<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait à l'échange de la chaleur et, tout particulièrement, à une forme perfectionnée d'appareil qui peut être utilisé à donner de la chaleur à un matériau ou à en prendre de la chaleur, afin que la température du matériau soit modifiée de manière voulue. L'appareil est aussi apte à avoir d'autres applications et quelques unes de celles-ci vont être exposées ci-après plus en détail.
Le but général de la présente invention consiste à pro- poser une forme perfectionnée d'appareil destiné à modifier de
<Desc/Clms Page number 2>
manière réglée la température d'un matériau.
Un autre but de la présente invention consiste à propo- @ ser un appareil destiné à refroidir le ciment.
Un but supplémentaire de la présente invention consiste à proposer un appareil et un procédé perfectionnés de traitement de déchets de viande en vue de la production du suif.
L'invention comporte d'autres buts et particularités avantageuses dont quelques unes apparaîtront, avec les précédents, dans la description qui suit d'une réalisation préférée de l'in- vention.
La figure 1 est une élévation latérale, en section par- tielle, d'un appareil d'une.forme réalisant l'invention et qui convient particulièrement pour le refroidissement du ciment.
La figure 2 est une section suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et représentant la construction de l'appareil.
La figure 3 est une élévation latérale, en section par- tielle, d'un appareil particulièrement adapté au traitement du suif et analogues.
La figure 4 est un plan d'une partie de l'appareil repré- senté figure 3.
La figure 5 est une section suivant la ligne 5-5 de là figure 3.
La figure 6 est une élévation latérale, partiellement en section, de l'appareil représenté figure 3,
La figure 7 est une section semblable à la figure 6, mais représentant une vanne à l'extrémité supérieure des volées des vis.
La figure 8 est une section suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une section semblable à la figure 5, mais représentant une vanne de réglage de matériau et d'autres modi- ficatipns.
<Desc/Clms Page number 3>
Il est maintenant fait référence à la figure 2; l'appa- reil qui y est représenté comprend quatre colonnes verticales espacées 11 s'étendant vers le haulapuis une base convenable 12 et supportant une structure d'enveloppe, indiquée de manière générale en 13. La structure d'enveloppe comprend un tube verti- cal central 14, qui y forme une chambre verticale destinée au passage descendant du matériau et autour de laquelle se groupent quatre paires de vis verticales engrenées ou rotors hélicoïdaux à. palettes 16 et 17* Chaque rotor comprend un arbre central creux de diamètre relativement grand 18 auquel sont fixés des ailerons hélicoïdaux relativement étroits, les arbres de rotor étant por- tés par des paliers 19 et 21, respectivement disposés à la base et au sommet de l'enveloppe.
Les ailerons hélicoïdaux de chaque paire ont de préférence la périphérie telle qu'elle se dispose dans le voisinage immédiat de l'arbre de l'autre rotor, sans frotter sur ce dernier.
, Chaque paire de vis est étroitement confinée dans un boîtier courbe constitué d'une partie courbe interne 22 et d'une partie externe de couverture ou d'enveloppe 23. Chacune de ces parties a des brides le long des bords périphériques, comme il est indiqué en 24, les brides étant fixées entre elles par des boulons 26. Chacune des couvertures 23 comprend une ouverture 27 par-dessus laquelle est montée une porte mobile 28 pour permettre le réglage et la remise en circulation du matériau, comme il va être décrit.
Une couverture intermédiaire 31, ayant des brides, soit en 32, et fixée par des boulons 26 en position par-dessus la couverture ou enveloppe 23, est montée par-dessus chaque couver- ture. Une chemise ou couverture externe 33 est attachée à la cou- verture 31 pour former un espace 35 dans lequel peut circuler un fluide d'échange de chaleur, sur la surface externe des cou-
<Desc/Clms Page number 4>
verturés 31. Entre le tube central 14 et les couvertures ou enve. loppes 22 se trouve un espace 34 destiné à la circulation d'un fluide d'échange de chaleur en contact avec les couvertureou en- veloppe 22.
Il faut observer/que la largeur de la partie courbe interne entre ses parois latérales saillantes est telle que si l'on enlève la partie de couverture, les vis se découvrent en- tièrement.En outre, cela permet que les vis soient enlevées pour inspection, les essais et les réparations. Des tyaux d'entrée et de sorite 94,95 (figure 2) sont prévus pour l'espace 34 et les tuyaux d'entrée .et de sortie 96 , 97 (figure 1) sont prévus pour l'espace 35.
Des étançons 36 et 37 ' s'étendent depuis le tube 14;.les étançons 36 s'étendent jusqu'aux colonnes 11 en passant à tra- vers des étais courbes 38,qui joignent des paires d'organes d'en- veloppe voisins 22; les boulon-étançons 37 s'étendent entre le tube et chacun des organes d'enveloppe 22.
Des engrenages convenables, indiqués de manière généra- le en 41, montés sur chaque arbre de rotor, permettent leur ac- tionnement depuis le moteur 42 par une démultiplication 43. Des raccords rotatifs convenables sont prévus sur chacun des arbres pour l'entrée et la sortie du fluide d'échange de chalaur pour chaque retor, le fluide étant admis à l'intérieur d'un tube à chicane 47 prévu dans chaque arbre 18, le fluide sortant par une sortie 49 (figure 1) située au sommet de chaque tube à chicane, passant ensuite vers le bas par le centre creux du rotor et sor- tant par un raccord rotatif 44. Le fluide est aussi admis à cir- culer par les couvertures creuses 31 et dans l'espace 34 situé entre le tube 14 et chacun des organes circonvoisins d'enveloppe de transporteur à vis 22.
Il faut observer à ce propos que tous les joints et toutes.les soudures qui confinent le fluide d'échan- ge de chaleur sont situés de manière que le fluide en circula- tion dans des régions extérieures à l'enveloppe des rotors ne puis se pénétrer par aucun jointet qu'en outre, tous les joints soient
<Desc/Clms Page number 5>
apparents, de sorte qu'une fuite peut être immédiatement décelée.
Pareillement, tous les raccords à fluide se trouvant sous l'enve- loppe, comme l'est l'appareillage moteur, ce qui assure qu'un fluide ou luorifiant quelconque ne peut contaminer le matériau traité.
Au sommet de la structure, se trouve un collecteur,, in- diqué de manière générale en 51, ayant des becs descendants 52 dont chacun mène à un passage 53 prévu entre une couverture ex- terne 31 et un organe de couverture de rotor 23. Immédiatement sous le collecteur 51, se trouve un cône distributeur 54; ce dernier peut comporter une partie à vanne qui permet de by-passer par le tube 15 une quantité voulue de matériau pénétrant dans. le collecteur. 51, si on le désire. Le matériau est retiré par la base du tube 14, par un transporteur convenable (non représenté) disposé dans le passage 56.
Pour utiliser l'appareil, on introduit le matériau par le collecteur 51 et, à moins qu'il ne soit by-passé, il tombe vers le bas par les divers passages 53,le matériau pénétrant entre les paires de vis par une entrée 57 prévue dans le fond des organes d'enveloppe 22 et 23. Le matériau est déplacé vers le haut par les rotors hélicoïdaux en contact de frottement avec les surfaces d'échange de chaleur constituées par les organes . d'enveloppe 22 et 23 et avec l'arbre creux et les ailerons héli- coïdaux des rotors eux-mêmes, et sort du sommet des rotors en tombant vers le bas par le tube 14, pour être évacué par la sor- tie 56. Si on le désire, une ou plusieurs vannes 28 peuvent être ouvertes pour permettre la remise partielle ou complète en circu- lation.
Le matériau a la forme d'une paire de vis creusee à em- piètement, chauffées à l'intérieur et à l'extérieur.
Il est évident que la présence de cette possibilité de remise en circulation permet de faire fonctionner l'appareil de traitement de manière continue, semi-continue ou par charges successives. Si une partie du matériau est remise en circula- tion, en la mélangeant avec d'autre matériau, on facilite.-... un accroissement d'échange de chaleur.
Si une remise complete en
<Desc/Clms Page number 6>
circulation est utile, l'appareil fonctionne par charges succes- sives en gardant la charge pendant le temps correct pour accom- plir l'échange thermique complet voulu, après, quoi l'on ferme la porte de remise en circulation et le matériau peut être évacué par le tube 14 vers le transporteur de déchargement prévu en 56.,
L'appareillage décrit est particulièrement utile pour chauffer et refroidir le ciment, le gypse et d'autres matériaux v pulérulents. Toutefois, son emploi ne se limite pas à ces maté- riaux, car il peut être utilisé avec sucres pour le sel, les grains, la farine, les brais et analogues et pour des matériaux aussi 'divers que les déchets de viande, les tomates, les aliments pour bébés et diverse bouillies.
L'effet des vis est de déplacer le matériau avec un effet de frottement sur les surfaces d'échan- ge de chalaur. Lorsqu'on le désire, comme dans le cas de la manu- tention des déchets de viande, la dégradation des particules peut être favorisée par les jeux entre les hélices engrenées. Pareil- lement, lorsqu'on traite des matériaux pour lesquels on désire produire une dégradation minimum des particules, comme par exem- ple pour le sucre, on augmente lee jeux.
L'effet des volées des vis transporteuses consiste à étaler le matériau sur les surfaces d'échange thermique, à favo- riser le repositionnement des particules et le contact intime.
Ainsi, on obtient un échangethermique hautement efficace. Les rotors sont mis en rotation à une vitesse aussi faible que pos- sible, assurant le déplacement ascendant du matériau. Pareille- ment, l'espace compris entre les rotors et l'enveloppe, l'espa- ce libre autour des rotors, est de préférence rempli de matériau.
En outre, les rotors s'ajustent de préférence à l'enveloppe d'aus' si près que possible pour rendre minimum la retombée de matériau.
Dans la forme de l'invention représentée figure 3 à 6, le demanderesse a représenté une forme quelque peu plus simple
<Desc/Clms Page number 7>
de l'appareil. Dans cette forme, une seule paire de rotors héli- coïdaux ou de volées de vis transporteuses 61 et 62 sont montés sur des arbres creux 63 et 64, ces derniers étant portés par des paliers 66 et 67, prévus au sommet d'une structure d'enveloppe, indiquée de manière générale en 68; les bouts inférieurs des arbres sont portés par des paliers 69 et 70.La structure d'enve- loppe 68 comprend un tuyau descendant ou une chambre descendante 99 et un premier organe d'enveloppement courbe 100 qui s'ajuste aux volées engrenées de vis transporteuses; l'organe d'enveloppe 100 a des brides en.71 et un organe de couverture externe 72 a aussi des brides.
Une coquille 73 est montée sur la couverture externe 72 et comporte plusieurs cloisons internes 74 et 75 de chaque côté, formant plusieurs passages d'échange de chaleur en conjonction avec l'organe de couverture de vis transporteuse 72. Une coquille externe 76 est aussi disposée autour du tuyau 99 et autour d'une partie de l'organe d'enveloppe de vis trans- porteuse 100. Des cloisons verticales 77 sont prévues entre la coquille 76, le tuyau 99 et l'organe d'enveloppe de vis transpor- teuse 100 pour former plusieurs passages du fluide d'échange de chaleur. L'enveloppe 99 est parallèle aux volées dans le voisina- ge de la région d'empiétement des volées, d'un côté de ces der- nières.
Les volées de v is transporteuses sont actionnées par des engrenages convenables 81 depuis un moteur, non représenté, qui actionne une roue Galle 82 montée sur l'arbre 63. Le fluide d'échange de chaleur est introduit par le racoord rotatif 83, monté sur chacun des arbres.
Le matériau à traiter est introduit dans la trémie 86 et, est alors déplacé par une volée horizontale de vis transporteuse 87 dans l'enveloppe 88 jusqu'à l'entrée 89 de l'enveloppe 68, la matériau est mis en circulation dans l'appareil et est ren-
<Desc/Clms Page number 8>
voyé par le tuyau de descente 99 vers la vis d'alimentation 87.
Lorsqu'on désire évacuer le matériau et vider l'appareil, on inverse le sens de rotation de la vis alimentaire et le matériau est évacué par le tuyau de sortie 92. SI l'on désire actionner l'appareil de manière continue, alors le bec descendant 99 peut être agencé de manière à emmener la totalité ou une partie du matériau.
Les figures 7 et 8 représentent une construction de for- me quelque peu différente de la figure 5 et, en outre, représen- tent une vanne 102 montée sur un arbre 103 que l'on peut faire tourner à l'aide d'une poignée 104, de manière à déplacer la vanne pour la mettre dans l'une ou l'autre de deux positions. Dans . une première position, représentée figure 8, la vanne dirige le matériau qui quitte l'enveloppe, des volées des vis au-delà de l'ouverture de la chambre 99 et dans un couloir fixe 105. Dans l'autre position, représentée en 102a en chainette, figure 8, la vanne ferme le couloir et permet au matériau de pénétrer dans la chambre 99.
Dans la variante représentée figure 9, la chambre 99 est pourvue d'un rotor interne consistant en un arbre rotatif creux central 107 par lequel le fluide d'échange de chaleur peut être amené à passer, et en aubes segmentaires lU8 portées par l'arbre. Les auoes supérieures projettent le matériau contre la surface chauffée interne de la chambre 99 et. permettent au maté- riau de tomber sur les aubes suivantes et ainsi de suite, vers le bas, dans la chamore. A tout point voulu de la hauteur de la chambre, on dispose unesaction à vanne mobile, inaiquée de maniè- re générale par 108.
le long d'un côté du passage 110, comme le montre en particulier la figure 8. La section à vanne moelle est montée sur une applique 111 en U et cette dernière, à son tour, a une tige d'allonge 112. Un support 113 est monté sur l'extérieur de l'enveloppe 106 et comporte une pièce a'espacement 114, s'é- tendant transversalement par rapport à celle-ci et portant un manchon 116 qui porte pour glissement la tige 112. Une tringle
<Desc/Clms Page number 9>
filetée 117 est fixée à la tige 112. Un volant à main filetée118 est monté sur la tige filetée et, avec la couverture terminale 119 de l'enveloppe 113, permet de déplacer la section mobile 108 par rapport à l'enveloppe 106, par suite de quoi une ouverture latérale de l'enveloppe peut être ouverte ou fermée et ce dans la mesure voulue.
Cela permet de diriger le matériau de manière à l'évacuer de ltappareil ou à la remettre en circuit, comme on le désire, de- puis le passage 110.
Pour le traitement du suif ou d'un matériau analogue, une partie de la surface de l'organe de couverture 72 comporte plu- sieurs petits trous, par exemple des trous de 1/8 pouce sur des cen- tres de 1/4 de pouce, de manière que le suif.s'égoutte des déchêts de viande et puisse être emmené par le passage 91, et que les va- rs d'eau puissent s'élever par le passage 91.
Dans une installation typique, les déchêts de viande sont introduits sous forme hachée d'un hachoir dans les doubles ro- tors hélicoidaux engrenés tournant à 50 t. par minute. Ces rotors ont un diamètre de 9 pouces et une hauteur de 20 pieds. Les déchêts de viande, pesant environ 60 livres anglaises par pied cube, sont remis en circulation à environ vingt et une tonnes par heure et cet- te remise en circulation tend à homogénéiser le produit. La vapeur passant à travers les conduits d'échange de chaleur fait monter la ., température du matériau, généralement à 216 F. Cela provoque la rupture des cellules et un dégagement du suif qui exsude à travers la région perforée de la couverture 72 et tombe sur le fond du pas- sage 91, tandis que la vapeur d'eau sort par le sommet dudit pas- sage.
L'effet des vis est tel qu'elles gardent propres les petits trous. A mesure que le volume des déchêts de viande diminue, on ajoute le matériau froid supplémentaire. Lorsque le suif est com- plètement extrait de la masse, les résidus sont évacués comme il a été dit ci-avant. L'appareil représenté n'est pas seulement utile pour le traitement de matériaux tels que le suif et d'autres mata-
<Desc/Clms Page number 10>
riaux, mais aussi pour le broyage préalable ou le " pelage " du raisin, au cours duquel les tiges, les graines et les peaux sont séparées du jus.
L'appareil ici décrit peut être utilement employé aussi pour chauffer des poudres, par exemple, pour la production du gypse ou d'autres ciments.
Grâce à la présente invention, le processus d'échan- ge thermique peut être continu ou semi-continu ou par charges suc- cessives, selon ce qui est requis, et chaque zone de traitement peut être réglée quant à son volume, à la durée du traitement et à la température-. Les organes de réglage sont agencés de manière que l'on puisse établir et régler sélectivement diverses zones de tem- pérature variable et de manière que l'on puisse régler minutieuse- ment les circonstances du processus.
Dans les cas où le traitement à phases multiples est indiqué ou bien où l'on doit faire face à de grands tonnages, on peut disposer deux ou plusieurs appareils en parallèle ou en série
L'appareil est étanche aux poussières, complètement enfermé et peut fonctionner sous le vide ou sous pression. Tous les compartiments où circule le fluide d'échange de chaleur sont agen- cés de manière que le matériau traité soit complètement isolé et ne puisse être contaminé.
La construction procure un agencement très simple grâce auquel on peut avoir un accès total aux rotors ou à la trans- mission à tout moment. Les trois rotors peuvent être ôtés de l'as- semblage en les levant verticalement à une hauteur non supérieure à six pouces, et en les faisant glisser latéralement. Toute pièce du mécanisme d'actionnement peut' être ôtée ou remplacée sans déranger les rotors.
L'appareil peut être utilisé pour l'eau froide, la vapeur, l'huile chaude ou un autre fluide d'échange de chaleur;
<Desc/Clms Page number 11>
dans,les cas où l'on fait usage de la vapeur d'eau à une pres- sion de plus de 15 livres anglaises, la construction peut res- pecter les règlements officiels.
Pour la calcination du gypse, la vis alimentaire horizontale 87 (figure 6) peut être employée à introduire le matériaudans un premier étage et à proportionner effectivement la quantité de matériau qui pénètre dans le système. Si les vis fonctionnent plus ou moins à moitié à vide, il est évident que l'espace qui n'est pas. occupé par le matériau sert premièrement au reposition- nement des particules et deuxièmement à l'échappement des va- peurs. Le matériau, lorsqu'il est introduit dans ce premier éta- ge par ce chargeur ou cette vis alimentaire, qui peut être chauf- fée ou non, comme il est requis, peut être avantageusement asper- gé de chlorure de calcium. Cette vis de- chargement. ou alimentai- re peut s'alimenter à une trémie ou à un conduit 86.
En supposant que le processus ayant ,lieu dans ce premier étage ou lors de la première élévation consiste en un simple chauffage, le matériau peut,y être introduit avec un débit plus ou moins grand, selon les exigences, et peut être remis en circulation, dans le pre- mier étage, totalement ou partiellement, mais de préférence par- tiellement, de manière à l'amener à la température voulue avant son passage dans un second étage.
Le matériau peut se déplacer depuis la base jusqu'au sommet ou être évacué avant qu'il n'atteigne le sommet et remis en circulation dans le premier étage ou conduit dans un second étage.
Le rotor et l'enveloppe à remise en circulation constitue un point idéal pour l'introduction d'une cheminée ou d'un conduit aspirant pour l'évacuation de l'humidité. Le matériau passe du sommet des conduits ascendants dans la chambre de remise .en cir- culation 99 sous la forme d'un jet violent qui permet à toute
<Desc/Clms Page number 12>
3.!humidité de s'échapper et d'être aspirée dans cette chambre de ramise en circulation et, en même temps, le matériau, pendant sa chute dans cette chambre de remise en circulation 99, vers suivant l'étage /du traitement ou vers le point où il est remis en circu- lation dans l'étage où il est,
heurte des surface supplémentai- res d'échange de chaleur et passe par un espace chauffé par ra- dietion depuis les parois et par conduction par les ailerons du potpr.
Le gypse peut être rendu pulvérulent, de sorte qu'au moins 80 pour cent passe par un tamis à 100 mailles B.S.S., et il peut alors être introduit dans l'appareil et chauffé, en pas- sant sur la paire de transporteur à vis, à une température de 150 à 390 F, la période étant réglée pour produire une calcina- tion du degré voulu.
L'invention présente un avantage spécial pour le trai- tement des matériaux à écoulement libre tels.que les liquides et les matériaux, tels que le gypse, qui peuvent s'écouler comme un liquide.Ces matériaux requièrent, lorsqu'ils sont traités dans un transporteur horizontal, des déversoirs spéciaux et d'autres moyens destinés à. attacher le matériau à s'écouler hos du trans- porteur avant de sabir effectivement le traitement. Le transport vertical de ces matériaux par des vis engrenées permet l'emploi de la apesanteur pour assurer le mouvement égal constant, tout en assurant un déplacement constant, si bien que le tassement ne se produit pas.
Finalement, l'agencement vertical à mouvement cons- tant, écarte la possibilité de la production de vides dans le matériau, vides qui sont aptes à provoquer des inégalités de trai- modifié tement. Si on le désire,l'appareil peut être/de manière qu'une colonne de matériau soit élevée par trois ou un nombre plus grand de vis transporteuses engrenées.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.