Brevet FR2020706A1 — publié le 19700717

De nombreux dispositifs ont été proposés et réalisés pour alimenter un récipient» un» boîte» *m paquet ou tout» autre forme d'aggrégation libre» en un courant constant des particules solides continues en partant el'une.masse des dites ^ particules en contact les unes avec les sutres* La séparation •t 1*enlèvement des dites particules en «n débit constant est relativement aisé quand les particules sont de poids et de dimensions suffisants pour Stre séparées librement» par gravité, mais l'invention présente se rapporte à «Ses poudres dont le ■jQ, comportement est très différent» La présente invention concerne des poudres extrêmement fines, de 1* ordre du sous-micron (ma rai cran est la millième partie du millimètre soit 0»001) de matières qui adhèrent à elles-mdmes môme quand elles sont substantiellement sèches 15 et ne sont comprimées que par leur propr* poids* Un exemple de poudre de ce genre est la farine de bJLé ordinaire utilisée en boulangerie ou en pâtisserie* D'autres exemples de poudres de ce genre sont le bioxyde de titane, l'alumine, l'oxyde de sirconium, extrêmement fines» utilisées par exemple à chaud en 20 technique de projection au moyen de tordues plasma* Ces pou- -dres ne s*écoulent ni d'une conduite inclinée, ni librement du goulot de bouteille, ni d*une goulotta de trémie ou d'on-tonnoir» mais tendent à s'accrocher aux parois des récipients et forment nêrao dos ponts d'un cfité à l'sutre de la trémie, 25 se comportant ainsi de façon toute différente des poudres s*écoulant d'ellos-mâmes* 69 31929 2 2020706 Un moyen de briser cette "cohésion* consiste à faire vibrer la masse* mais le rendement obtenu par ce moyen ne donne pas des valeurs constantes par rapport au temps* Dans la technique de projections telle que par exetn-5 pie la projection à la chaleur au moyen de la torche plasma dans laquelle les poudras doivent 8tre atomisées et amenées & la torche par suspension dans un gaz en mouvement, dont la vitesse est suffisante pour éviter leur dépôt en l'un ou l'au-tre endroit du passage dans la gaine, il est en outre exigé 10 3ue le rendement ou le débit dans la torche ou le pistolet plasma soit très constant on termes de quantité, poids ou volume do particules par unité de temps, pendant tout le temps que la matière est présente dans le dispositif d'alimentation* 15 Quand on fs.it allusion à du gaae., on entend par là tout gaz approprié par lequel la poudre peut être transportée comprenant des gaz inertes tels que argon et hélium, mais aussi de l*air, de 1*azote, de l'anhydride carbonique et/ou tout autre gaz approprié susceptible d'être utilisé* 20 Un des objectifs de la présent* invention consiste en le perfectionnement du mécanisme d*alimentation de poudres non coulantes et en l'obtention d'un débJLt uniforme de l'ail— eentation* 69 31929 3 2020706 Un autre objectif consiste on la possibilité de remplir un réservoir sans avoir â interrompre ou à modifier le débit tia poudre à ln torche plasma ou toute autre condition de service* 5 Un autre objectif encore est de pouvoir protéger la poudre des altérations d® l*air (oxydation) ou de l'husi— dite (colmatage ou collage) depuis le moment où le dispositif est chargé de poudre jusqu'à ce que celle-ei quitte celui-ci •ous forme de suspension dans un courant gazeux* 10 Un autre objectif encore est de pouvoir agiter dou cement toute la masse de poudre sans la corapriraor afin d'éviter-le phénomène de ségrégation quand la poudre est composée de plusieurs ingrédients qui peuvent Stre de densité* de dimensions ou de formes différentes des grains ou de toute antre 15 combinaison do ces particularités* Le dispositif selon l'invention présente fonctionne suivant le principe de la séparation d'un petit volume précis de la masse de poudre* son enveloppement pour le protéger et pour éviter des pertes jusqu'à ce qu'il arrive au niveau du 20 courant gazeux» puis son soufflage par un jet de gaz qui introduira cette nouvelle fraction de poudre dans le courant gazeux* Les voluaes se succèdent les uns les autres sans interruption par recouvrement des jets de gaz tout le temps qu'il y a de 2La poudre dans le dispositif» 69 31929 4 2020706 La figure 1 est une coupe Terticale centrale à travers le dispositif do 1*invention comprenant la cuve et le disque» mois sans la chambre ôtanche au gaz, suivant la ligne 1—1 da la figure 2. 5 La figure 2 est tma vue en plan du dispositif do la figura i on coupa partiolle* La figure 5 est line vue latérale détaillée en élévation du disque da 1*invention* La figura 4 est une coupe de la figure 3» suivant 10 la ligna 4-4» La figure 5 est une coupe verticale de la figure 2f suivant la ligne 5«5» La figure 6 est une coupe verticale de la figure 2, suivant la ligne 6*6» 15 Les figure» 5 et 6 montrent comment la poudra pénètre dans les trous par les cStés opposés du disque* La figure ? est une vue latérale en élévation en direction du disque et des lames» montrant cosnent la poudre qui pénètre dans les trous par leurs deux extrémités est en-20 fermée et transportée dans un courant de gaz do soufflage* La figure 3 eat une vue diagrarmnatique du rapport des trous successifs du disque à l'ouverture de décharge pour cinq positions successives des troua, contrant que le courant gazeux est"ininterrompu par suite de l'absence d'obstruction 25 à quelque laoraont que ce soit* 69 31929 5 2020706 La figure 9 est une eoap« verticale centrais du distributeur de l'invention entouré d'une chambra étanche au gas représentant comment la poudre non-coulanta peut dtra débitée sarus interruption* contamination ou perte de pression 5 da gas* La figure 10 est une vue en plan du sonnet de la figure 9, ne représentant que la cuve auxiliaire» Une roue ou un disque 20 est calé sur un arbre 21 qui porte aussi un pignon conique denté 22 tournant dans des 10 paliers- antifrictiona 23 solidaires d'un manchon 24» Un autre pignon conique denté 25 monté star un arbre 7^ vertical approprié 26 engrène avec le pignon 22• L'arbre 26 tourne dans dos paliers antifrictions 27 contés dans le mait-chon et porte également un pignoa denté droit 28 qui engrène 15 avec un pignon plus grand 20 centré et fine au moyen de boulons 31 â une cuve circulaire 32* Le pignon 3® est raonté sur un arbre vertical 33 qui tourne dans une buseluro 3^ portée par une plaque 35 amovible* fixé à l'aido de vis sur un caisson non reprisante. 20 Conaae on peut le voir sur la figure i, le disque 20 est placé dans la cuve dans une position toile que les parties dudisque sont en contact de la poudra de 3-a cuve des deux côtés du plan des axes 21 et 26* coram© il s&ra expliqué plus loin* Le disque 20 laisse dans la cuve un grand espace tout autour 25 de lui pour permettre à la poudre de circuler quand la cuve •st en mouvement» 69 31929 6 2020706 Doux palos fixes 37 et 38 (figure 5) plongeant dans la cuve sont portées par leur partie supérieure par des bras qui sont riccordéa au «anchon 24 et sont orientées de manière k raraenor la poudre vers la contre do la cuve quand celle-ci 5 est en mouvement*. Pe chaque côté de la partie supérieure de la périphérie du disque, sont placés des lames 40 et 4i qui appuient élastiquoiaant contre les doux faces du disque 20» Afin d'obtenir cette élasticité et faire en sorte que le contact avec le disque 20 soit le plus doux possible* les lames 10 40 et 4l «ont doublées de feuilles de caoutchouc 42 et 43* Dès que, par exeaple, 1*arbre 26 est mis en meuve» aent au moyen d'un® manivelle ou de préférence d*un raoteur 441 via «n, réducteur 45 — le disque 20 et la cuve 32 tournent â l'unisson, mais â vitesses différentes* Dans une foras préférée 15 • représentée par les figures» le disque 20 tourne quatre fols aussi vite que la cuve 32» Les figures 3 «t 4 représentent la construction détaillée du disque 20* Une rangée de trous 46, de «tdmes dimensions» sont aménagés â distance égale les unes des autres 20 près du pourtour du disque et eoncentriqueraent à l'axe do ce dernier* Les trous traversent le disque perpendiculairement de préférence» et forment des poches do dosage de poudre. Plus près du centre 47 est prévue une série de trous plus grands 48 et 50 v qui ne .participent pas au dosage de la poudre» mais rédui-25 sent la pression en laissant passer la poudre d'un côté à l'autre du disque* Toute forme de trous 46 peut 8tro utilisée* mais on considère préférable qu'ils soient cylindriques et que leur axe soit parallèle à l'arbre 21* 69 31929 7 2020706 A la figure 5 on voit une masse da poudre 51 introduit o dans la cuve 32 jusqu'au niveau proche du centre du disque 20 qui est en mouvement da rotation dans le senti de la flâcha 52 et tandis que la cuve tourna dzns le sens de la flè-5 che 53» Par suite dus mouvements combinés de rotation» la poudre 51 se taxae ot presse doucement contre la face inférieure du disque 20 dans la partie qui pénètre dans la taasse de poudre de la cuve* Cette poudra 51 pénètre aussi dans les trous 46 en bordure de 54» comme cela est suggéré» mais nor-10 X Bêlement eli** ne remplit pas entièrement «es trous 46 en ce point du fait que la poudre ne, s*écoule pas et de la faible pression due au passage de la poudre par les trous de "passage" 48 et ,50 du disque 20 et également du passage de la poudre entra le disque 20 et la paroi de la cuve 52* Cotame les trous 15 46» qui ne sont que partiellement remplis* se déplacent par rotation du d laque au point le plus bas» s'enfoncent dans la cuve 32» tout resspliasage ultérieur est arrêté par suite du fait que les trous 46 ot la poudre de la cuve 32 se déplacent à présent dans des directions parallèles* On notera que la 20 partie supérieure du disque 20 a perdu tout contact avec la poudre et est nue par conséquent dans la partie où les trous 46 sd déplacent vers le bas« 31929 8 2020706 \ Coma» représenté à la figure 6» à présent le trou- particulier 46 en question s'ost déplacé avec le disque pour sa trouver du cSté opposé du plan des axes 21 et 26, â l'endroit où la pression prictairo do la poudro s'exercera contre l'autre 5 cflté du disque. La pals fixe 37 raasnft vers le centre la pou— dre adhérant à la paroi extérieure de la cuve 52» et par la rotation de la cuve» cette poudre détachée vient buter contre la face supérieure du disque 20» dans sa partie qui se déplace vers le haut. Les trous k& eoianencent à se remplir â partir 10 de la face supérieure de la roue» comas représenté en 55» complétant la pénétration qui avait débuté à la face inférieure de la roue» coosse expliqué par référence à la figure Cette double opération do reraplissage a pour effet de remplir complètement les trous 46» csSme avec des caatières qui se col— 15 matant facileoent» cornue cela a été prouvé par des expériences dans lesquelles on utilisait des trous do 1/4" de diaoètre et de 1/4» de longueur* La seconde pale 38 arat&cnera par après la poudre en arrière vers le centre suivant la paroi extérieure de la cuve 32 à l'occasion de quoi elle butera une fols de plus 20 contre la surface inférieure du disque* 69 31929 9 2020706 Corccie représenté à la figure 7? les trous 46 à présent qui sont remplis jusqu'au bord et au-delà, se déplacent encore > vers le haut et A l'intérieur entre les lames de cisaiilagB et d'obturation 40 et 4l, ces lames ou leur revôtement en caoutchouc 5 raclent l'excès de poudre sur les deux faces du disque 20. En outre , toute chute ou perte ultérieure de poudre provenant des trous 46, est évitée jusqu'à ce que ceux-ci. atteignent le sommet de la roue et s'alignent d'une part sur l*ouverture de décharge qui est connectée par une gaine de décharge à une torche 10 plasma, ou à toute autre réceptrice de' ce genre, et d'autre part sur une ouverture d'adduction du gaz d'opération 57 sur le cfité opposé du disque» Les diamètres de l'ouverture de décharge et de l'ouverture d'ad uction de gaz, doivent être au moins aussi grands ou de mStna dimension que les trous 46. Dans la forme la •15 plus simple de l'invention» l'ouverture d'adduction du gaz 57 est connectée à une source de gaz sous pression, tels que l'air\| l'argon ou l'azote. Afin ds ciaintenir les lames à distances appropriées, une plaque intercalaire 58, approximativement de raÔme épaisseur que celle du disque 20 de préférence, est Prévue 20 entre les revêtements on, caoutchouc des lames 40 et Les lames, les feuilles de caoutchouc de l'intercalaire sont réunis par des boulons, non représentés, et sont supportés fin lcment par le manchon 24* 69 31929 10 2020706 Comme on le remarquera à la figure 8, il est désirable que la distance 6û entre les bords des trous du disque soit plus potite que le diamètre des trous et des ouvertures de décharge de gaz 56 et d'adduction de gaz 57» Il en résulte que, cotnrae 5 représenté par les cinq positions progressives de la figure 8, le courant gazeux circulant dans l'ouverture de décharge n'est jamais interrompu. Au contraire, la poudre est enlevée par un cou-—rant continu de gaz sans pulsation notable, perte momentanée ou réduction de pression qui sinon donnerait lieu à un dépôt de 10 poudre dans l'ouverture de décharge 5^ou la gaine qui y est connectée. Le rendement de poudre exprimé en unité de volume par unité de temps, même pour de très petites unités de temps, resta constant aussi longtemps que la vitesse de rotation du disque 15 ne change pas» Comme la poudre est transférée continuellement de la cuve 32 au courant de g«a véhiculaire, il devient bientôt nécessaire de remplir la cuve 52» Ceci pourrait évidemment 8tre fait manuellement à la cuiller, avec un transporteur ou tout autre moyen sans intrrompre le fontionnement du disque 20* 20 Dans certains cas cependant, il est désirable d'éviter le contact prolongé d# la poudre avec l'air environnant, dont l'oxygène ou \ l'kumidité pourrait être gênante. Pour éviter ce» inconvénients A il est dans certains cas important d'enfermer le distributeur dans une chambre.étanche au gaz 65, comme- représenté â la figure 25 9, qui-peut"Stre ronplio de tprôféronce à l'aide d'un gaz neutre et munie de paroi» transparente» pour faciliter 1'observation» 11 2020706 69 31929 second® bonne raison de l'existence d'une chambre étanche est la suivante* Du gaz introduit dans la conduite d'adduction de gaz 57 peut s'échapper par le joint entre le disque et les lames 40 ot 'il, ce qui peut donner lieu â un 5 nuage fin ou un brouillard de particule» extrêmement fines qui flottent à 1* intérieur et tout autour de la cuve 32, masquant ainsi la vue» Un trc-s bon moyen d'éviter cette fuite est de raccourcir ou d'enlever le tube d'adductics. 57 et de conserver seulement l'ouverture par laquelle il est prolongé â travers 10 la lame 4l «t la conduite de décharge 56, tnais d'introduire le gaz sous pression dans la chaisbre étanche par une tubulure d'adduction 66» Le passage de décharge 5& est alors la seule voie d'échappement des particules en suspension, dans le gaz hors de la chambre et le nuage est éliminé» Comme représenté, la chambre 15 comprend une première partie 67 dont la basse est 68, une chambre 70 contenant les diverses parties de la ce mande, une couronne de raccordement 71 qui supporte la t&le 35 fixée au noyen de boulons et des écrous-papillons 36, une chambre supérieure 72 appropriée en matière transparente, telle que de la matière 20 plastique une couronne 73 et un couvercle approprié 74 en matière plastique transparente» Au-dessus des parties qui viennent d'être décrites, -n[ se trouve un s as 75 prévu, pour le déchargement sans occasionner de perte de pression, covne représenté à la figure 9, malgré 25 le fait que 1^ poudre qui ne s'écoule pas si'obéit pas â la loi de la gravitation quand les particules sont en contact avec les parois latérales» Le sas 75 est constitué d'un fond 76, une paroi latérale transparente appropriée 77 69 31929 12 2020706 Dans le sas 75 se trouve un réservoir auxiliaire 84 dont le fond 85 et les- parois latérales 86 sont de préférence en matière plastique transparente. Comme le fait bien voir la figure 10, le fond est pourvu d'une couronne d'ouvertures d'ali-5 mentation identiques 67, à distances égales l'une de l'autre, longeant la circonférence* Le réservoir auxiliaire S4 est supporté par un axe 83 qui tourne dans la douille 90 au fond de la chambre hermétique et actionné par un volant manuel 91 sur le-\ quel est calée une roue dentée 92 dont une encoche s'engage à 10 temps voulu avec unsystèmo bien connu d'encliquetago 93 à partir du réservoir. Au-dessus de la cuve 32, et en alignement avec une des ouvertures d'alimentation 07, se trouvent une fermeture et un tube descendant de décharge 94, et en concordance précise avec 15 cela il se trouve au sommet de la chambre supérieure 75» un cylindre de plongeur 95 approximativement de même diamètre dans lequel coulisse un plongeur 96 commandé verticalement par une poignée 97 rendue étanche par un bourrage 98» Le réservoir auxiliaire 84 étant rempli de poudre non» 20 coulante ICO, et l'encliquetage réglé pour amener une masse de poudre sous le plongeur, celui-ci est alors abaissé et passe à travers l'ouverture du fond d'alimentation correspondante &7, la plaque de fernof'Jre et le tube de décharge 94 pour envoyer une charge de poudre dons la cuve 3£. 69 31929 13 2020706 Le plongeur est alors retiré'et repLa cé dans la position représentée à la figure 9, et lo réservoir auxiliaire eat tourné Jusqu'à co que l'ouverture voisine 87 soit mise en alignement avec le plongeur et maintenue dans cette position par engagement 5 de l'encoche correspondante de la roue dentée avec le rochet» 4 Entreteraps, la pale 101 fixe portée par le couvercle 78 tend à remplir de poudre le vide laissé par la dernière charge enlevée du récipient supérieur» Four remplir le réservoir auxiliaire on Tait coulisser ■ 10 le plongeur 96 jusqu'aux niveaux de la fermeture et de la décharge , puis on ouvre l'ouverture de chargement Sl# on introduit la poudre et on ferme» Si on veut éviter les nuages de poussière» l'espace de la chambre peut Stre balayé par un gaz de protection légèrement sous pression en remontant le plongeur 96» 15 Les opérations, suivant la figure 9* ont lieu comme suit t le plongeur 96 est d'abord poussé dans la plaque de fer-meture et le tube de décharge 94, puis le couvercle 82 est enlevé et le réservoir auxiliaire 8'i est rempli de poudre» 69 31929 14 2020706 Couvercle 82 est ensuite replacé, fermé hermétiquement et le plongeur 96 remonté dans son cylindre 95 jusqu'à la position représenté'à la figura 9* Un trou est ainsi laissé dans la poudra. 5 La volant manuel est ensuite tourné jusqu'à ce qu'une encoche de la roue dentée correspondant à 1'amenée de poudre sous le plongeur, soit mise en relation avec l'encliquetage» La plongeur est alors poussé tout la long du chemin parcouru en premier lieu pour alimenter an poudra par forçage, la cuva 32» 1Ô L'alimentation peut être répétée «n plus grand nombre de fois qu'il y a de trous 87 dans le fond 85 du réservoir auxiliaire étant donné que la rotation du réservoir supérieur 84 éloigne la poudre du centre grâce à la pale 101 et remplit les cavités laissées par le retrait du plongeur de façon que la maximum 15 da poudre puisse être expulsé» Il ast entendu que des variantes da formes du dispositif décrit sont comprises dans le domaine propre de l'invention V pour autant qu'elles soient fonctionnell Par exemple, il importe peu que le disque 220 soit sur un axe 20 incliné plûtfit que sur un axe horizontal, pour autant que l'arbre 21 soit assez court pour qu'il n'atteigne pas la paroi extérieure da la cuve, et peut être commandé par chaîna ou par engrenage au-dessus du bord de la cuve 32". Cependant il est préférable d'utiliser' la position Inclinée de l'arbre 21, comme représenté, 25 .afin que la commande ne soit pas, soumise «votant à l'abrasion de la poudre» ...... 69 31929 15 2020706 Il ne paraîtra sana doute guère important que dans la présente invention, la hauteur de la cuva 32 soit celle qui est représentée ou soit moins profonde, le disque 20 tournant sur un ax- horizontal, l'arbre 21 pouvant dans ce cas être prolongé au-delà du bord de la cuve. Cette forme cependant, n'«st pas préférée étant donné que de la poudre peut être ensuite perdue par débordement de la cuve 32» REVENDICATIONS 1»-Distributeur de poudro non—culante comprenant 10 une cuve pour de la poudre munie d'un ax« de rotation et d'un disque au moins partiellement immergé dans la poudre contenue dans la cuve, la dite poudre étant en contact avec les deux % côtés du disque, le dit disque étant pourvu de trous transversaux répartis autour de sa circonférence, des moyens de rotation du 15 disque autour d'un axe qui est dévié de la verticale, des moyens de rotation de la cuve autour de son axe, grâce à quoi la poudre pénètre dans les trous par une face du disque et pénètre aussi par la face opposée du disque, des lamesi de 1 cisaillage de chaque côté opposé du disque enlève l'excès de 20 poudre débordant des trous, une ouverture de décharge coopérant en succession avec les trous après que l'excès de poudre a été raclé et des moyens de projection d'un courant de gaz à travers les trous et dans l'ouverture de décharge. 2«—Distributeur suivant revendication 1, dans lequel 25 chaque trou est à la oS e distance de ses voisins, bord à bord, la dite distance étant substantiellement plus petito que le diamètrn dos trous, et le courant do gaz passant dans la décharge étant icinterrompu. 69 31929 16 2020706 3»-Distributeur suivant revendication 2, dans lequel la vitesse du disque est supérieure à la vitesse de la cuve* 4*-Pistributeur suivant revendication 3, dans lequel la cuve tourne sur un axo vertical da rotation et le disque 5 tourne sur un axe incliné par rapport à la verticale* 5* —Distributeur suivant revendication 4, dans lequel le disque est pourvu de trous additionnels vers le centre du disque par rapport aux dits trous précédeesment mentionnés en vue de soulager la pression exercée sur le disque* 10 6.-Distributeur suivant revendication 5» en combinaison avec des charrues dans la cuve pour ramener la poudre vers le centre de celle-ci* ?•—Distributeur suivant revendication 6, en combinaison avec une chambre hermétique et étanche au gaz, entourant le dis-15 tributeur, le gaz s'y trouvant étant sous pression élevée* 8.-Distributeur suivant revendication 7« dans lequel la chambre étanche au gaz comprend une première section entourant le disque et la cuve, une section de retenue d'air* des moyens de rendre étanche la section de retenue d*air de la première 20 section, et de remplissage de poudre dans la section de retenue d'air, et des moyens de distribution de la poudre depuis la section de retenue d'air dans la cave* 9*—Distributeur suivant revendication 8, dans lequel la section da retenue d*eir comprend un réservoir auxiliaire 25 dont le fond est pourvu. de perforations et des moyens plongeurs, en alignement avec les perforations pour pousser les additions de poudre à travers les perforations et dans la cuve de la première section* 69 31929 17 2020706 10.—Distributeur suivant revendication i, dans lequel la vitesse du disquo est plus grande que la vitesse de la cuve* 11«-Distributeur suivant revendication 1, dans lequel la cuve tourne sur un axe vertical de rotation et le disque 5 tourne sur un axe incliné par rapport à la verticale* 12.-Distributeur suivant revendication 1» dans lequel des trous additionnels sont prévus vers le centre du disque eu égard aux dits trous mentionnés en premier lieu en vue de soulager la pression. 10 13.—Distributeur suivant revendication 1; en conibinaisoc avec des charrues stationnairesdans la cuve ramenant la poudre vers son centre. 14«—Distributeur suivant revendication lf en combinaison avec uns chambre hermétique étanche au gaz entourant le distribu— 15 teur, le gaz qui s*y trouve étant à pression élevée. 15«-Distributeur suivant revendication 1, dans lequel la chambre étanche comprend une première section entourant le disque et la cuve, une section de retenue d'air» • des moyens do rendra étanche la section da retenue d'air et de remplissage 20 de poudre naettaw et dea moyens de distri butions da poudre depuis la section de retenue d'air dans la cuve* 16.-Distributeur suivant revendication 15» dans lequel la section de retenue d'air comprend un réservoir auxiliaire dont le fond présenta des perforations et des moyens plongeurs s'ali-25 gnant sur les perforations pour pousser ls additions de poudre à travers les perforations et dans la cuve do la première section* (•ï>-mots ïayés vrfuls) • ; - - r : ; -