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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LE TRANSPORT D'UNE
MATIERE PULVERULENTE FLUIDIFIEE."
La présente invention concerne des procédés de transport de matières pulvérulentes par fluidification sous des pressions inusitées, et elle concerne aussi des appa.reils pour la mise en oeuvre de ces procédés.
Elle se propose notamment de fournir ou réaliser : - des procédés et appareils nouveaux et perfec- tionnés pour la fluidification et le transport de matières pulvérulentes, soit horizontalement, soit verticalement, en un courant sensiblement compact auquel est mélangé un minimum d'air; - un appareil nouveau et perfectionné pour fluidi- fier et propulser simultanément, d'une manière efficace, des matières pulvérulentes inertes dans une conduite pour les transporter en un courant ayant une concentration sensible- ment plus élevée qu'on n'a pu le faire jusqu'à maintenant;
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- un nouvel appareil de mise en mouvement destiné à être utilisé pour la mise en mouvement et la propulsion de Ratières, établi de façon à él iminer tout cintrage ou flexion malgré l'utilisation d'une différence des pressions s'exer- çant sur ses côtés opposés pouvant atteindre 0,7 à 1,4 kg par cm2 environ, et muni de dispositifs d'étanchéité nouveaux pour empêcher l'air de s'échapper de la chambre de fluidi- f ication.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'une forme particulière de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une coupe verticale du dispositif de mise en mouvement prévu pour la mise en oeuvre du nouveau procédé et qui est construit conformément à l'invention; la figure 2 est une coupe verticale faite sensible- ment suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; et la figure 3 est une coupe partielle d'une va- riante du mode de réalisation de la figure 1.
La Demanderesse a constaté qu'il est possible de transporter des matières pulvérulentes en les fluidifiant et en les soumettant à des pressions sensiblement supérieures à celles que l'on a utilisées jusqu'à maintenant dans les installations transporteuses pneumatiques.
Elle a constaté que l'on peut utiliser le même air qui, sous pression, assure la fluidification, pour créer les pressions à l'intérieur de la chambre de fluidification, de sorte qu'on peut transporter à peu de frais les matières pulvérulentes d'une façon économique,simple et efficace et avec des débits dont les concentrations atteignent des va- leurs jusqu'ici inconnues dans les installations de transport verticales ou horizontales.
La plupart des industries dans lesquelles on traite les matières pulvérulentes, et en particulier les minoteries, ont besoin de procédés et d'appareils simples, peu coûteux
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et efficaces pour transporter ces matières d'un endroit à un autre. Par exemple, pour effectuer des livraisons d'une mi- noterie à une boulangerie, il faut recourir normalement à une grande dépense de main-d'oeuvre et d'équipement, et l'on est obligé de transporter la farine sur une distance relati- vement importante soit en direction horizontale, soit en di- rection verticale, ou les deux, pour mettre la farine dans la trémie de stockage provisoire de la boulangerie. On a déjà proposé de nombreux procédés et différents types d'appa- reils pour le transport de ces matières pulvérulentes.
La plupart de ceux-ci ont réalisé le transport de ces matières par des procédés pneumatiques, par opposition aux procédés et appareils de la Demanderesse que celle-ci préfère appeler "transport par fluidification". Dans le transport par fluidi- fication suivant l'invention, on mélange avec soin la matière pulvérulente avec une quantité d'air nettement suffisante pour permettre à la matière de présenter les caractéristiques d'un fluide tel que de l'eau, de sorte qu'elle tende d'elle- même à chercher un niveau plus bas sous l'effet de la gravité qui s'exerce sur elle.
On réalise cette fluidification en soumettant brusquement la matière pulvérulente à des pressions d'air relativement élevées à l'intérieur d'une chambre de fluidification reliée directement à un conduit d'évacuation, de sorte que l'air se trouve mélangé à fond et convenablement avec la matière pulvérulente. On peut ainsi transporter jusqu'à 200 kgs de matières pulvérulentes mélangées à seule- ment 1 kg d'air et l'on peut transporter la matière sur des distances horizontales relativement grandes et sur des dis- tances verticales appréciables, pendant qu'elle est dans cet état fluidifié, sans que l'on ait besoin de prévoir des appa- reils supplémentaires sur le trajet de la matière. En d'au- tres termes, il n'est pas besoin de recourir à des relais pour transporter la matière sur des distances appréciables, tant verticalement qu'horizontalement.
Par transport par fluidification, on entend ce
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mouvement de matière pulvérulente sur des distances appré- ciables horizontales et/ou verticales, mélangée dans des proportions de 50 à 200 kgs ou davantage de matière pulvéru- lente pour chaque kilogramme d'air utilisé pour fluidifier la matière. On entend aussi le transport d'une telle matière sous forme d'un courant sensiblement compact de matière pulvé- rulente passant dans un conduit, la matière remplissant complètement le conduit et s'écoulant à partir de son extré- mité ouverte, tout comme de l'eau s'écoulerait de l'extrémi- té ouverte d'un tuyau d'incendie relié à une bouche d'eau.
Pour réaliser cet écoulement, on utilise des pressions d'air comprises entre environ 0,14 et 3,5 kg par cm2 et, de pré- férence, dans la gamme comprise entre 0,35 et 2,1 kg par cm2
La vitesse d'écoulement de l'air et de la matière pulvérulente transportée par fluidification est d'environ 100 à 500 m par minute à la sortie de l'appareil de mise en mouvement qui fluidifie et propulse le courant de matière f luidifiée. Il convient d'insister sur le fait qu'on utilise seulement un kilogramme d'air pour 50 à 200 kgs de matière pulvérulente et que l'on déplace des matières telles que la farine dans le rapport de 80 à 200 kgs de matière par kg d'air.
Dans le paragraphe précédent, on souligne le contraste entre le transport de matières pulvérulentes par fluidification et ce que l'on a dénommé jusqu'à présent transport pneumatique. Dans le transport pneumatique, on utilise des volumes d'air relativement importants pour trans- porter des volumes de matière pulvérulente relativement pe- tits, ainsi que des vitesses de beaucoup supérieures aux vitesses utilisées dans le procédé selon l'invention.
Dans le transport pneumatique, les pressions utilisées sont normalement inférieures à 0,07 kg par cm2 et chaque kilogram- me de matière pulvérulente déplacé nécessite 1 à 3 kg d'air pour la réalisation de ce déplacement, l'air agissant comme milieu de transport et déplaçant la matière avec lui par
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suite de son propre mouvement. L'air, dans les installations de transport pneumatique, circule aux environs de 600 à 1700 m par minute environ. En raison de l'importance relative du volume d'air utilisé pour le transport de telles matières pulvérulentes par des moyens pneumatiques, il est nécessaire de filtrer l'air si l'on doit transporter un produit tel que de la farine et le recueillir à un endroit éloigné. Par con- séquent, le coût d'un tel transport est sensiblement accru.
En outre, la densité de la matière transportée par un tel procédé est nécessairement très faible. Le conduit doit être relativement gros, la vitesse de l'air doit être relativement élevée et la puissance nécessaire pour effectuer le trans- port est relativement grande. Par conséquent, le rendement global d'une telle installation de transport est relativement faible par rapport à celui du transport par fluidification.
La Demanderesse a constaté qu'un arbre qui traverse un carter et qui est muni d'ailettes radiales peut être uti- lisé comme organe de mise en mouvement pour accomplir simul- tanément la fluidification et le transport de matières pul- vérulentes inertes lorsqu'on souffle de l'air comprimé longi- tudianlement entre les ailettes pendant qu'elles tournent avec l'arbre. Un tel ensemble d'arbre et d'ailettes n'est pas pratique pour travailler sous de fortes pressions, car les ailettes tendent à fléchir et les fuites au delà des ailettes radiales deviennent sensibles au point de rendre le dispositif inefficace.
L'invention consiste, entre autres, à réaliser un dispositif de mise en mouvement d'une construc- tion nouvelle qui supprime ces caractéristiques indésirables, et elle consiste aussi en de nouveaux procédés pour l'utili- sation d'un tel appareil de transport de matibres pulvéru- lentes sous de fortes concentrations.
Un mode de réalisation de l'appareil suivant l'in- vention est représenté aux figures 1 et 2 comme étant relié à une chambre ou trémie indiquée d'une façon générale en 5, destinée à contenir la matière pulvérulente et comportant
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une ouverture 6 à sa partie inférieure. Dans chacune de ces figures, on a représenté seulement partiellement la structure de cette chambre, mais celle-ci peut être réalisée de toute manière classique. A titre d'exemple seulement, on peut uti- liser pour amener la matière pulvérulente jusqu'à l'ouverture 6 de la chambre un registre à air indiqué d'une façon géné- rale en 7 et qui comporte un faux-fond formant nervure à travers lequel on fait monter de l'air sous pression.
Ce re- gistre à air 7 peut également être construit suivant des pratiques connues, ou bien on peut utiliser tout autre moyen tel qu'un transporteur à godets ou à vibration pour amener la matière jusqu'à l'orifice 6, étant donné que de toute façon l'air comprimé a quitté la matière au moment où il passe à travers l'orifice.
Suivant l'invention, un dispositif de mise en mou- vement, indiqué d'une façon générale en A, est relié rigide- ment à la chambre 5 au moyen de consoles 8 et de boulons de fixation 9. Ce dispositif A de mise en mouvement comporte un carter indiqué d'une façon générale en 10 qui est d'une forme générale cylindrique et comporte à sa partie supérieure une entrée de matière 11 destinée à recevoir la matière pulvé- rulente provenant de la chambre 5 à travers son orifice 6.
Ce carter cylindrique 10 comporte une entrée d'air 12 et un orifice de sortie 13 de section réduite à travers lequel on fait passer l'air et la matière pulvérulente fluidifiée.
L'entrée d'air 12 est destinée à être reliée à une source d'air comprimé (non représentée) qui fournit une pression de 1,05 à 1,4 kg par cm2. Si on le désire, on peut évidemment utiliser des pressions comprises entre 0,35 et 2,1 kg par cm2, une légère augmentation de pression étant nécessaire si l'on diminue le diamètre du conduit, étant donné que le frottement se trouve de ce fait augmenté. La nécessité d'une telle augmentation de pression ne se fait cependant pas sentir, sauf lorsqu'on utilise des conduits de très petits diamètres.
La sortie 13 est destinée à être reliée à un conduit de
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transport (non représenté) qui sert à diriger la matière vers l'emplacement désiré.
Comme on le voit mieux sur la figure 2, le carter A peut comprendre un organe métallique tubulaire 14 dont l'axe est disposé horizontalement et qui comporte une paire d'anneaux métalliques 15 et 16 fixés sur ses extrémités et s'étendant vers l'intérieur radialement à partir de lui.
Sur les anneaux métalliques 15 et 16 sont soudées plusieurs consoles telles que 17 et 18 qui s'étendent vers l'extérieur et qui, à leur tour, soutiennent une paire de plaques de support ou de montage 19,20. Dans les plaques de support 19 et 20 tourillonne un arbre 21 qui traverse ces plaques et qui est destiné à être relié en 22 à un mécanisme d'en- traînement à vitesse variable (non représenté).
3- l'intérieur du carter A et sur l'arbre 21 est fixé un tambour 23 destiné à tourner avec ledit arbre.
Principalement sur la figure 1, on voit que ce tambour tra- verse le carter A et est composé d'un tube métallique 24 et de deux flasques 25 et 26 montés sur l'arbre et solidai- res de celui-ci pour tourner avec lui et porter l'organe tubulaire 24. Ces flasques 25 et 26 sont soudés ou clavetés sur l'arbre 21. Il est prévu un organe d'étanchéité indiqué d'une façon générale par S pour empêcher l'air de s'échap- per à l'extérieur du carter A à chacune de ses extrémités.
Ce dispositif d'étanchéité comporte un anneau métallique 27 de section en L et incliné à son extrémité intérieure, comme indiqué en 28. Il est prévu plusieurs segments d'é- ta,nchéité 29 entre le tambour 23 et un anneau de serrage 30 soudé aux consoles 21 et auxanneaux 15 et 16. Une vis 31 traverse l'anneau métallique 30 pour le serrer et comprimer les segments d'étanchéité 29 afin d'empêcher l'air de pas- ser entre la plaque 16 et l'organe tubulaire 24. Une gar- niture en bronze 32 est également prévue pour résister au frottement. Le dispositif d'étanchéité S est prévu à chacune
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des extrémités du carter de façon à empêcher l'air de s'échap- per de chaque extrémité.
Plus particulièrement sur la figure 2, on voit que l'orifice de sortie 13 est ovale et en forme d'arc de cercle, l'orifice d'entrée 12 ayant une forme ana logue . On a donné cette forme à l'orifice d'entrée 12 de façon à introduire l'air comprimé en provenance de la source d'air comprimé sur un arc plus grand du tambour 23 que si l'orifice d'admission avait une forme circulaire. On remarquera, en se référant à la figure 2, que les emplacements des orifices d'admission et de sortie sont tels qu'ils se 'trouvent à l'extérieur de la surface cylindrique du tambour'23 et à l'intérieur du carter A, de sorte que l'air comprimé est entraîné entre ce tambour et la surface intérieure du carter.
Les orifices d'admission 12 et de sortie 13 se trouvent dans le même plan radial par rap- port au tambour 23, l'un en face de l'autre, de sorte que le courant d'air comprimé tende à passer directement à travers le carter'A à sa partie inférieure et longitudinalement par rapport à lui.
Sur la surface cylindrique du tambour 23 et s'éten- dant radialement vers l'extérieur, sont montés plusieurs ai- lettes 33 qui s'étendent entre la surface cylindrique du tambour jusqu'au voisinage immédiat de la surface intérieure du carter A, les jeux étant de l'ordre de 0,05 mm. Ces ai.- lettes 33 s'étendent le long du tanbour de sorte qu'en tour- nant avec lui elles entrent en contact avec la matière pulvé- rulente qui descend par l'orifice 6 et entraînent dans leur rotation la matière jusqu'à une position juste en face de l'orifice d'admission 12 où elle est soumise à l'action du jet d'air comprimé et se trouve fluidifiée et mise en mouve- ment de façon à être transportée par l'air comprimé vers l'extérieur à travers la sortie 13 en un courant sensiblement compact.
Ces ailettes arrivent si :grès de la surface intérieure du carter A que c'est à peine si de l'air peut s'échapper dans
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l'intervalle. Chaque ailette est munie d'un bord en laiton 40.
Le dispositif d'étanchéité précédemment décrit empêche toute fuite appréciable d'air latéralement entre les extrémités des ailettes 33.
Le diamètre du tambour 23, tel que représenté, est légèrement inférieur à 254 mm tand.is que la longueur des ai- lettes est légèrement supérieure à 88 mm Ainsi, on peut voir que le diamètre du tambour est sensiblement plus grand que la longueur de l'une des ailettes 33 et, en fait, il est su- périeur à deux fois et demie la longueur d'une ailette. Ce rapport entre le diamètre du tambour et la longueur des lames confère au tambour la résistance nécessaire pour l'empêcher de fléchir.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le tambour, indiqué d'une façon géné- rale en 41, consiste en un organe tubulaire métallique 42 avec de fortes plaques d'extrémité semblables aux flasques 25 et 26, mais ayant des ailettes de forme différente. Les ailettes 43 de cette variante sont incurvées dans la direc- tion de la rotation, comme représenté sur la figure 3, de sorte que lorsqu'elles passent devant l'orifice de décharge de la chambre, elles entrent dans la matière pulvérulente et l'entraînent à l'intérieur du carter avec plus de facilité.
En fonctionnement, le tambour 23 et les ailettes 33 sont entraînés en rotation avec l'arbre 21 par le mécanisme à vitesse variable. L'orifice d'admission d'air 12 est relïé à une source d'air comprimé à une pression comprise entre environ 0,7 et 1,05 kg/cm2. Lorsque les ailettes passent de- vant l'orifice 6 d'entrée de la matière, elles entrent dans la matière pulvérulente inerte et les intervalles se rem- plissent de matière. Lorsqu'elles continuent à tourner, elles passent devant l'orifice d'admission d'air 12 et l'air com- primé qui entre dans celui-ci se précipite dans le comparti- ment non comprimé formé entre les ailettes adjacentes.
Quand
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l'air se précipite dans le compartiment, la matière pulvéru- lente qui s'y trouve est fluidifiée par cet air et elle com- mence immédiatement à s'écouler entre les ailettes vers et à travers l'orifice de sortie 13 en un courant sensiblement compact, comme décrit plus haut et suivant les proportions et les vitesses spécifiées. On remarquera que la sortie 13 de section réduite a une surface transversale inférieure à la section de chacun des compartiments délimités par deux ailettes adjacentes 33. On remarquera aussi que chacun de ces compartiments, lorsqu'il est aligné entre la sortie 13 et l'admission 12, constitue une continuation du conduit quai est relié à l'orifice de sortie 13 pendant le fonctionnement.
On peut voir facilement que l'on peut fabriquer à peu de frais et d'une façon simple le dispositif suivant l'invention. Toutefois, ce qui est encore plus important, ce dispositif, du fait de sa construction particulière, ne tend pas à faire fléchir l'arbre 21 mais au contraire assure une rotation du tambour 23 autour de l'axe longitudinal de l'arbre 21 sans écart sensible. En d'autres termes, on peut introduire des pressions de 1,05 à 1,4 kg/cm2 dans l'orifice d'admission d'air 12 sans affecter la rotation du tambour 23 autour de l'axe longitudinal de l'arbre 21.
Les plaques d'ex- trémité rigides 25 et 26 placées à. l'extrémité de l'organe tubulaire 24 et adjacentes aux extrémités du carter A empê- chent les pressions relativement élevées d'avoir un effet nuisible sur l'organe en rotation à l'intérieur du carter, qui entre en contact avec la matière pulvérulente et qui l'amène dans la position désirée pour qu'elle soit fluidifiée et transportée. ainsi, on peut voir facilement que ce dis- positif fonctionne d'une façon beaucoup plus efficace et satisfaisante et qu'il rend le transport de matières pulvé- rulentes par fluidification et mise en mouvement simultanées plus facilement réalisable et plus pratique.
Il convient de noter que le dispositif de mise en
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mouvement perfectionné suivant l'invention permet d'extraire les matières pulvérulentes telles que la farine de la chambre 5 et de les amener en une seule opération avec l'air comprimé de manière que la matière pulvérulente soit à la fois fluidi- fiée et transportée par le jet d'air comprimé. L'importance de l'usure résultant du fonctionnement continu d'une struc- ture telle que celle décrite ici est si minime qu'elle ne constitue pas un facteur sérieux dans une fluidification et un transport efficace d'une telle matière pulvérulente.
On peut donc voir que, grâce à ce nouveau dispositif perfection- né de mise en mouvement, on a trouvé une solution à l'un des problèmes qui se posentà l'origine du transport efficace et pratique de matières pulvérulentes, telles que la farine, par fluidification.
Le plus gros avantage que procure l'invention ré- side évidemment en ce que l'on peut transporter des matières finement pulvérisées, telles que de la farine, sur des dis- tances relativement grandes de trente à soixante mètres, même dans le sens vertical, selon un courant très dense et sensiblement compact. En d'autres termes, on peut maintenant transporter de la farine à de telles distances, par fluidifi- cation, en utilisant beaucoup moins d'air par rapport à la quantité de farine qu'on ne pouvait le faire jusqu'à mainte- nant. On a constaté qu'on peut transporter de cette façon de 80 à 200 kg de farine en utilisant seulement 1 kg d'air pour effectuer le transport à de telles distances.
Il s'en- suit évidemment que lorsque la farine atteint sa destination, il se forme le minimum de poussière dû à l'échappement de l'air et que de ce fait on peut se dispenser de filtres, on améliore les conditions de travail et de sécurité et l'on supprime les pertes de farine. Evidemment, suivant l'inven- tion, on tire les mêmes avantages pour d'autres matières finement pulvérisées.
Il est entendu naturellement qu'on peut apporter de nombreuses modifications à la chambre, aux détails, à la
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disposition et aux proportions des divers organes sans sortir du cadre de l'invention.