Brevet FR2081187A1 — publié le 19711203

La présente invention se rapporte a des dispositifs destinés à entraîner et transporter des particules de matière au moyen de fluides et notamment de gaz. On sait quels sont les avantages du transport des matières en particules par entraînement au moyen de fluides, ce::x du transport-pneumatique par exemple. Ce sont la simplicité de construction, la fiabilité, la réduction des fuites au minimum, la possibilite de traiter le solide ou le fluide pendant son déplacement (par exemple en le chauffant, en le refroidissant, en le séchant, en le faisant réagir), et la facilité de suivre des chemins com pliqués. Les conditions nécessaires pour que des solides restent entraînés ont fait l'objet de nombreuses recherches et sont bien connues. Cependant les dispositifs destinés à combiner des particules avec un fluide et à provoquer ainsi leur entraînement sont moins justifiables de généralisation scientifique et sont moins bien connus. Ce sont des dispositifs de ce genre qui constituent le but de la présente invention. Certains avantages particuliers de l'invention sont les suivants : les dispositifs ne comportent aucun élément mobile ; ils peuvent être mis en marche ou arrêtés sans qu'il faille les vider préalablement des matières solides ; ils n'exigeant pas que les particules leur soient fournies sous pression ; ils n' exigent qu'une seule source d'entrainement ; ils peuvent être fabriqués entièrement en une seule matière rigide ; ils entraînent directement le produit verticalement au moyen de ce fluide. De façon générale, un dispositif selon l'invention d'entraînement et de transport de particules solides au moyen de fluides comprend une conduite de sortie dont l'extrémité inférieure est renflée et forme une calotte, et il est placé au-dessus d'un distributeur de gaz d'entraînement, la conduite étant sensiblement verticale. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention ; les figures 2a et 2b représentent en perspective deux formes de réalisation du dispositif de lafigure 1 ; et les figures 3a et 3D reprEsentent en perspective des variantes des dispositifs représentés sur les figures 2g et 2b. Lé dispositif~représenté sur la figure 1 comprend une conduite ou tube de sortie (a) qui est sensiblement vertical, c'est-à-dire qui fait avec la verticale un angle très petit par rapport à l'angle de talus du produit transporté. A son extrémité inférieure, cette conduite est renflée en formant une calotte (b) qui peut avoir une légère pente vers l'extérieur. La surface utile de cette calotte est celle de sa projection sur un plan horizontal. Le dispositif est placé au-dessus d'un distributeur du gaz d'entraînement. Ce distriZuteur peut être placé dans un caisson ou un récipient approprié contenant les particules du produit. En service, le gaz d'entraînement quitte le distributeur avec une vitesse et un débit suffisants pour fluidiser les particules, et la plus grande partie de ce gaz est emprisonnée sous la calotte et se dirige vers la conduite. Cette calotte est entourée de préference, mais non obligatoirement par un rebord circonférentiel (c) qui a pour but de contraindré le gaz qui se trouve au-dessous de la calotte a pénétrer dans la conduite. La hauteur utile de ce rebord est la distance verticale comprise entre la partie la plus élevée de son bord inférieur et de la partie la plus élevée du bord inférieur de la conduite.Le bord inférieur du rebord est de préférence sensiblement horizontal. circule avec une Lorsqu'lu pénetre dans I'extrémité inférieure de la conduite,le gaz/ vitesse suffisante pour continuer à y entraîner les particules. Le produit emporté peut être remplacé par un produit entrant à son tour dans la zone fluidisée du dessous de la calotte. On voit que lorsque le dispositif d'entraînement selon l'invention est correctement réalisé, le rapport des dimensions de la calotte et de la conduite est tel, que le gaz monte vers cette calotte avec la vitesse voulue pour fluidiser le produit et que sa vitesse de passage dans la conduite est suffisante pour y entraîner les particules. Le rebord n'a pas besoin d'avoir une grande hauteur utile et si l'on choisit la pente particulièrement appropriée,on peut combiner les rôles de la calotte et de ce rebord et supprimer en fait ce dernier. Idéalement, la hauteur de ce rebord devrait être égale au rapport entre l'aire de la section de passage de la conduite et le périmètre extérieur de celle-ci, pour que le gaz ait la vitesse qui convient pour entraîner les particules à leur entrée dans cette conduite. De même, la calotte devrait idéalement se prolonger vers le bas en pente à partir de la conduite afin de créer une même vitesse d'entraînement en tous points situés au-dessous d'elle. Cependant ces facteurs ne sont pas déterminants et des calottes horizontales ou même inclinées vers le haut peuvent fonctionner de façon satisfaisante.En fait, en fonction des besoins particuliers, l'emplacement réel d'une partie quelconque de la calotte peut être tres éloigné, par exemple de deux centimètres, de l'emplacement défini par les considérations ci-dessus. La hauteur du rebord n'a pas de limite définie, mais un rebord trop large peut avoir un effet nuisible sur l'entraînement des particules,et peut gêner le remplacement de ces dernières ou l'arrivée de nouvelles particules dans la zone de fluidisation située au-dessous de la calotte. Pour que le dispositif ait un rendement maximum, il est recommandable qu'il se conforme à un centimètre près à la forme idéale et que plus de 90 % et de préférence plus de 95 % du gaz qui sort du distributeur entre dans la conduite. On peut utiliser tout procédé pour obtenir ce dernier résultat. Un procédé particuliè- rement efficace consiste à maintenir une épaisseur considérable de produit particulaire au-dessus de la calotte et autour d'elle. Le terme "épaisseur considérable" désigne ici une épaisseur telle, que les particules qui se trouvent au-dessous de la calotte, ne peuvent plus être fluidisées par la pression du gaz. Toute épaisseur plus faible qui permettrait aux particules qui entourent cette calotte et se trouvent au-dessus d'être fluidisées permettrait à ce gaz de s'échapper inutilement et n'est donc pas desirable. Cependant il faut remarquer que ces coiniaentaires sont des tinés à informer sur les modalités d'utilisation à grand rendement du dispositif et ne doivent pas être considérés comme limitant ses possibilités d'application. En plan, la calotte peut avoir toute forme convenable, bien que l'on préfère souvent des formes circulaire ou polygonale (figures 2a et 2b). I1 est également usuel, mais pas obligatoire, de placer l'entrée de la conduite au milieu de cette calotte. Dans de nombreuses applications de la présente invention, on utilise des conduites à section à peu près circulaire ou carrée. Dans ce cas, elles peuvent être en partie obturées par des éléments profilés montés à leur intérieur ainsi qu'on l'a déjà proposé, afin d'améliorer certaines caractéristiques de fonctionnement. On peut obtenir les avantages intrinsèques du dispositif d'entraîne- ment décrit quel que soit le genre de conduite utilisé. Une forme particulière de réalisation de l'invention mérite d'etre mentionnée plus précisément. C'est un dispositif à section très allongée. Les figures 3a et 3b en montrent deux configurations possibles dont l'une (3a) est rectangulaire en plan. On choisit les dimensions de la calotte et la largeur de la conduite de manière à donner au gaz une vitesse qui provoque ainsi qu'on l'a décrit plus haut la fluidisation au-dessous de cette calotte et l'entraînement dans cette conduite. Dans la description, le terme "distributeur" désigne tout dispositif qui répartit le gaz dans la couche de particules en produisant un lit fluidisé. Les détails de réalisation de ce distributeur ne font pas partie de la présente invention. La conception de dispositifs conformes à l'invention est illustrée par les exemples ci-dessous, qui sont donnés uniquement à titre explicatif et ne doivent pas être considérés comme limitant l'invention. EXEMPLE 1 On forme une conduite verticale de transport haute de 2,40 mètres au moyen d'un tube d'acier d'un diamètre intérieur d'environ 50 mm, au milieu duquel est placé un tuyau d'acier fermé à son extrémité supérieure et ayant un diamètre intérieur d'environ 19 mm et un diamètre extérieur d'environ 27 mm. L'extrémité inférieure de cette conduite se termine / d' une calotte carrée de 280 mm constituée par une plaque d'acier épaisse d'environ 3 mm comportant un rebord circonférentiel d'environ 13 mm. Cette calotte est légèrement bombée et son milieu se trouve à environ 9 mm au-dessus du haut du rebord.Cet ensemble est posé au-dessus d'un distributeur carré d'environ 525 mm en céramique frittée, et on laisse un jour d'environ 12 mm entre le rebord et la face supérieure de ce distributeur qui est scellé au fond d'un caisson contenant du sable siliceux. De l'air comprimé est envoyé par ce distributeur. Lorsque le haut du lit de sable se trouve à 380 mm au-dessus dudit distributeur, de l'air comprimé à environ 1,08 bar à l'entrée a un débit d'environ 2,7 kg par minute et entraîne environ 20 kg de sable par minute. Lorsque le niveau de sable au-dessus du distributeur est abaissé à environ 125 mm, le débit de l'air comprimé à environ 1,04 bar se maintient à la valeur légèrement plus faible de 2,5 kg par minute. Cependant une grande partie de cet air n'est pas récupérée par la calotte et fluidise le sable du caisson. Dans ces conditions, 4,5 kg de sable seulement sont entraînés par minute. On a obtenu le même résultat en utilisant des gaz de combustion à environ 6000C au lieu de l'air. EXEMPLE 2 On réalise un dispositif du genre de celui des figures 3 au moyen de deux planches d'acier doux larges d'environ 900 mm, qui sont vissées l'une à l'autre avec interposition de cinq barrettesentretoises parallèles épaisses de 6,3 mm, ce qui donne 4 passages verticaux d'environ 205 x 63 mm de section et 1270 mm de hauteur. Les bords inférieurs des planches sont pliés de façon à constituer une calotte continue large de 390 mm, à rebord circonférentiel d'environ 13 mm. On monte ce dispositif en plaçant sa calotte à 500 mm au-dessus de la surface supérieure d'un distributeur composé d'un collecteur formé de cinq tubes à diamètre intérieur de 12,7 mm. Ces tubes sont disposés parallèlement sur toute la largeur de la calotte, leurs axes étant écartés d'environ 100 mm dans un plan horizontal. Des trous de 6,3 mm environ sont percés tous les 76 mm sous ces tuyaux. Lorsqu'on envoie dans le collecteur environ 3,35kg par minute d'air, il amène aux passages de sortie environ 12,5 kg par minute de sable venant d'un lit dont l'épaisseur au-dessus de la calotte est d'environ 200 mm. Dans ces conditions, la contrepression dans le collecteur est de 1,08 bar. I1 va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes modifications sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à entraîner et à transporter des produits en particules au moyen de fluides, caractérisé par le fait qu'il comprend une conduite de sortie dont l'extrémité inférieure est renflée et forme une calotte, et il est placé au-dessus d'un distributeur de gaz d'entraînement, cette conduite étant sensiblement verticale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la calotte s'abaisse en pente douce à partir de la conduite. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la calotte est entourée par un rebord circon férentiel. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le bord inférieur du rebord est sensiblement horizontal. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que la hauteur du rebord est égale au rapport entre l'aire de la section de passage de la conduite et la périphérie extérieure de celle-ci, de façon que le gaz ait la vitesse voulue pour entraîner les particules solides quand il entre dans cette conduite. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la calotte a une section circulaire ou polygonale. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la conduite a une section circulaire ou rectangulaire. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est très allongé horizontalement.