<B>Procédé</B> d'alimentation automatique <B>pour</B> appareils industriels, <B>et</B> dispositif <B>pour la mise en</B> aeuvre <B>du procédé</B> Le but de la présente invention est de réa liser de façon simple, l'alimentation continue d'appareils industriels en matières pulvéru lentes, ou de fine granulométrie, ou en grains, ou en morceaux.
Lesdits appareils sont ceux qui nécessitent une répartition de la charge sur une certaine surface ; par exemple les fours les plus divers dans lesquels on traite des pro duits en poudre ou en petits morceaux : mi nerais, chaux, alumine, dolomie, sable, etc., les appareils de manutention du type bande transporteuse pour utiliser au maximum la lar geur de la bande, les appareils de tamisage dont le rendement est augmenté par une meil leure répartition de la matière sur la surface tamisante, etc.
L'invention comprend un procédé d'ali mentation automatique applicable au charge ment continu d'appareils industriels en maté riaux solides divisés, caractérisé en ce que les éléments matériels à distribuer sont contenus dans un cône d'éboulement naturel et sont re jetés par force centrifuge sur la surface à cou vrir par au moins un orifice d'éjection. D'une manière générale, il remplace le jet de pelle à la main ou automatique toujours irrégulier, ou la projection par raclette ou godets, par une répartition continue des matières tombant en pluie régulière sur la surface à couvrir.
L'invention comprend également un dis positif qui peut avantageusement être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci- dessus, dispositif qui comprend au moins un tube vertical qui est susceptible d'être animé d'un mouvement de rotation et qui est muni à sa partie supérieure d'une trémie de char gement et à sa partie inférieure d'au moins un tube sensiblement horizontal servant d'éjec- teur.
Par matériaux solides divisés, il faut en tendre ici des matériaux allant des produits pulvérulents aux produits en morceaux de plu sieurs centimètres. Le dessin annexé repré sente, à titre d'exemple, quelques formes d'exé cution du dispositif faisant partie de l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en élévation schéma tique d'une forme d'exécution du dispositif ; Les fig. 2, 3 et 4 montrent des variantes de l'exécution de la tubulure d'éjection ; Les fig. 5, 6 et 7 montrent une tubulure d'éjection et la forme en plan et en profil d'une zone d'étalement obtenue avec cette tubulure ; Les fig. 8 et 9 montrent une autre tubulure d'éjection et la forme en profil d'une zone d'étalement obtenue avec cette tubulure ; Les fig. 10 à 12 qui représentent un ap pareil comprenant une forme d'exécution par ticulière du dispositif faisant partie de l'inven tion ;
La fig. 10 est une vue en élévation partielle. La fig. 11 une vue de côté.
La fig. 12 une vue en plan.
La fi-. 13, enfin, est une coupe horizon tale schématique d'une forme d'exécution par ticulière du dispositif qui sert à l'alimentation d'un four électrique. Ramené à ses parties essentielles le dispo sitif représenté sur la fig. 1 est constitué d'un tube vertical T, muni d'une trémie -de char gement b à son sommet et d'orifices d'éjection Ol, O, à sa base. Le tube est maintenu par des paliers d, et un organe d'entraînement e permet de lui communiquer un mouvement rotatif au tour de son axe.
La trémie du sommet est liée au tube et tourne avec lui, elle reçoit les matières à charger d'une ou plusieurs trémies fixes mon tées côte à côte ou en cascade.
Les orifices d'éjection peuvent être consti tués par un ou plusieurs tubes soudés à la base du tubé T, de diamètre sensiblement égal à celui du tube T et dont les axes sont ho rizontaux ou légèrement inclinés.
Lorsque le dispositif est au repos la ma tière chargée dans la trémie remplit le tube T et forme à sa partie inférieure un cône d'ébou lement f ; la plus courte des tubulures d'éjec tion a une longueur supérieure à celle de la projection horizontale du cône d'éboulement, par suite la matière ne peut sortir du disposi tif. Il est donc inutile de prévoir des dispositifs d'arrêt de l'écoulement puisque celui-ci cesse automatiquement dès que le dispositif est au repos.
Lorsqu'on communique au tube T un mouvement de rotation suffisamment rapide autour de son axe, la force centrifuge agit sur la matière formant le cône d'éboulement et-la projette vers l'extérieur. Le cône d'éboulement détruit tend à se reformer par écoulement de la matière à travers le tube T et ce processus continue tant que dure le mouvement du dis positif.
Lorsque le tube T effectue un mouvement de rotation continu, les grains de matière sui vent dans l'éjecteur une courbe en spirale puis s'échappent tangentiellement à cette spirale pour aller se répartir en pluie sur la surface 'horizontale située au-dessous du dispositif. Chaque tube éjecteur répartit la matière sur une couronne d'une certaine largeur dont le diamètre dépend de la vitesse de rotation et de la longueur de l'éjecteur. En calculant con venablement le nombre des tubes éjecteurs et la longueur de chacun d'eux on peut obtenir une épaisseur pratiquement constante de la matière sur toute la surface couverte.
La composition de la matière en chaque point de la couche sera celle du mélange char gé dans la trémie mobile. Lorsqu'on veut ré pandre un mélange de produits divers on char ge chacun des constituants du mélange dans une des trémies fixes situées au-dessus de la trémie mobile. Ces trémies se déchargent dans la trémie mobile pendant le fonctionnement du dispositif, ce qui produit le mélange des constituants. Mais lorsque le dispositif est au repos, il se forme entre la sortie des trémies fixes et la surface du produit dans la trémie mobile un cône d'éboulement qui arrête l'écou lement. Il n'est pas nécessaire de prévoir d'au tre système d'obturation.
Le mouvement rotatif continu du tube T conduit à une répartition circulaire de la ma tière sur l'aire de chargement; mais on a très souvent besoin d'une répartition à peu près rectangulaire, spécialement dans les fours, par exemple, entre deux électrodes d'un four élec trique.
On réalise ce mode de répartition en communiquant au tube T un mouvement cir culaire limité alternatif d'ampleur convenable. On ne conserve alors généralement qu'une seule tubulure d'éjection. La matière est pro jetée sur une surface en forme de secteur de couronne pratiquement confondue avec un rec tangle (fig. 5-6-7).
De nombreuses variantes peuvent être imagi nées, sans sortir du cadre de l'invention, pour vu qu'elles soient basées sur le même principe de dispersion du cône d'éboulement par force centrifuge. En particulier, que le mouvement soit alternatif ou continu, on a souvent intérêt à modifier la forme de la tubulure d'éjection.
En particulier on peut modifier simplement la forme de la tubulure d'éjection: la fig. 2 représente un éjecteur tubulaire comportant une perforation sur la génératrice inférieure. On peut d'ailleurs en pratiquer plusieurs. Il est nécessaire que la perforation la plus proche de l'axe du tube vertical se trouve au-delà du cône d'éboulement. Ces perforations sont destinées à permettre l'étalement de la ma tière vers le centre de l'aire de chargement.
La fig. 3 montre une forme d'orifice d'éjec tion profilée, l'extrémité du tube étant élar gie ou aplatie pour modifier la forme du char gement.
La fig. 4 montre l'emploi d'un régulateur de débit formé par un volet mobile R étran glant le tube éjecteur. Ce volet peut être ré glé en marche par une tringle de commandes. Les fig. 5, 6, 7 montrent la forme d'une zone d'étalement obtenue par un éjecteur ani mé d'un mouvement circulaire alternatif limi té d'angle alpha. On remarque sur le profil les talus formés aux extrémités de la zone d'éta lement.
On supprime presque complètement cette formation de talus en munissant l'extrémité de l'éjecteur des pièces articulées montrées sur la fig. 8. Ce sont deux manchons relativement courts<I>u</I> et<I>u'.</I> Le manchon<I>u</I> dont le diamètre intérieur est un peu plus grand que le diamè tre extérieur du tube o est légèrement emboîté autour de ce dernier et peut pivoter grâce à deux goujons verticaux z et z'. Le tube u' est articulé sur u de la même façon. Au moment du renversement de marche du tube vertical T les tubes articulés<I>u</I> et<I>u'</I> pivotent par inertie et la matière projetée s'étale davantage évi tant ainsi la formation de talus.
Quand l'éjecteur est muni de plusieurs élé ments articulés, l'axe de l'éjecteur peut être perpendiculaire au tube d'alimentation auto matique comme représenté sur la fig. 8, mais il y a souvent avantage à lui donner une pente de l'ordre de 8 à 100 au-dessous du plan hori zontal comme le montre la fig. 11.
Les moyens mécaniques capables de com muniquer au tube T un mouvement alternatif de rotation autour de son axe sont nombreux crémaillère, bielle et manivelle, etc.
Celui qui est décrit ci-dessous à titre d'exemple, donne de bons résultats. L'appareil représenté sur les fig. 10 à 12 est destiné au chargement d'un four électrique. Le tube vertical traverse le couvercle du four et l'éjecteur unique répartit le mélange de mi nerai broyé et d'autres matériaux nécessaires à l'opération, en une bande rectangulaire en tre les extrémités de deux électrodes du four.
Un bâti fixé au couvercle du four supporte le tube mobile T au moyen de paliers qui per mettent la rotation ; un moteur A électrique ou pneumatique fait tourner, par l'intermé diaire du pignon B, le plateau denté C qui porte deux ergots verticaux D diamétralement opposés. Par un jeu d'engrenages E, F,<I>G, H</I> le plateau C entraîne à la même vitesse, mais en sens inverse, le plateau 1 supérieur qui porte aussi deux ergots K. Le calage des en grenages est établi de façon que lorsque la li gne des ergots K passe par l'axe du tube T, celle des ergots D soit perpendiculaire à cette direction (fig. 12) et réciproquement.
Le tube<I>T</I> porte un manchon coulissant<I>L</I> muni de deux pièces<I>M et N</I> sur lesquelles viennent à tour de rôle appuyer les ergots D et K respectivement. Le tube subit de ce fait un mouvement alternatif autour de son axe. L'amplitude de ce mouvement est limitée par des butées fixes P et Q et la valeur de cette amplitude peut être réglée par coulissement du manchon<I>L</I> sur le tube <I>T</I> grâce à la forme trapézoïdale des pièces<I>N, M, P, Q.</I> Ce ré glage permet de répartir la matière sur des aires dont l'étendue peut varier dans le rap port de 1 à 4. L'éjecteur unique est muni des pièces arti culées<I>u</I> et<I>u'</I> décrites plus haut et du volet de réglage R commandé par la tringle S.
La partie inférieure du dispositif qui tra vaille à l'intérieur du four est faite en métal réfractaire choisi pour résister à, la tempéra ture et à l'atmosphère du four alimenté.
Le dispositif est d'une grande simplicité, il occupe un volume restreint et la partie mo bile est légère pour que les efforts d'inertie mis en jeu au moment des renversements de marche ne produisent pas d'efforts exagérés. Cependant le débit peut être considérable.
Un tel dispositif utilisant des tubes de 90 mm de diamètre, permet d'alimenter le four à la cadence de 40 tonnes par jour, arrêt com pris, en matières telles que minerai et chaux, passant à la maille de 3mm. En marche con tinue de 24 heures ce débit est au moins de 60 tonnes.
La fig. 13 montre schématiquement une forme d'exécution particulière du dispositif faisant partie de l'invention appliquée à l'ali mentation d'un four triphasé de fusion à élec trodes verticales. Pour répartir symétriquement la charge on monte sur le couvercle du four trois appareils semblables à celui qui vient d'être décrit, chacun d'eux chargeant entre deux électrodes.
Dans le cas d'un four de réduction cha cun des trois distributeurs est placé, non plus entre les électrodes mais derrière chacune d'elles de façon à verser sa charge à la base de l'électrode, endroit où l'arc a son effet ma ximum et où la vitesse de fusion est également maximum.
<B> Process </B> of automatic feeding <B> for </B> industrial apparatus, <B> and </B> device <B> for the implementation </B> of </B> the process <B> / B> The object of the present invention is to achieve in a simple manner, the continuous supply of industrial devices in slow powdery materials, or of fine grain size, or in grains, or in pieces.
Said devices are those which require a distribution of the load over a certain surface; for example the most diverse furnaces in which products in powder or small pieces are treated: mineral, lime, alumina, dolomite, sand, etc., handling devices of the conveyor belt type to make maximum use of the width of the belt, sieving devices the efficiency of which is increased by a better distribution of the material on the sifting surface, etc.
The invention comprises an automatic feeding method applicable to the continuous loading of industrial apparatuses of divided solid materials, characterized in that the material elements to be dispensed are contained in a natural cone of landslide and are thrown away by force. centrifugal on the surface to be covered by at least one ejection orifice. In general, it replaces the always irregular hand or automatic shovel jet, or the projection by squeegee or buckets, by a continuous distribution of materials falling in regular rain on the surface to be covered.
The invention also comprises a positive device which can advantageously be used for the implementation of the method described above, a device which comprises at least one vertical tube which is capable of being driven by a rotational movement and which is provided with at its upper part of a loading hopper and at its lower part of at least one substantially horizontal tube serving as an ejector.
The term “divided solid materials” should be understood to mean here materials ranging from powdery products to products in pieces of several centimeters. The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the device forming part of the invention.
Fig. 1 is a schematic elevational view of one embodiment of the device; Figs. 2, 3 and 4 show variants of the execution of the ejection pipe; Figs. 5, 6 and 7 show an ejection tube and the shape in plan and in profile of a spreading zone obtained with this tube; Figs. 8 and 9 show another ejection tube and the profile shape of a spreading zone obtained with this tube; Figs. 10 to 12 which represent an apparatus comprising a particular embodiment of the device forming part of the invention;
Fig. 10 is a partial elevational view. Fig. 11 a side view.
Fig. 12 a plan view.
The fi-. 13, finally, is a schematic horizontal section of a particular embodiment of the device which is used to supply an electric oven. Reduced to its essential parts, the device shown in FIG. 1 consists of a vertical tube T, provided with a loading hopper b at its top and ejection orifices Ol, O at its base. The tube is held by bearings d, and a drive member e enables it to impart a rotary movement around its axis.
The top hopper is linked to the tube and rotates with it, it receives the material to be loaded from one or more fixed hoppers mounted side by side or in cascade.
The ejection orifices can be constituted by one or more tubes welded to the base of the tube T, of diameter substantially equal to that of the tube T and the axes of which are horizontal or slightly inclined.
When the device is at rest, the material loaded in the hopper fills the tube T and forms at its lower part a flow cone f; the shortest of the ejection tubes has a length greater than that of the horizontal projection of the collapse cone, consequently the material cannot leave the device. It is therefore unnecessary to provide devices for stopping the flow since the latter automatically stops as soon as the device is at rest.
When the tube T is given a sufficiently rapid rotational movement about its axis, the centrifugal force acts on the material forming the collapse cone and projects it outwards. The destroyed collapse cone tends to reform by flow of the material through the tube T and this process continues as long as the movement of the positive device lasts.
When the tube T performs a continuous rotational movement, the grains of material follow a spiral curve in the ejector and then escape tangentially to this spiral to go and distribute themselves as rain on the horizontal surface located below the device. . Each ejector tube distributes the material over a ring of a certain width, the diameter of which depends on the speed of rotation and the length of the ejector. By suitably calculating the number of ejector tubes and the length of each of them, a practically constant thickness of the material can be obtained over the entire covered surface.
The composition of the material at each point of the layer will be that of the mixture charged in the mobile hopper. When we want to spread a mixture of various products, each of the constituents of the mixture is loaded into one of the fixed hoppers located above the mobile hopper. These hoppers discharge into the movable hopper during operation of the device, which produces mixing of the constituents. However, when the device is at rest, between the outlet of the fixed hoppers and the surface of the product in the mobile hopper, a flow cone is formed which stops the flow. It is not necessary to provide another closure system.
The continuous rotary movement of the tube T results in a circular distribution of the material on the loading area; but very often there is a need for an approximately rectangular distribution, especially in furnaces, for example, between two electrodes of an electric furnace.
This distribution mode is achieved by imparting to the tube T a limited reciprocating circular movement of suitable magnitude. Generally, only one ejection pipe is then kept. The material is projected onto a surface in the form of a crown sector practically confused with a rec tangle (fig. 5-6-7).
Many variants can be imagined, without departing from the scope of the invention, in view of the fact that they are based on the same principle of dispersion of the collapse cone by centrifugal force. In particular, whether the movement is reciprocating or continuous, it is often advantageous to modify the shape of the ejection pipe.
In particular, the shape of the ejection pipe can be simply modified: FIG. 2 shows a tubular ejector comprising a perforation on the lower generatrix. We can also practice several. It is necessary that the perforation closest to the axis of the vertical tube lies beyond the collapse cone. These perforations are intended to allow the material to be spread out towards the center of the loading area.
Fig. 3 shows a profiled ejection orifice shape, the end of the tube being widened or flattened to modify the shape of the load.
Fig. 4 shows the use of a flow regulator formed by a movable shutter R étran sliding the ejector tube. This shutter can be adjusted in operation by a control rod. Figs. 5, 6, 7 show the shape of a spreading zone obtained by an ejector animated by a limited reciprocating circular movement of angle alpha. Note on the profile the embankments formed at the ends of the spreading zone.
This slope formation is almost completely eliminated by providing the end of the ejector with the articulated parts shown in FIG. 8. These are two relatively short sleeves <I> u </I> and <I> u '. </I> The <I> u </I> sleeve whose inner diameter is a little larger than the diameter outside of the tube o is slightly nested around the latter and can pivot thanks to two vertical studs z and z '. The tube u 'is articulated on u in the same way. When the vertical tube T reverses, the articulated tubes <I> u </I> and <I> u '</I> pivot by inertia and the projected material spreads out further thus avoiding the formation of a slope.
When the ejector is provided with several articulated elements, the axis of the ejector can be perpendicular to the automatic feed tube as shown in fig. 8, but it is often advantageous to give it a slope of the order of 8 to 100 below the horizontal plane as shown in FIG. 11.
There are many mechanical means capable of communicating to the tube T an alternating rotational movement around its axis: rack, connecting rod and crank, etc.
The one which is described below by way of example gives good results. The apparatus shown in FIGS. 10 to 12 is intended for charging an electric oven. The vertical tube passes through the furnace cover and the single ejector distributes the mixture of crushed ore and other materials required for the operation in a rectangular strip between the ends of two electrodes of the furnace.
A frame fixed to the cover of the furnace supports the mobile tube T by means of bearings which allow rotation; an electric or pneumatic motor A rotates, through the intermediary of the pinion B, the toothed plate C which carries two diametrically opposed vertical pins D. By a set of gears E, F, <I> G, H </I> the plate C drives at the same speed, but in the opposite direction, the upper plate 1 which also carries two lugs K. The setting of the gears is established so that when the line of the pins K passes through the axis of the tube T, that of the pins D is perpendicular to this direction (fig. 12) and vice versa.
The tube <I> T </I> carries a sliding sleeve <I> L </I> provided with two parts <I> M and N </I> on which the pins D and K respectively come to press. . The tube therefore undergoes a reciprocating movement around its axis. The amplitude of this movement is limited by fixed stops P and Q and the value of this amplitude can be adjusted by sliding the sleeve <I> L </I> on the tube <I> T </I> thanks to the trapezoidal shape of the pieces <I> N, M, P, Q. </I> This setting allows the material to be distributed over areas whose extent can vary in the ratio of 1 to 4. The single ejector is fitted with the articulated parts <I> u </I> and <I> u '</I> described above and the adjustment flap R controlled by the rod S.
The lower part of the device which works inside the furnace is made of refractory metal chosen to withstand the temperature and atmosphere of the furnace being fed.
The device is very simple, it occupies a small volume and the moving part is light so that the inertia forces brought into play at the time of reversals do not produce exaggerated forces. However, the flow can be considerable.
Such a device using 90 mm diameter tubes makes it possible to feed the furnace at a rate of 40 tonnes per day, including stopping, with materials such as ore and lime, passing through the 3mm mesh. In continuous operation of 24 hours this flow rate is at least 60 tons.
Fig. 13 schematically shows a particular embodiment of the device forming part of the invention applied to the supply of a three-phase melting furnace with vertical electrodes. To distribute the charge symmetrically, three devices similar to the one just described are mounted on the cover of the oven, each of them charging between two electrodes.
In the case of a reduction furnace, each of the three distributors is placed, no longer between the electrodes but behind each of them so as to pour its charge at the base of the electrode, where the arc has its effect. ma ximum and where the fusion speed is also maximum.