Brevet FR2008987A1 — publié le 19700130

La présente invention concerne un transporteur à vis pour melanger des matieres ou pour effectuer des échanges thermiques entre une matière à traiter et me autre substance, par exemple pour chauffer de la vapeur ou refroidir une saumure» 5 l'appareil comporte un arbre creux entouré par vœ vis rotative . qui peut être creuse ou pleine. Deux ou plusieurs arbres et vis peuvent être montés de telle façon qu'une des vis recouvre et chevauche la vis suivante « Le but'principal de l'invention est de réduire la possibi-10 lité de coincement de matières dans les coins ou angles entre la vis et l'arbre» Conformément à l'invention, l'appareil comprend un arbre de support et une vis disposée tout autour de l'arbre de support et fixée à ce dernier à ses extrémités, cette vis étant espacée 15 de l'arbre par une série de pattes qui sont attachées à la vis, qui coulissent sur l'arbre et qui sont espacées les unes des autres pour laisser des espaces entre la vis et l'arbre. L'une ou plusieurs des vis peuvent être coulissées axiale-ment en vue d'une remise en place constante plus efficace des 20 particules de matières de telle façon que les vis se touchent les unes avec les autres de manière intermittente et permettent, par conséquent, une action de nettoyage par elles-mêmes. Le mouvement axial des raclettes provoque le mouvement de la matière sous la raclette entre celle-ci et le diamètre exté-25 rieur de l'arbre» Ceci a un effet de nettoyage, empêche la matière de se reposer et assure, de plus, par conséquent, un traitement uniforme» A des fins de nettoyage, on peut utiliser un fluide de nettoyage qui circule entre la vis et l'arbre» 30 La périphérie intérieure de la vis peut être espacée de l'arbre d'une distance égale à environ 5 à 20 %, par exemple de 6 à 12 5» de la dimension radiale de la vis depuis son diamètre intérieur vers son diamètre extérieur, de préférence de 6 à 10 $ par exemple de 6,35 à 25,4 mm et, mieux encore, de 7,62 à 19,05 35 mm. La vis comporte avantageusement un diamètre interne et externe constants et un pas inférieur à son diamètre global. La vis peut toucher ou être très près de l'arbre de la vis adjacente. Conformément à une caractéristique importante de l'invention, la vis est réalisée en formant chaque raclette de celle-ci 69 16156 2 2008987 séparément, chaque raclette étant composée de deux plaques. L'une est usinée sur un de ses côtés p:.ur former un conduit destiné à un fluide d'échange thermique, l'autre plaque étant ensuite soudée à la plaque formant le conduit pour recouvrir le 5 conduit par deux joints soudés. Oes joints peuvent être tous les deux sur le même côté de la plaque formant conduit ou disposés l'un sur le côté extérieur et l'autre sur le côté inférieur. Lorsque le soudage est terminé, la perle de soudure est laissée volontairement pour faire saillie au-dessus de la sur— 10 face postérieure de la raclette et le disque de raclette qui est maintenant un cercle avec deux côtés parallèles est très facilement poli par une machine à rectifier telle qu'une rectifieuse Blanchard. Ainsi, lorsque la raclette est alésée dans le trou central et tournée sur le côté extérieur, la rectifieuse Blan-15 chard agissant sur les surfaces parallèles, il est difficile de déceler si une soudure a été réalisée0 Une forme de la coupe transversale de la raclette a des bords carrés et deux surfaces parallèles. Une autre forme de la coupe transversale (par exemple pour 20 traiter du sucre) à un chanfrein de 30° sur le diamètre extérieur et un chanfrein analogue sur le diamètre intérieur. Une autre coupe transversale présente une partie supérieure en forme de toit (par exemple pour des boues de végétaux) sur le diamètre extérieur avec les angles des toits inclinés de 30 à 25 60° et une coupe transversale analogue sur le diamètre intérieur de la raclette. Les raclettes peuvent être réalisées en coupe à partir de cercles complets et chaque coupe se développe lorsqu'elle est formée légèrement sur un pas. Une expérience a montré qu'une 30 raclette formée à partir d'un cercle de 360° se développe normalement à environ 400° dans un pas si celui-ci est identique en ce qui concerne le diamètre et d'une façon proportionnellement inférieure si le pas est plus petit que le diamètre. La succession des raclettes doit être telle qu'elles sont reliées 35 les unes aux autres et munies de pattes radiales afin de les espacer de l'arbre central. Il est évident que la soudure qui relie une raclette à une autre est disposée le long de la surface antérieure et le long de la surface postérieure de la raclette au niveau du bord supérieur et du bord inférieur de cette 69 16156 3 2008987 dernière» Par conséquent, ces soudures doivent être rectifiées individuellement et nettoyées avec des outils appropriés à cette fin. Cet agencement en forme de ressort de la vis lui permet 5 de se dilater et de se contracter librement ainsi que de l'isoler totalement du conduit central sans forces d'expansion ou de contraction des raclettes elles-mêmes. La torsion pour commander les vis est, de préférence, obtenue avec une conduite. L'arbre central peut comporter un ensemble de trois éléments 10 tubulaires concentriques. L'un de ces éléments extérieurs peut avantageusement être réalisé en acier inoxydable, en aluminium, ou en lin autre métal. Il peut être relativement mince car il n'a pas de rôle mécanique comme la transmission d'un couple et n'est pas utilisé pour le soudage des raclettes avec lui» Cet 15 élément est espacé d'un autre tube qui doit avoir une capacité de torsion pour transmettre la puissance désirée en vue de la rotation de la vis. Entre ce tube de torsion et le tube extérieur se trouve un passage annulaire. Ce passage doit être limité à une dimension raisonnable pour que 1'écoulement à tra-20 vers cet espace soit turbulent; Pour réaliser cela, on introduit un élément de turbulence composé d'un enroulement en spirale d'une barre rectangulaire ou carrée qui a un pas tel que la vapeur ou l'eau circulant à travers ce passage suive son écoulement à travers un conduit qui est enroulé en spirale entre les 25 parois du conduit extérieur et du conduit intérieur» Ce pas peut être réglé pour que son aire soit équivalente à la grosseur du conduit comme le traitement le nécessite» Ceci constitue un aspect important de la réalisation et le pas a pour fonction supplémentaire d'espacer convenablement, suivant une position coa-30 xiale, le conduit extérieur du conduit intérieur en donnant un support structural aux pattes qui éloignent les raclettes à distance radialement du conduit extérieur® Un conduit de retour est convenablement dimensionné par rapport à l'aire du passage annulaire (comme modifié par l'élément de turbulence et à l'é-35 tendue du conduit à raclette. La conduite de retour devient ainsi un orifice commandé dans le dispositif. Suivant le traitement désiré et la matière à traiter, il est désirable que le milieu d'échange thermique tel que de la vapeur, de l'huile chaude, de l'eau, de la saumure, etc... 69 16156 4 2008987 10 soit choisi avec un écoulement en parallèle ou à contre-courant» Ceci est normalement réalisé à l'aide d'un appareil rotatif bien connu dans la technique» Il est courant que l'introduction du fluide ait lieu à l'extrémité opposée à celle de commande. Du fait que cet appareil utilise tant un mouvement axi ai que de rotation, l'application de la liaison à l'appareil peut être avantageusement modifiée pour permettre la liberté du mouvement axial» Ceci signifie que cette liaison n'est pas co-axiale avec les vis mais est disposée de façon appropriée au-dessus, en dessous ou à un côté et est reliée par Tin tuyau flexible convenable destiné à permettre le mouvement axial» Pour étanchéifier l'enveloppe où les arbres s'étendent à travers une de leurs extrémités, un dispositif à piston ou à 15 soufflets ou un autre organe d'obturation, peut être utilisé. L'invention est représentée, à titre, d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés » La fig» 1 est une vue en coupe des arbres et des raclettes conformes à l'invention» 20 La fig» 2 représente un détail d'une vue analogue mais avec certaines parties en coupe» La fig» 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1 mais illustrant la raclette en ligne continue. Les fig» 4 à 8 sont des vues en coupe de formes modifiées 25 de la raclette» La fig» 9 est une vue partielle illustrant deux vis» La fig. 10 est une vue d'extrémité des parties représentées à la fig. 9. Un tube à couple 10 est espacé d'un tube de montage 11 30 qui l'entoure par un élément de turbulence 12 qui est une hélice à coupe carrée, laissant un passage annulaire 13. Une hélice de vis creuse ou raclette formée d'une série de plaques 16, 17, entoure le tube 11.La plaque 16 est usinée pour former un espace à conduit 18 pour le fluide d'é-35 change thermique. L'autre plaque 17 est soudée sur l'espace 18 par des joints de soudure 20 et 21 sur le même côté de la plaque .16. La périphérie intérieure de la vis est espacée du tube 11 par me série de pattes 124 qui sont soudées à la plaque 16 suivant des intervalles de façon à laisser un espace 69 16156 5 2008987 hélicoïdal entre la vis et le tube 11» la périphérie extérieure de la plaque 16 est disposée suivant un angle compris entre 30 et 60°. Les plaques sont espacées par des organes d'espacement .24. 5 L'extrémité à gauche du tube 11 portant la raclette 16, 17 est soudée à un bossage creux 27. L'extrémité du tube 10 est fixée dans ce bossage. Un trou 30 traverse le bossage, le tube 10 et un couvercle 31 crée un canal depuis ce trou vers l'intérieur de la raclette. Le trou conduit à l'intérieur 10 de l'extrémité du tube 10 qui est obturée du reste de ce tube 10 par un bouchon 32. Cette extrémité du tube 10 communique également par l'intermédiaire d'un trou 33 avec l'espace 13. Le bossage 27 est fixé par des boulons 36 à un manchon de support 37 qui tourne dans un palier 39 muni d'une boîte 15 de garniture 40. Une extrémité d'un tube 41 est fixée dans le palier 37 et s'étend à l'extérieur à travers un palier 42 où le tube 41 supporte des bagues de palier 43, 44. Une enveloppe 45 entou.re 1 'extrémité en saillie du tube 41 et supporte les 20 boîtes de garniture 46, 47 en contact d'étanchéification contre le tube 11. Le tube 41 sert de déclencheur pour supporter une extrémité d'un conduit 50 au moyen d'un manchon 51o L'autre extrémité du conduit 50 est vissée dans une ouverture du bouchon 32. 25 L'extrémité gauche du conduit 54 est vissée dans cette ouverture et son extrémité droite traverse une ouverture dans un bouchon 55 près de l'extrémité droite du tube 10. Ce dernier au-delà du bouchon 55, comporte un trou 56 conduisant à l'espace 13. 30 L'extrémité droite du tube 11 est fixee a un bossage creux 57 et un trou 58 traverse le tube 11 et le bossage 57 pour permettre la communication depuis 1'intérieur du tube 11 vers l'intérieur de la raclette 16 vers une chambre formée par des éléments d'enveloppe 60, 61. 35 Le bossage 57 a un manchon 62 qui y est fixé par des boulons 63 et ce manchon est monté dans un palier 64 ayant une boîte de garniture 65» Une extrémité d'un arbre de commande 66 est fixée dans le manchon 62 et cet arbre s'étend dans un engrenage 67 où il est supporté par des pignons de 69 16156 6 2008987 commande 70 et 71} des bagues de palier 72, 73 portées par le palier 74, une roue engrénée 75 (engrenée avec une roue correspondante de la raclette correspondante non représentée) et un pignon conique 76. Le pignon conique 76 commande un 5 engrenage 77 sur une broche 73 qui anime d'un mouvement alternatif des barres à manivelle 79, 80 supportant une barre transversale 81 fixée par un organe de serrage 82 à l'arbre 66 pour que ce dernier soit animé d'un mouvement de va-et'-vient axialement de façon à ce que la raclette s'approche de la raclet-10 te correspondante avec laquelle elle est engrenée de façon à accroître le mouvement de la matière qui est en cours de traitement et le rendement de l'échange thermique ainsi qu'à provoquer si cela est nécessaire, le nettoyage des raclettes les unes avec les autres. 15 L'enveloppe 45 comprend vin raccord fileté 48 pour intro duire de la vapeur, de la saumure ou un autre fluide d'échange thermique qui traverse un trou 49 du tube 41 dans un espace 45A entre le conduit 50 et le tube 41. Ce fluide passe dans l'extrémité du conduit 10 et traverse ensuite simultanément 20 le trou 30 dans la raclette creuse et le trou 33 dans l'espace 13. Le fluide pénètre dans les trous 56, 58 dans l'extrémité droite du tube 10, entre dans le conduit intérieur 54 et passe à l'extrémité gauche de l'appareil pour sortir par l'intermédiaire du raccord fileté 45B dans l'enveloppe 45. Ainsi, 25 le fluide circule simultanément dans la même direction à travers la vis et l'arbre 11 et entre et sort avec tin seul courant. Les raclettes sont entourées par une enveloppe 87 ayant une entrée 88 pour la matière à traiter et une ouverture de déchargement 89. 30 Si on le désire, les engrenages, la roue à chaîne réglée et les pignons réglés peuvent être placés à l'extrémité gauche c'est-à-dire la même extrémité que l'entrée et la sortie du fluide d'échange thermique. On peut également prévoir, au besoin, une enveloppe du 35 type à soufflet pour recevoir le mouvement de va-et-vient axial de la ou des raclettes. Comme le montre, la fig. 4, les plaques 16 et 17 sont soudées ensemble suivant une forme inclinée analogue à leurs bords extérieur et intérieur avec leurs côtés évidés tournés l'un 16156 7 2008987 l vers l'autre. , La fig» 5 représente une variante dans laquelle la plaque 16 est évidée sur un côté et la plaque 17 affecte une forme inclinée• 5 La fig» 6 montre des plaques 16, 17 de même forme qui sont chacune usinées sur un côté pour former un évidement, ces côtés étant dirigés l'un vers l'autre. Les plaques forment un élément en forme de toit à leurs périphéries extérieure et intérieure. 10 la fig. 7 illustre une variante dans laquelle la raclette est analqgue à celle de la fig. 2 avec la périphérie intérieure également chanfreinée suivant m angle de 30 à 60° dans la direction opposée au chanfrein à la périphérie extérieure» La fig. 8 représente un agencement analogue à celui de 15 la fig. 7 mais dans lequel les plaques 16, 17 sont reliées ensemble et sont espacées par des goujons 84» Les pattes radiales 124 qui espacent les raclettes de la conduite ne sont pas fixées à l'arbre ; par conséquent, il est possible, en détachant les extrémités de l'ensemble des raclet-20 tes d'entraîner la raclette 16, 17 du conduit central 10, de placer, sans retirer ce dernier, une nouvelle partie de raclette De la même façon, le tube extérieur 11 du conduit central peut' être renouvelé sans retirer le tube à couple 10 ainsi que le tube d'alimentation interne et les orifices, etc..» Il en ré-25 suite uae réduction sensible dans les frais de remplacement des vis car une spirale de remplacement peut être fabriquée et expédiée comme spirale et montée dans l'appareil d'un ensemble classique existant. Si on le désire, chaque vis peut être en deux ou plusieurs 30 parties amenées chacune avec le fluide d'échange thermique et • séparément et retirées séparément. Les fig. 9 et 10 illustrent deux vis 16A et 16B ainsi que leurs parties correspondantes. Chaque vis s'approche très près de l'arbre de l'autre vis. Les hélices de recouvrement 35 des vis sont espacées axialement d'une petite distance de façon à ce qu'elles puissent chacune être déplacées axialement comme un ressort pour recevoir la pression de la matière en cours de traitement. Le diamètre de chaque vis est normalement d'une fois et demie à trois fois le diamètre de l'arbre. Le diamètre 69 16156 8 2008987 de la vis est normalement de deux à trois fois celui du paso Lors de l'application d'un nettoyage autonome, le mouvement axial est tel qu'il amène les surfaces des raclettes en contact les unes avec les autres avant d'inverser la course pour engager 5 leurs surfaces opposées où les raclettes sont encore en contact les unes avec les autres. Mais lorsque le nettoyage autonome n'est pas nécessaire, le mouvement axial doit être limité de 1/2 à 2/3 de radian du mouvement nécessaire pour la mise en contact des surfaces, ceci ajoutant un mouvement linéaire qui non 10 seulement accroît le facteur d'échange thermique mais garantit le mouvement de la matière à travers le passage entre le diamètre intérieur de la raclette et le diamètre extérieur de l'ensemble classique. Le mouvement axial est fonction de la poussée de la matière à travers cette étendue. 15 La vis comporte généralement plus de six hélices et peut même en avoir plus de dix. 16156 9 2008987 ■BEVBrJIOAVIOffS 1 - Transporteur à vis caractérisé en ce qu'il comporte un arbre de support et une vis disposée hélicoi'dalement autour de l'arbre de support et fixée à l'arbre à ses extrémités, cette vis étant espacée de l'arbre par une série de pattes qui sont fixées à lavis , qui coulissent sur l'arbre et qui sont espacées à distance les unes des autres pour laisser des espaces entre la vis et l'arbre. 2 - Transporteur à vis suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la périphérie intérieure de la vis est espacée de l'arbre d'une distance égale à environ 5 à 20 fo de la dimension radiale de la vis. 3 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vis est creuse et est fabriquée à partir d'une série de plaques 16 soudées ensemble le long de la vis et usinées pour former un espace creux recouvert par une seconde série de plaques 17. 4 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une série de plaques est espacée de l'autre par des éléments d'espacement, par exemple 24 ou 84, disposés dans l'espace creux. 5 — Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde série de plaques est également usinée pour former une partie de l'espace creux. 6 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vis est creuse et réalisée avec deux séries de plaques inclinées en coupe pour former un espace creux entre elles» 7 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vis et l'arbre sont creux et en ce qu'on prévoit des dispositifs pour transporter le fluide d'échange thermique dans deux courants à travers la vis et l'arbre simultanément dans la même direction, un conduit s'étendant à travers l'arbre et communiquant avec le fluide d'échange thermique dans la vis et 1 'arbre à une de ses extrémités, un conduit communiquant avec la vis et l'arbre à son autre extrémité, ces conduits servant pour amener et ramener le fluide d'échange thermique à la vis et à l'arbre. 8 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'arbre entoure un arbre commande 69 16156 10 2008987 et supporté sur ce dernier par un élément d'espacement hélicoïdal qui a des espacements hélicoïdaux entre ses hélices, l'arbre de commande ayant des ouvertures à ses extrémités opposées conduisant à ces espaces hélicoïdaux» 5 . 9 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'r-rbre de support et l'arbre commandé sont montés à leurs extrémités sur des bossages creux munis de canaux conduisant à l'intérieur de la vis creuse. 10 - Transporteur à vis suivant l'une des revendications 10 1 à 9, caractérisé en ce que les arbres sont animés d'un mouvement de va-et-vient dans les bossages et en ce que des moyens sont prévus pour permettre le mouvement de va-et-vient des arbres et de la vis axialement. 11 - transporteur à vis suivant l'une des revendications 15 1 à 10, caractérisé en ce que l'intérieur de l'arbre commandé est obturé à chaque extrémité par des bouchons à travers lesquels s'étend un conduit qui se prolonge à travers un bossage vers une partie exposée où il est entouré par une enveloppe ayant des ouvertures d'entrée et de sortie pour le fluide 20 d'échange thermique»