de matière pulvérulente ou granulaire, caractérisé en ce qu'on fluidifie la matière pulvérulente au moyen d'un agent gazeux et on la conduit dans le récipient dans cet état fluidifié.
3.- Procédé pour remplir un récipient de matière pulvérulente ou granulaire, caractérisé en ce qu'on introduit la matière dans un espace délimité à l'extrémité supérieure du récipient, on l'amène à l'état fluidi- fié en y introduisant en contre-courant un agent gazeux, et on la conduit à l'état fluidifié dans le récipient.
4.- Procédé pour remplir un récipient de matière pulvérulente ou granulaire, caractérisé en ce qu'on introduit la matière pulvérulente dans un espace délimité à l'extrémité supérieure du récipient, on introduit dans cet espace un courant d'air à une vitesse propre à fluidifier la matiè- re et on conduit celle-ci à l'état fluidifié de l'extrémité inférieure de cet espace dans le récipient.
5. - Appareil pour remplir un récipient de matière pulvérulente ou granulaire, comprenant une chambre de fluidification, une goulotte de décharge à l'extrémité inférieure de cette chambre, et un dispositif pour maintenir un récipient dans une position où il reçoit de la goulotte la matière pulvérulente.
6. - Appareil pour remplir un récipient de matière pulvérulente ou granulaire, comprenant une chambre, un dispositif à l'extrémité supérieure de cette chambre pour y introduire la matière pulvérulente, un dispositif à l'extrémité inférieure de cette chambre pour introduire un agent fluidi- fiant gazeux à une vitesse propre à fluidifier la matière pulvérulente tombant de la partie supérieure à l'extrémité inférieure de la chambre, un dispositif à l'extrémité supérieure de celle-ci pour permettre l'échappe- ment de cet agent fluidifiant gazeux, une goulotte de décharge pour la matière à l'extrémité inférieure de la chambre, et un dispositif pour mainte- nir un récipient de manière que son ouverture de remplissage se trouve sur la goulotte.
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