Brevet FR2062929A1 — publié le 19710702

-1- 2062929 La présente invention concerne le mélange des ingrédients distincts d'un mélange vitrifiable et l'addition ainsi que la répartition d'un milieu liquide dans l'ensemble des ingrédients mélangés. Plus spécialement, la présente invention a pour objet 5 de réduire le plus possible la perte dé parties des ingrédients du mélange et de l'humidité à partir de l'appareil mélangeur -dans le système collecteur de poussière accessoireLa présente invention s'applique à là. classe générale des mélangeurs à contre-courant de matières à l'état solide caractérisés par un bac 10 horizontal peu profond tournant autour d'un axe vertical et dans lequel sont montés plusieurs•outils mélangeurs également destinés à tourner autour d'axes verticaux, des dispositifs étant prévus pour admettre une matière liquide dans le bac et un capot fixe étant monté au-dessus du bac mélangeur pour empêcher que la pous-15 sière s'échappe de l'appareil pendant le mélange. Dans la production en continu d'un verre à vitres ou à glaces, les matières premières telles que le sable, le calcaire et la soude carbonatée,ainsi que des quantités moindres d'autres ingrédients, sont mélangées en proportions prédéterminées réglées 20 avec précision et sont chargées dans l'extrémité de fusion d'un four à cuve. La production d'un verre de bonne qualité uniforme exige que les ingrédients combinés,ou ce qu'on appelle la composition, soient intimement mélangés pour parvenir à un état très homogène et que cet état homogène soit conservé jusqu'à ce-que la 25 composition soit fondue et fasse partie intégrante de la masse fondue contenue dans la cuve. Même si l'on parvient à un degré élevé d'homogénéité pendant le mélange à sec, les composants respectifs ont tendance à se séparer en fonction de leur granulométrie, de leur composition et de leur densité pendant les opérations ulté-30 rieures de manutention et de chargement du four et même pendant leur déplacement dans le four jusqu'au moment où les matières sont fondues et intégrées dans la masse fondue. On a constaté que l'addition d'une faible quantité d'une matière liquide, comme l'eau, aux matières sèches du mélange vitrifiable en quantités précisé-35 ment réglées réduit fortement, si elle ne les élimine pas, aussi bien la séparation des matières du mélange vitrifiable pendant la manutention et le déplacement dan-s le four avant là fusion que le 70 33886 -2- 2062929 problème bien connu de "formation de poussière", c'est-à-dire l'entraînement de particules finement divisées des ingrédients du mélange vitrifiable par l'atmosphère turbulente de la chambre du four et leur dépôt ultérieur dans l'empilage des régénérateurs 5 ou sur la surface du verre fondu.. Brièvement, au cours du cycle particulier de mélange de la composition, une quantité prédéterminée de chaque ingrédient distinct est initialement pesée avec précision à l'état sec et les ingrédients sont ensuite chargés dans le bac mélangeur et énergi-10 quement mélangés à l'état sec par l'action du mélangeur. La matière liquide est ensuite ajoutée et le mélange est poursuivi jusqu'à ce qu'on atteigne l'homogénéité et la répartition de l'humidité voulues, et ensuite le mélange vitrifiable est déchargé de l'appareil mélangeur. 15 Dans les mélangeurs antérieurs de ce type, le joint à l'in terface périphérique entre le bac mélangeur rotatif et le capot collecteur de poussière est essentiellement étanche à l'air à condition que la pression n'augmente pas dans la chambre de.mélange. L'installation est reliée à l'atmosphère par un ou. plusieurs ori-20 fices d'échappement ménagés dans le plafond du capot, les orifices se trouvant sur l'axe des entrées adjacentes correspondantes d'_un système collecteur de poussière et étant séparés de ces dernières par un étroit intervalle. - *Z Pendant le chargement, un grand volume d'air (jusqu'à 0,14 m 25 ou plus par seconde) est déplacé à partir de la chambre de l'appareil mélangeur, ce qui nécessite une surface d'ouverture suffisante pour permettre le passage de ce volume sans augmentation importante de la pression dans l'appareil. Toutefois, dès que les ingrédients secs sont chargés, il suffit que la surface d'ouverture laisse pas-30 ser la quantité d'air relativement faible déplacée par la dilatation du volume contenu en raison de l'augmentation' de la température au cours du mélange. Par suite du chargement rapide des matières sèches, l'atmosphère contenue dans l'appareil est fortement chargée de petites particules de poussière et en outre, de grandes quantités 35 de poussière sont continuellement, engendréès par le mélange énergique des ingrédients au cours du brassage à sec du cycle du mélange. Grâce à l'addition ultérieure, de la matière liquide, le dégagement 4 70 33886 -3- 2062929 de poussière diminue»mais l'atmosphère est saturée de vapeur d * eau. Un problème important qui s'est posé avec les structures antérieures est dû à la perte de quantités importantes des ingré-5 dients du mélange vitrifiable et de vapeur d'èau dans le système collecteur•de-poussière par les orifices d'échappement restant ouverts. La granulométrie.moyenne varie selon les divers ingrédients- de la composition jet la quantité perdue des ingrédients ayant une plus petite granulométrie est beaucoup plus grande que 10 celle des'ingrédients ayant une plus grande granulométrie. Egalement, la quantité totale aussi bien d'humidité que des ingrédients granulaires perdus varie beaucoup d'une charge à l'autre. Ce phénomène a pour effet de provoquer des changements importants de la composition qui annulent^avantages du réglage de la qualité 15 dus à la pesée précise des ingrédients du mélange vitrifiable. • Grâce à la présente invention, la quantité perdue des parti cules finement divisées et d'humidité à partir de l'appareil de mélange de la composition dans le système collecteur de poussière est fortement réduite, ce qui permet d'obtenir le degré voulu de 20 réglage de la qualité par le dosage des ingrédients secs en les pesant avec précision avant de les charger dans l'appareil mélangeur et par l'addition d'une quantité prédéterminée d'humidité qui doit être maintenu pendant tout le cycle de mélange. On le réalise eh munissant chaque orifice d'échappement d'un volet mo-25 bile couramment appelé "èoupape à papillon" pour régler la surface d'ouverture débouchant dans le système collecteur de poussière. La soupape comporté plusieurs orifices et elle est actionnée successivement au cours du cycle de mélange de manière à être entièrement ouverte péndant le chargement des ingrédients secs pendant 30 lequel de grandes quantités d'air doivent être évacuées de l'appareil mélangeur,et ensuite de façon à être fermée pour le rester pendant le reste du cycle de mélange, les orifices constituant une surface d'échappement suffisante pour compenser la dilatation de l'atmosphère dans l'appareil par suite de la chaleur engendrée 35 par le mélange. En conséquence, la présente invention a notamment pour objet un système perfectionné d'échappement pour mélangeurs du type à bac horizontal ; 70 33886 -4- 2062929 - un procédé et un appareil perfectionnés pour réduire le plus possible la perte des ingrédients du mélange vitrifiable et de l'humidité à partir d'un mélangeur ; - d'isoler entièrement l'atmosphère contenue dans le 5 mélangeur pendant le cycle de mélange tout en évacuant une quantité suffisante de l'atmosphère pour empêcher toute augmentation de la pression et,par suite,de réduire le plus possible la perte des ingrédients et de l'humidité. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 10 ressortiront de la description qui va suivre,faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif,mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 est une élévation latérale de l'appareil de la 15 présente invention, les outils mélangeurs et le système de pulvérisation étant représentés en traits interrompus ; la figure 2 est une vue en plan de l'appareil montrant l'emplacement des orifices d'échappement ; la figure 3 est une élévation partielle à grande échelle, 20 en partie en coupe, d'un orifice d'échappement de l'invention montrant la soupape à papillon et son organe d'actionnement ; et la figure 4 est une vue en plan partielle à grande éehelle d'un orifice comme celui représenté sur la figure 2. Selon la présente invention, un procédé de préparation des 25 ingrédients d'un mélange vitrifiable destinés à être chargés dans un four de fusion dans lequel les ingrédients individuels sont in- ou ils sont troduits dans un mélangeur sensiblement fermé à l'état sec,/partiellement mélangés à l'état sec, une quantité prédéterminée d'un, liquide est ajoutée et le mélange est poursuivi jusqu'à ce que la 30 charge soit sensiblement homogène et que le liquide soit uniformément réparti dans cette dernière, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à relier le mélangeur fermé à l'atmosphère pour permettre l'échappement libre de l'atmosphère déplacée pendant le chargement des ingrédients du mélange vitrifiable dans ledit mélangeur et à 35 fermer ensuite partiellement la voie d'échappement de l'atmosphère pendant le reste du cycle de mélange afin de réduire le plus possible la perte des matériaux du mélange vitrifiable et de l'humidité 70 33886 -5- 2062929 à partir du mélangeur,tout en empêchant une augmentation de la pression dans ce dernier par suite de l'augmentation de la température au cours du mélange. ■Egalement, selon la présente invention, un appareil des-5 tiné à préparer des ingrédients d'un mélange vitrifiable pour les charger dans un four de fusion comportant un mélangeur sensiblement fermé destiné à recevoir des quantités prédéterminées des ingrédients et à les mélanger par suite de sa rotation,et caractérisé en ce qu'il comporte un orifice d'échappement commu-10 niquant avec le mélangeur fermé, un dispositif dans ledit orifice qui peut être déplacé entre une position ouverte dans laquelle sensiblement toute la surface de l'orifice est disponible pour laisser passer l'atmosphère déplacée à partir du mélangeur lorsque les ingrédients du mélange vitrifiable y sont introduits et une 15 position fermée dans laquelle une partie de la surface totale reste disponible pour le passage de l'atmosphère à partir dudit mélangeur . Bien que la description de la présente invention concerne en particulier son application pour réduire le plus possible la 20 perte des ingrédients et de la vapeur d'eau à partir d'un appareil mélangeur d'une composition de verre, il est bien entendu que l'invention peut convenir à d'autres applications et n'est pas limitée au mélange de matières particulières quelconques. En se référant maintenant plus particulièrement à la figu-25 re 1 du dessin annexé, on a représenté en 10 un mélangeur du type à contre-courant comportant un bac mélangeur cylindrique 11 destiné à tourner autour d'un axe vertical dans un bâti de support 12. Le bac mélangeur 11 présente une paroi cylindrique 13 et un fond 14 et il est entraîné par un moteur 15 par l'intermédiaire d'un 30 engrenage convenable indiqué en 16. Dans le fond 14 est ménagé un orifice 17 qui est fermé par un volet (non représenté) et par lequel la charge mélangée est évacuée dans un wagonnet à trémie ou autre dispositif de transport convenable pour la transférer dans un four de fusion. 35 Un capot à poussière fixe 18 est monté au-dessus du bac mé langeur rotatif et comporte une paroi latérale cylindrique 19 et une plaque de couverture 20. A l'-intérieur de la paroi latérale cylindrique se trouvent des portes d'accès 21. La plaque de couvertu 70 33886 -6- 2062929 re comporte une ouverture 22 (figure 2) par laquelle les matériaux sont admis,.par exemple à partir d'une conduite 22a comportant un volet convenable (non représenté) qui peut constituer le fond&'une trémie de stockage, et des orifices d'échappement cylin-5 driques 23. Comme on le voit en particulier sur la figure 3> les orifices d'échappement cylindriques se trouvent au-dessus d'orifices correspondants ménagés dans la plaque de couverture et sont ainsi entièrement en communication avec la chambre du capot 18. L'interface périphérique 24 entre le bac 11 et le capot 18 est mu-10 nied'une garniture d'une manière classique pour former un joint essentiellement étanche à l'air. Les portes d'accès 21 comportent également des garnitures pour obtenir une fermeture étanche. Le volet de la conduite 22a et le volet de l'orifice de déchargement circulaire 17 peuvent être ouverts et fermés par des 15 dispositifs électropneumatiques bien connus ou d'autres dispositifs convenables pouvant être actionnés manuellement ou automatiquement par un mécanisme classique qui commande le fonctionnement successif du mélangeur. Le bac 11 et le capot 18 délimitent une chambre dans laquel-20 le la charge normale des ingrédients du mélange vitrifiable occupe le volume situé au-dessous de la ligne désignée par 25 (figure 1). Deux palettes ou croisillons de mélange 26 se trouvent à l'intérieur du bac rotatif 11, chacun d'eux comportant des pelles mélangeuses supérieures 27 et des pelles mélangeuses inférieures 28 montées 25 obliquement sur des arbres supérieurs 29 et des arbres inférieurs 30 respectivement. Les arbres sont fixés à des bras mélangeurs 31 qui sont assujettis à leur tour à des arbres d'entraînement rotatifs 32 dont chacun est entraîné individuellement par un moteur 33 relié à un ensemble démultiplicateur (non représenté). Au fur et à mesure 30 que les arbres 32 tournent, le montage oblique des pelles 27 et 28 les contraint simultanément- à soulever les matériaux de la charge et à les déplacer latéralement à la fois à un niveau inférieur et à un niveau supérieur. Pendant le mélange, les palettes 26 tournent dans un sens opposé au sens de rotation du bac 11,ce qui produit 35 un effet de mélange efficace à contre-courant. Un ensemble de pulvérisation 34 (figure 1) comportant des ajutages 35 est situé dans le capot au-dessus des palettes mélangeu- « 70 33886 -7- 2062929 ses. les ajutages définissent une configuration de pulvérisation orientée vers le "bas qui répartit une quantité prédéterminée de liquide sur la surface des matériaux du mélange vitrifiable. Cet ensemble est également commandé par le mécanisme qui commande 5 successivement le fonctionnement du mélangeur. Deux conduites d'admission 36 d'un collecteur de poussière comportant des cônes d'entrée 37 sont placées juste au-dessus des orifices d'échappement' 23 et concentriquement par rapport à ces derniers en étant séparées desdits orifices par un intervalle 38. 10 Une soupape à papillon 39 pivote dans chaque orifice d'échap pement 23 et comporte un disque 40 présentant plusieurs ouvertures 41 (figure 4) qui peuvent être "des trous percés. Le disque est assujetti à un arbre 42 qui tourillonne à son tour dans des paliers-supports fixes 43 (figures 2 et 4). 15 La dimension et lé nombre des ouvertures 41 doivent former une surface suffisante pour permettre l'échappement d'une quantité égale à la dilatation du volume produite par la chaleur due au mé-laûge et à l'humidification de la charge sans augmentation de la pression de la chambre. En même temps, la dimension des ouvertu-20 res individuelles doit être suffisamment petite pour que les courants d'air ne soient pas engendrés dans la chambre par l'entraînement dû à une dépression dans les entrées 37 du collecteur de poussière . Pour'un mélangèur d'une capacité de 3000 litres, on a obte-25 nu un fonctionnement satisfaisant en utilisant des soupapes à papillon comportant des disques d'un diamètre de 40 cm environ, chaque disque présentant 11 trous d'un diamètre de 12,5 mm environ. Comme en le voit en particulier sur les figures 2 et 3» les deux soupapes 39 sont actionnées simultanément par un seul le-30 vier de manoeuvre 44 fixé aux extrémités des deux arbres 42 à mi-chemin entre les soupapes d'échappement 39. Le levier 44 est actionné par un seul cylindre pneumatique 45 supporté par le bâti 12 au-dessus du capot 18. La tige 46 du cylindre est reliée au levier 44 par un étrier 47 et une tige de liaison 48 de façon que 35 la course du cylindre pneumatique 44 fasse tourner les arbres 42 pour ouvrir et fermer les soupapes 39. Bien que le dispositif de manoeuvre soit représenté sous'la forme d'un seul cylindre 70 33886 -8- 2062929 pneumatique relié à un. seul levier de manoeuvre, il est "bien entendu qu'on peut facilement le remplacer par un autre dispositif comparable. Le fonctionnement du cylindre pneumatique 45 peut être 5 soit manuel, soit automatique, et il peut être intégré dans le cycle de fonctionnement du mélangeur.. Le cycle de fonctionnement commandé automatiquement commence alors que le mélangeur est vide, le bac 11 et les palettes mélangeuses 26 étant enlevés et l'orifice de déchargement 17» 10 les portes d'accès 21, le volet de la conduite 22a et les orifices d'échappement 23 étant fermés. Les soupapes 39 des orifices d'échappement 23 sont alors ouvertes,ce qui permet à l'air déplacé pendant le chargement des ingrédients du mélange vitrifiable de s'échapper facilement de la chambre mélangeuse. Le volet de la 15 conduite 22a est alors ouvert pour admettre les ingrédients du mélange vitrifiable en proportions précisément prédéterminées et il est fermé immédiatement après, la fermeture maximale des soupapes à papillon 39 étant effectuée tout de suite après. Le mélange vitrifiable est ensuite brassé pendant un temps prédéterminé 20 à l'état sec par la rotation du bac 11 et des palettes 26 qui ont pour effet de mélanger énergiquement les ingrédients. A la fin du mélange à sec et pendant que Jtç&ac et les palettes continuent à tourner, l'ensemble de pulvérisation 34 répartit une quantité suffisante d'eau directement sur la charge de manière à porter 25 la teneur en humidité de la charge au niveau voulu. Le mélange à l'état humide se poursuit pendant un temps prédéterminé à la fin duquel l'orifice de déchargement 17 est ouvert et les palettes mélangeuses projettent rapidement la charge mélangée par ladite ouverture. 30 Pendant les parties de mélange et de déchargement du cycle de fonctionnement, les soupapes 39 situées dans les orifices d'échappement 23 restent entièrement fermées, les ouvertures 41 des disques 40 desdites soupapes permettant le passage d'une quantité 35 suffisante d'air pour maintenir la pression régnant dans la chambre de mélange sensiblement à la pression atmosphérique. Immédiatement après le déchargement du mélange brassé, la rotation du bac 70 33886 -9- 2062929 et des palettes du mélangeur cesse, l'orifice 17 est-de nouveau fermé et le mélangeur est prêt à commencer le cycle suivant . Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit-de l'invention. 70 33886 -10- 2062929 BE7ENEICATI0HS 1. Procédé de préparation des ingrédients d'un mélange vitrifiable pour les charger dans un four de fusion dans lequel les ingrédients individuels sont introduits dans un mélangeur 5 sensiblement fermé à l'état sec, où ils sont partiellement mélangés à l'état sec, une quantité prédéterminée de liquide est ajoutée et le mélange est poursuivi jusqu'à ce que la charge soit sensiblement homogène et que le liquide soit uniformément réparti dans ladite charge, procédé caractérisé en ce qu'il .extérieure 10 consiste a reliér le melangeur ferme à 1'atmosphère/pour permettre à l'atmosphère déplacée de s'échapper librement pendant le chargement des ingrédients du mélange vitrifiable dans.ledit, mélangeur et à fermer ensuite partiellement la voie d'échappement de l'atmosphère pendant le reste du cycle de mélange pour 15 réduire le plus possible la perte des matériaux de la charge et de l'humidité à partir du mélangeur, tout en empêchant une augmentation de la pression dans ce dernier par suite de l'augmentation de la température au cours du mélange. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il consiste à relier ledit mélangeur fermé à l'atmosphère extérieure simultanément par plusieurs points. 3. Appareil destiné à préparer les ingrédients d'un mélange vitrifiable pour les charger dans un four de fusion comportant un mélangeur sensiblement fermé destiné à recevoir des quantités 25 prédéterminées des ingrédients du mélange vitrifiable et à les ■ mélanger par suite de sa rotation, appareil caractérisé en ce qu'il comporte un orifice d'échappement communiquant avec le mélangeur fermé, un dispositif dans l'orifice d'échappement qui est mobile entre une position ouverte dans laquelle sensiblement toute la sur-30 face dudit orifice d'échappement est disponible pour laisser passer l'atmosphère déplacée à partir du mélangeur,lorsque les ingrédients y sont introduits,et une position fermée dans laquelle une partie de la surface reste disponible pour le passage de l'atmosphère à partir du mélange. 35 4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel le mélan geur comporte un bac destiné à tourner autour d'un axe vertical et un capot fixe monté au-dessus du bac et formant avec lui la zone 70 33886 -11- 2062929 de mélange sensiblement fermée, appareil caractérisé en ce que l'orifice d'échappement comprend un élément tubulaire s'étendant à partir d'une ouverture du capot et en ce que ledit élément mobile comprend un plateau ou volet pivotant. 5 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que plusieurs ouvertures sont ménagées dans le plateau ou volet pour former la partie prédéterminée de la surface maximale disponible pour le passage-de-l'atmosphère lorsque ledit plateau est en position fermée. 10 6, Appareil selon la revendication 5> caractérisé en ce que deux orifices d'échappement sont ménagés dans le capot, les-dits plateaux ou volets des orifices d'échappement pivotant sur des arbres axialement alignés, et en ce qu'un dispositif relié auxdits arbres alignés permet d'ouvrir et de fermer simultanément 15 lesdits volets.