Brevet FR2103457A1 — publié le 19720414

La présente Invention concerne un appareil de déchargement de matière pulvérisée en mettant celle-ci sous forme de coulis fluide. Généralement, une matière en poudre comme du 5 minerai pulvérisé est transporté jusqu'à la citerne d'un wagon-citerne sous la forme d'un coulis fluide, et la matière reste à l'état déshydraté quand elle est emmagasinée dans la citerne. Cependant, quand la matière est déchargée du wagon-citerne, elle est habituellement à nouveau réduite sous la forme d'un coulis. 10 La présente invention consiste à réaliser Tin appareil qui puisse décharger de manière continue le matériau dans un état uniforme. L'appareil de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un corps cylindrique rotatif s'étendant dans un puisard au fond de la citerne, une buse placée de manière à 15 tourner dans le plan vertical en haut de ce corps cylindrique, des moyens pour faire tourner le corps et des moyens pour transmettre ce mouvement de rotation à la buse pour la faire tourner, une pompe et des conduits étant prévus pour envoyer de l'eau à pression élevée dans l'intérieur du corps cylindrique, cette eau 20 passant à travers ce corps cylindrique et sortant en jet à travers la buse. La description se rapporte à un exemple de réalisation représenté aux dessins ci-joints, dans lesquels : - la figure 1 représente schêmatiquement un 25 appareil de déchargement, de type classique connu, de matière pulvérisée ; - la figure 2 représente schêmatiquement un appareil conforme à la présente invention ; - la figure 3 est une vue à plus grande échel-30 le de la partie puisard de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe de la partie de lancement d'eau en jet ; - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 4 et, 35 - la figure 6 est un graphique montrant le processus de l'opération de déchargement conforme à l'invention. Dans l'appareil classique connu représenté dans la figure 1, un puisard 2 est placé au centre de la partie inférieure en forme de cheminée de la citerne 1, et un cylindre 40 3 est disposé de manière à pouvoir tourner dans le puisard. A 71 06802 2 2103457 l'extrémité supérieure du cylindre 3 se trouve une buse k d'où de l'eau sous pression élevée est lancée en jet sur la masse de matière pulvérisée 5, alors que le cylindre 3 tourne. Lorsqu'elle est heurtée par l'eau, la masse de matière pulvérisée 5 est réduite en coulis fluide, et tombe dans le puisard 2 d'où elle est évacuée par un conduit 7 en même temps que de l'eau à basse pression^introduite par l'entrée 6 est finalement évacuée grâce à l'action d'une pompe 8. Dans cet appareil de type connu : 10 -l'angle © formé par la direction du jet de la buse k par rapport au plan horizontal est constant ; - la fréquence de rotation du cylindre vertical 3 est constante et non commandée ; - la quantité d'eau à pression élevée lancée 15 par la buse et la quantité d'eau à basse pression ne sont pas contrôlées ; - aucune commande de contrôle du niveau de la surface du mortier dans le puisard n'est effectuée. D'autre part, l'état de la matière pulvérisée 20 dans la citerne varie énormément au fur et à mesure que se poursuit le processus de déchargement. Il en résulte une variation importante de l'angle £, que fait l'eau à pression élevée avec la surface de rupture de la masse de matière pulvérisée, de la vitesse u à laquelle l'eau injectée balaye-la surface de rupture 25 de la masse de matière, et de la distance entre celle-ci et la buse, ce qui se traduit par une grande variation de la concentration de la matière dans le coulis. Une telle variation de la concentration est excessivement importante quand ^ et u sont incorrects. Cette concentration excessive peut se traduire par 30 une obstruction ou un calfatage du puisard 2 ou du conduit 7 entre le puisard et la pompe 8 par la matière pulvérisée, ce qui provoquera un retard dans le déchargement de l'eau injectée dans la citerne et une rotation inutile de la pompe. Afin d'éviter de telles difficultés, il n'y a pas d'autre alternative que de 35 réaliser l'opération en réduisant la concentration moyenne du coulis. Mais ceci demande une grande quantité d'eau et une consommation d'énergie importante ainsi qu'une citerne à grande capacité pour recevoir le coulis. La présente invention a pour but de réaliser kO un appareil qui résoud tous ces problèmes et avec lequel il est 71 06802 3 2103457 possible d'augmenter la concentration moyenne, en maintenant constante et en uniformisant la concentration de coulis, l'appareil pouvant également fonctionner automatiquement. Dans la figure 2, les mêmes numéros de réfé-5 rence que ceux de la figure 1 indiquent des éléments identiques, mais le dispositif de jet d'eau à pression élevée 10 est un dispositif nouveau et perfectionné construit conformément à la présente invention. En se référant maintenant à la figure 4, on voit qu'un manchon il est monté qui traverse le fond du puisard 10 2, et qu'un cylindre rotatif 12, rendu étanche au moyen de bagues d'étanchéité 13, est emmanché dans ce manchon de manière à pouvoir tourner. L'extrémité inférieure du cylindre 12 est reliée à un arbre de rotation 15 supporté par des paliers de butée l4. A l'extrémité supérieure de ce cylindre, un arbre 15 cylindrique l6 de la buse 4 est supporté de manière à pouvoir tourner. Un pignon 17 fixé sur l'arbre cylindrique engrène avec une crémaillère l8 montée de manière à pouvoir glisser verticalement à l'intérieur du cylindre rotatif 12. De même, un bouchon 20 est fixé en haut de ce cylindre pour protéger la buse 4. Celle-20 ci est en saillie sur une fente 21 du bouchon de manière à permettre à la buse de pivoter. Une tige 22 raccordée à la crémaillère l8 est montée à travers l'arbre de rotation 15 de manière à glisser et à pivoter et, elle est raccordée à un piston 25 d'un cylindre 25 hydraulique 24 grâce à un raccord à butée 23» Ainsi un déplacement vertical du piston 25 prqvoque un déplacement correspondant de la tige 22 et de la crémaillère l8, ce qui amène la buse 4 à pivoter verticalement dans l'espace angulaire 0, dans une gamme de + 90° autour de l'arbre cylindrique l6. Une poulie 26 30 est fixée sur l'arbre de rotation 15 et est raccordée par une courroie 27 à la poulie 29 d'un moteur 28, de sorte que la force motrice produite par le moteur est transmise par l'arbre 15 et le cylindre 12 à la buse 4, de façon à la faire tourner dans le plan horizontal. 35 De l'eau à pression élevée est pompée dans un réservoir 31 par la pompe 30, et est introduite par les soupapes 32 ét 33 dans une chambre annulaire 35 du manchon 11 grâce à l'entrée 34, d'où l'eau pénètre dans le cylindre 12 par les ouvertures 36 pratiquées dans le cylindre où elle pénètre par la 40 buse 4. D'un autre côté, l'eau à basse pression est pompée par 71 06802 2103457 une pompe 37, une partie passe à travers un conduit 40 et est amenée dans le puisard 2 par l'entrée 6, tandis que l'autre partie passe par une soupape 38 et un conduit 4l et est amenée dans le puisard 2 par de petites ouvertures 42 pratiquées sur toute 5 la périphérie supérieure du puisard, de façon à empêcher que la matière pulvérisée se dépose sur la paroi du puisard. L'eau à basse pression est également injectée par une buse 43 dirigée vers un conduit de décharge 7 se trouvant dans le puisard de façon à expédier le coulis hors du puisard vers le conduit de 10 décharge. Au-dessus de la citerne 1 se trouve une première tige de détection 45 qui détecte la quantité de matière pulvérisée 5 dans la citerne. La tige de détection pivote en 46, et le milieu de cette tige est raccordé à une tige 47 mobile 15 verticalement, la position verticale de cette tige étant détectée grâce à un potentiomètre 48. Une seconde tige de détection 50 est prévue pour être mobile verticalement, sa position verticale étant détectée grâce à un potentiomètre 51. Les deux potentiomètres 48 et 51 transmettent les signaux à un régulateur de 20 vitesse 52 du moteur 28 et à une servo-soupapè 53 du cylindre hydraulique 24. Lorsqu'il reçoit le signal, le régulateur 52 impose au moteur 28 la fréquence de rotation désirée. La soupape 53 commande la pression d'huile du cylindre 24 en correspondance avec le signal reçu, de manière à amener le piston 25 et la tige 25 22 dans la position appropriée ou à les déplacer de manière à les centrer entre deux positions fixées pour faire pivoter la buse 4. Le déroulement du processus de l'opération de décharge est le suivant : 30 Pour démarrer l'opération de décharge, la soupape 54 est d'abord ouverte, et la pompe à eau à basse pression 37 et la pompe 8 snnt actionnées. Puis la servo-soupape 53 est actionnée manuellement, de façon à déplacer le piston 25 jusqu'à sa position la plus haute, l'angle de la buse 4 étant 35 alors à -90°, puis on fait fonctionner la pompe à eau 30. A la fois l'eau à pression élevée et l'eau à basse pression sont envoyées graduellement à pleine capacité ce qui fait varier l'angle © entre -90° et 0° ; de cette manière la matière pulvérisée dans le puisard 2 est complètement déchargée. 40 Puis on augmente l'angle 0 jusqu'à + 90° quand 71 06802 5 2103457 la buse est dirigée vers le haut, et l'eau à pression élevée est lancée en jet. Une étroite ouverture conique ou portion creuse se forme ainsi autour de la buse qui est dirigée vers la surface de la masse de matière pulvérisée. L'état de cette masse de ma-5 tière à ce moment-là est indiqué par les lignes en chainette de la figure 2. L'extrémité libre de la tige 45 est en contact avec la partie médiane de la surface 5a de la masse de matière pulvérisée, et quand l'ouverture se forme à cet endroit-là, la tige détecteur s'incline, ce qui provoque une modification du signal. 10 Conformément à cette modification du signal, le régulateur 5«4 et la soupape 53 sont commandés de manière à commander le mouvement de la buse. Cette masse de matière pulvérisée s'effondre progressivement tout en formant une face de rupture essentiellement conique grâce à l'action de l'eau à pression élevée. 15 La buse est commandée de telle façon qu'elle forme un angle de 5 à 20° plus petit que l'angle de rupture 0 de la masse, autrement dit que cet angle soit de 0 - (5 à 20°) . Quand la surface de la matière pulvérisée descend en-dessous cPun certain niveau, il ne devient plus possible de détecter le 20 niveau de surface avec la tige de détection 45. La tige 50 est alors utilisée en combinaison avec le potentiomètre 51 dans lé but identique de remplir le même rôle. De cette manière, l'angle 0 de la face de rupture est progressivement réduit, et il atteint à la fin l'angle 0 du fond du réservoir. 25 La quantité d'eau à pression élevée Wh est réglée grâce à une soupape de réglage 32 suivant la concentration du coulis détectée par un densimètre 55 disposé dans la conduite coté décharge de la pompe 8. Plus spécialement, la quantité d'eau diminue quand la concentration détectée est supé-30 rieure à une valeur donnée, mais augmente quand la concentration est inférieure à cette valeur. Les débits unitaires de l'eau à pression élevée et de l'eau à basse pression sont détectés par des indicateurs de débit, 56 et 57, respectivement, et l'eau à basse 35 pression a son débit contrôlé par une soupape 33) de telle sorte que la somme W de Wh et W1 soit essentiellement constante. Si la concentration du coulis dans le puisard 2 ou dans le conduit entre le puisard et la pompe 8 augmente de manière excessive, de façon que la résistance d'écoulement augmente» la surface du 40 coulis dans le puisard augmente et, quand elle dépasse un niveau 71 06802 6 2103457 déterminé, est détectée par une jauge de niveau 58. Suivant la détection l'alimentation en eau à pression élevée est arrêtée temporairement.en fermant la soupape 33 • Par suite, l'eau à basse pression atteint le débit unitaire maximal et fait s'écou-5 1er la matière qui obstrue. Quand le niveau du puisard diminue à son tour, le système d'eau à pression élevée est à nouveau mis en fonctionnement normal. La fréquence de rotation 0/ du cylindre rotatif vertical est commandée par le régulateur de vitesse 52, de 10 telle façon que l'angle 0 de la face de rupture détecté par les tiges 45 ou 50 soit tel que la vitesse de balayage U du jet à pression élevée sur la face de rupture devienne essentiellement constante. Dans l'étape finale de l'opération de décharge, l'angle 0 de la masse de matière pulvérisée est voisin de 1'an-15 gle 0 £ de la face inférieure de la citerne, et la circulation "de coulis dans le puisard devient de plus en plus faible. Il est, par conséquent, nécessaire que l'angle 0 ^ de la face inférieure de la citerne avec le plan horizontal soit supérieur à l'angle déterminé par la'force d'éboulement critique correspon-20 dant au type de matière pulvérisée (dans le cas de poudre de fer ou de minerais de fer pulvérisés un tel angle est environ de 17°). Le contrôle de chaque paramètre est expliqué ci-après en se référant à la figure 6 où sont représentées les 25 possibilités de.variation de chaque paramètre pendant l'opération de décharge. L'opération de réduction de matière pulvérisée et de décharge à l'extérieur de la citerne peuvent être séparées suivant les trois étapes suivantes : 30 - A. celle qui consiste à briser la masse de matière pulvérisée. - B. celle qui consiste à transporter cette matière brisée jus qu'au puisard. Cette étape peut être réalisée grâce à la combinaison des deux actions suivantes : a) faire tomber la matière dans le puisard 35 par gravitation; b) introduire la matière dans le jet d'eau qui retourne jusqu'au puisard. - C. celle qui consiste à transporter la matière du puisard jusqu'à la pompe où elle est aspirée en réglant la concen-kO tration grâce à l'eau à faible pression. 71 06802 7 2103457 En considérant les opérations divisées de la manière ci-dessus, on a trouvé que les conditions suivantes doivent être remplies si 11 on veut obtenir une concentration constante et uniforme : 5 - d'une part la mise sous forme de coulis doit se faire avec les trois étapes ci-dessus conduites d'une manière bien équilibrée. La valeur de 0 varie de 90° à 0 ^. Dans la première étape où la valeur de 0 est grande, les actions de A 10 et B sont rapides, et donc l'action de C est plus lente, il en résulte une augmentation de la concentration et donc du risque d'obstruction ou de calfatage du puisard et/ou d'autres conduits. Dans cette étape, par suite, Wh reste faible alors que W1 augmente (voir la figure 6) de façon à obtenir un bon équilibre 15 entre les actions de A et C. D'un autre côté, dans l'étape terminale 0 £ 0 les actions de A et B diminuent en provoquant une réduction de la concentration, de sorte que, dans lEétape C, la quantité d'eau à pression élevée Wh augmente alors que la quantité d'eau à basse pression est limitée et qu'aucun contrôle 20 de la concentration n'est obtenu. Cependant, une augmentation de Wh ne conduit pas à une augmentation proportionnelle de la vitesse du courant elle-même qui dépend de la caractéristique d'ébou-lement, de sorte qu'il est nécessaire que l'angle 0 ^ de la face inférieure soit conservé plus grand que l'angle qui correspond 25 à l'angle critique d'éboulement. - d'autre part, la variation moment-par-moment de la valeur de l'effondrement ou du raclage doit être limitée. Si cette valeur varie beaucoup d'un moment à l'autre, il existe un risque de provoquer une obstruction, spécialement quand cette 30 valeur atteint un maximal. Afin de limiter cette fluctuation; il est nécessaire de maintenir la valeur de 0 - 0 entre 5 et 20°. Si cette valeur est trop grande, l'angle de la face raclée peut devenir négatif par moments, provoquant une répétition de morcellement plutôt que de raclage, il en résulte alors une grande 35 variation de la quantité de matière pulvérisée qui s'effondre. Il est également nécessaire de conserver essentiellement constante la vitesse de balayage U du jet d'eau à pression élevée sur la surface de rupture de la masse de matière pulvérisée pendant l'opération de décharge. Si cette vitesse est trop faible, une 40 perforation peut se produire sur la surface de rupture par suite 71 06802 8 2103457 du jet d'eau, ce qui provoque une augmentation de la valeur normale de 0 - 0 en créant un phénomène de morcellement ou de chute. Il en résulterait alors une grande variation de la concentration du coulis. 5 . L'appareil de l'invention présente les avan tages suivants : - il n'y a pas de risque de provoquer d'obstruction ou de calfatage avec le coulis ou la matière pulvérisée - les variations de concentration et de débit 10 sont limitées d'ans une gamme étroite, de sorte que la variation de charge est faible, ce qui permet de réduire au minimum la dimension des appareils utilisés et la capacité des conduits ; - la concentration moyenne peut être élevée, ce qui permet d'obtenir une réduction de la quantité d'eau et 15 des capacités des équipements destinés à recevoir le coulis ; - l'opération de mise sous forme de coulis est simplifiée, et l'opération de déchargement est rendue automatique, permettant ainsi de réaliser une économie énorme de travail ; 20 - le temps requis pour l'opération de déchar gement est raccourci. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté ci-dessus, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres for- 25 mes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 06802 9 2103457 REVENDICATIONS 1°) Appareil pour décharger de la matière pulvérisée dans une citerne en mettant cette matière sous forme d'un coulis fluide, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un 5 corps cylindrique rotatif s'étendant dans un puisard au fond de la citerne, une buse placée de manière à tourner dans le plan vertical en haut de ce corps cylindrique, des moyens pour faire tourner le corps et des moyens pour transmettre ce mouvement de rotation à la buse pour la faire tourner, une pompe et des con-10 duits étant prévus pour envoyer de l'eau à pression élevée dans l'intérieur du corps cylindrique, cette eau passant à travers ce corps cylindrique et sortant en jet à travers la buse. 2°) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour régler l'angle 15 de la buse suivant l'angle de la surface de rupture de la masse de matière pulvérisée dans la citerne, des moyens pour commander la vitesse de rotation du corps cylindrique rotatif, des moyens annexés à la pompe et aux conduits pour envoyer de l'eau à pression élevée dans le corps cylindrique pour commander la 20 quantité d'eau à pression élevée suivant la concentration du coulis, cette eau passant à travers ce corps cylindrique et étant lancée en jet à travers cette buse.