Brevet FR2108157A1 — publié le 19720519

La pr8sente invention est relative à un dispositif permettant d'assurer le transfert d'une certaine masse d'un matériau qu'il dose, d'une première dans une deuxième enceinte, aucune impureté ne devant de surplus pénétrer dans cette deuxième enceinte. A titre d'exposé non limitatif du cadre de l'invention, on pré- cise ci-après une application souhaite qui est le transfert de billes ou de galets- entre deux enceintes chaudes, maintenues è des pressions notablement différentes l'une de l'autre. Ces billes ou ces galets sont réalisés en des matériaux réfrac- taires et sont généralement chauffés dans une première enceinte par une source de chaleur fossile, ou autre. Lesdits galets ou billes passent ensuite dans une deuxième enceinte, où, étant balayés par un courant gazeux froid ou préchauffé, ils cèdent celui-ci, par convection et conduction, les calories empruntées dans la première enceinte chauffante en éleuant de manière importante la température dudit gaz. La première enceinte est dite "d gaz chauffants, la seconde "à gaz chauffés". Pour diverses raisons, il peut être souhaitable que dans enceinte chauffante la pression des gaz chauffants ne soit supérieure que d'une faible fraction à la pression atmosphérique (trente pour cent de plus environ), alors que dans la seconde enceinte, le gaz à chauffer doit être porté à une pression de plusieurs bars (cinq bars par exemple). Il parait évident, d'une part que ce transfert doit se faire par un passage thermiquement isolé, que d'autre Fcrt des sas intermédiaires doivent assurer l'étanchéité rigoureuse entre les deux enceintes (gaz parfois différents et pression différentielle élevée). Enfin, les parois dudit passage doivent résister à l'érosion due aux frottements des billes durant leurs parcours. Par ailleurs le déplacement des billes de la première à la seconde enceinte se faisant, pour des raisons de commodité évidentes par gravité, il est impératif de doser leur descente par un distributeur convenable sous peine de rendre impossible le- fonctionnement des sas. C'est notamment pour donner des solutions au problème posé, que l'invention propose un nouveau dispositif de transfert. L'invention a donc pour objet un dispositif étanche de transfert dosé d'une masse d'un matériau donné d'une premiÈre enceinte dans une deuxième enceinte, dont la pression est supérieure à celle de la première enceinte, c dispositif comportant un corps conformé en un conduit interne de la masse de matériau à transférer, cependant que sur ledit corps est interposé au moins un organe d'étanchéité et que lendit corps est raccordé par ses extrémités aux première et deuxième enceintes. Un organe de dosage est disposé sur le conduit en aval du raccordement du corps du dispositif à la première enceinte, cependant qu'un premier organdi d'étanchéité est disposé de manière connue en soi, sur 1e conduit en aval de l'organe de dosage, et qu'un deuxième organe d'étanchéité est disposé sur le conduit en aval du premier organe d'étanchéité. Les volumes délimités respectivement, d'une part, par l'organe de dosage, le premier organe d'étanchéité en position fermée et le corps du dispositif, d'autre part, par les premier et deuxi--ìe organes d'étanchéité en position fermée et le corps du dispositif, constituent deux sas de transfert distincts. L'organe de dosage est préférentiellement constitué par un tambour monté à rotation autour d'un axe sensiblement horizontal, cependant qu'un orifice traversant est ménagé dans une paroi du tambour et est susceptible d'être disposé en regard des parties amont et aval du conduit interne par rapport au tambour. Par ailleurs, un espèce est avantageusement ménagé entre chaque tranche extrême du tambour et le corps du dispositif et il est raccordé à une source de gaz comprimé sous une pression supérieure à celle de la prier mière enceinte. De plus, l'un au moins des premier et deuxième organes d'étan chéi est constitué par un disque-, @@@@ dans une chambre disposée sur le conduit interne, et solidaire du corps du dispositif par au moins un élément d'appui, cependant qu'un passage est ménagé entre le disque et les parois délimitant la chambre et est obturable au moyen d'une cpurpnne d'étant chéité mobile. La face supérieure du disque est préférentiellement inclinée sur l'horizontale et est constituée, par exemple, par une surface conique, la base de cette surface conique étant située en aval du sommet de ladite surface par rapport à l'organe de dosage. En outre, l'un au moins des premier et deuxième organes d'étanchéité est avantageusement muni d'un dispositif de commande extérieur au corps du dispositif de transfert, Quand le matériau à transférer possède une température élevée, le corps du dispositif, l'organe de dosage et les premier et deuxième organes d'étanchéité sont chacun réalisés en un élément composite d'une structure en matériau réfractaire armée par des brides métalliques, qui sont mises, de préférence, en communication avec un circuit de réfrigération. L'invention sera mieux comprise et des caractéristiques secondaires ainsi que leurs avantages, apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif de transfert conforme à l'invention - la figure 2 est une vue partielle en coupe suivant II-II de la figure 1, - la figure 3 est une coupe d'un détail agrandi de la figure 1. Le dispositif de transfert est interposé entre une première enceinte 1 et une deuxième enceinte 2. Les enceintes 1 et 2 contiennent des gaz comprimés, la pression du gaz de l'enceinte 2 étant supérieure à celle du gaz de l'enceinte 1. On notera également que l'enceinte 1 est disposée au-dessus et sensiblement à l'aplomb de l'enceinte 2. Enfin ces deux enceintes sont raccordées par un conduit interne 3. Un - cr--n- de dosage est disposé sur le conduit 3 en aval de l'enceinte supérieure 1. Il est constitué par un tambour 4 monté a rotation dans Jes paliers 5, par un axe 6 sensiblement horizontal-. Un orifice-7 traverse la paroi du tambour 4 et est disposé pour mettre en communication le volume interne 8 du tambour, respectivement avec l'enceinte supérieure 1 et avec la partie 9 du conduit 3, située immédiatement en aval du-tambour4. La partie 9 du conduit-est valsée à sa partie inférieure, en une chambre 10, dans laquelle un disque 11 est disposé et est en appui sur les parois de cette chambre 10 par, en ltespèce, trois appuis 12 espacés angulairement de cent vingt degrés d'arc. La face supérieure lla de ce disque 11 est conique, le sommet du cône étant situé à un niveau supérieur à la base dudit cône.La lisière inférieure13 d'une couronne d'étanchéité 14 est succeptible d'être en appui étanche sur cette face lIa. La couronne d'étanchéité 14 est montée à coulissement axi & sur le corps 15 du conduit 3, coulissement étanche par interposition d'un joint I4a. Des vérins de commande 16 sont disposés à l'extérieur du corps 15 et sont attelés entre ledit corps 15 et ladite couronne 14. Un second organe d'étanchéité, analogue au précédent, est disposé sur le consuit 3, dans unr chambre 17. Il est notamment constitué par un disque 18 à face supérieure 19 conique et par une couronne d'étanchéité 20 actionnée par les vérins 21. Un sas intermédiaire 22, susceptible d'être étanche, est donc constitué entre les disques 11 et 18. On notera que l'ensemble du conduit 3 est, dans l'exemple de réalisation représenté, constitué par une structure composite n matériau réfractaire 23, renforcé par des brides métallique 24. De plus, le corps 15 du conduit 3 est entouré par une enveloppe étanche 25, qui délimite avec ledit corps 15 un espace interne 26. De la même manière, les diques 11 et 18, la couronne d'étanchéité 14, et le tambour 4, comportent une structure composite semblable, constituée par le matériau réfractaire 23, renforcé par des brides métalliques 24. On remarquera que ces différents organes sont évidés, les évidements constituant une partie de l'espace interne 26, cependant que les brides métalliques 24 aboutissent audit espace interne 26.On précisera alors que l'espace mterne 26 est raccordé à un circuit de réfrigération, à un circuit d'eau par exemple. Enfin, on indiquera qu'entre chaque tranche extrême 27 du tambour 4 et les parois internes 28 du corps 15, un espace 29 est ménagé et est raccordé à une alimentation 30 en un gaz sous une pression supérieure à celle du gaz de l'enceinte supérieure 1. Le matériau à transférer de l'enceinte supérieure 1 dans l'enceinte inférieure 2 est, en I'espéce, constitué par des billes 31 à température élevée. Le fonctionnement du dispositif, qui vient d'être décrit, va être donné ci-après. Il s'agit, dans tous les cas, d'effectuer le transfert des billes 31, contenues dans l'enceinte supérieure 1, dans l'enceinte inférieure 2, ceci en évitant toute entrée d'impuretés dans l'enceinte inférieure 2, afin que ne soit pas souillé l? gaz pur qui transite dans cette enceinte inférieure 2 an traversant le lit des billes 31 qui y ont été introduites. On peut, bien entendu faire traverser le lit des billes introduites dans l'enceinte inférieure 1 r le ga afin de réchauffer celui-ci au contact desdites billes, préalarlement chauffées dans l'enceinte supérieure 1.Mais on peut envisager toute autre application, comme, par exemple, la réfrigération du gaz sur des billes préalablement refroidies, ou encore une modification de la composition chimique dudit gaz par réaction sur des billes de nature chimique donnée. Quoi qu'il en soit, les billes 31 contenues dans. l'enceinte supérieure 1 pénètrent dans le tambour 4, quand l'orifice 7 est disposé en regard de la partie amont du conduit 3. Le tambour 4 est entraîné en rotation, et, quand il a suffisamment tourné, les billes 31 contenues dans l'enceinte 1 ne se déversent plus dans ledit tambour 4. Par contre, les billes 31 qui ont pénétré dans ce tambour 4 tombent, après une certaine rotation, dans la partie 9 du conduit 3. Elles s'accumulent sur la face supérieure lla du disque 11, la couronne d'étanchéité 14 étant, dans un premier temps, abaissée de manière étanche sur le disque 11. Quand la couronne d'étanchéité 14 est levee, les billes 31 contenues dans la partie 9 du conduit 3 se déversent dans le sas 22. Mais on remarquera que ledit sas 22 ayant été en communication, lors d'un cycle de transfert précédent, avec l'enceinte inférieure 2, la pression régnant dans ce sas est supérieure à celle régnant en amont. De la sorte, les impuretés, qui auraient éventuellement tendance à être entraînées par les billes 31, sont maintenues dans la partie 9 du conduit 3, pour, à la prochaine présentation de l'orifice 7 du tambour 4 en regard ce la partie 9, être refoulées dans le tambour 4. La couronne d'étanchéité 14 est de nollveau abaissée, puis la couronne d'étanchéité 20 est levée pour livrer passage aux billes -31 et en permettre l'introduction dans l'enceinte inférieure 2. On a pu noter que le transfert s'est opéré de manière telle que, seules, les billes 31, exemptes d'impuretés, ont pu pénétrer dans l'enceinte inférieure 2. On aura également remarqué que le rideau de gaz comprimé, qui est établi dans l'espace 29, assure le refoulement des impuretés qui auraient éventuellement eu tendance à pénétrer dans cet espace 29. De manière évidente, on a également noté que les charges de billes 31 en cours de transfert sont dosées par la capacité du tambour 4 et sa vitesse de rotation, ce qui permet l'obtention d'une bonne régularité de fonctionnement, Enfin la structure composite en matériau réfractaire 23 armé par des brides métalliques 24, permet d'obtenir, dans le cas du transfert de billes 31 à température très élevée, une résistance mécanique totale satisfaisante, mais aussi, par réfrigération des différents organes, une longévité exception nelle. incidemment, on notera qu'il est favorable à l'obtention d'une bonne efficacité de la réfrigération, que les brides aient été choisies métalliques, la conduction calorifique de ces derniers éléments étant évidemment bonne. L'invention n'est pas limitée à la réalisation qui vient d'être décrite, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées, sans sortir de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 10) Dispositif étanche de transfert dosé d'une masse d'un matériau donné d'une première enceinte dans une deuxième enceinte, dont la pression est supérieure å celle de la première enceinte, ce dispositif comportant un corps conformé en un conduit interne de la masse de matériau à transférer, cependant que sur ledit corps est inte-oosé au moins un organe d'étanchéité et que ledit corps est raccordé par ses extrémités aux première et deuxième enceintes, caractérisé en ce qu'un organe de dosage est disposé sur le conduit en aval du raccordement du romps du dispositif à la première enceinte, en ce qu'un premier organe d'étanchéité est disposé, de manière connue en soi, sur le conduit en aval de l'organe de dosage, et en ce qu'un deuxième organe d'étan- chéité est disposé sur le conduit en aval du premier organe d'étanchéité, cependant que les volumes délimités respectivement, d'une part, par l'organe de dosage, le premier organe d'étanchéité en position fermée et le corps du dispositif, d'autre part, par les premier et deuxième organes d'étanchéité en position fermée et le corps du dispositif, constituent deux sas de transfert distincts. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de dosage est constitué par un tambour monté à rotation autour d'un axe sensiblement horizontal, cependant qu'un orifice traversant est ménagé dans une paroi du tambour et est susceptible d'être disposé en regard des parties amont et aval dudit conduit interne par rapport au tambour. 30)Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un espace est ménagé entre chaque tranche extrême du tambour et le corps du dispositif et est raccordé à une source de gaz comprimé sous une pression supérieure à celle de la première enceinte. 40) Dispositif selon ''une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des premier et deuxième organes d'étanchéité est constitué par un disque, prévu dans une chambre disposée sur le conduit interne, et solidaire du corps du dispositif par au moins un élément d'appui, cependant qu'un passage est ménagé entre le d-isque et les parois délimitant la chambre et est obturable au moyen d'une couronne d'étanchéité mobile. 5 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face supérieure du disque est inclinée sur l'horizontale. -6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la face supérieure du disque est constituée par une surface conique, la base de cette surface conique étant située en aval du sommet de ladite surface par rapport à l'organe de dosage. 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en outre, l'un au moins des premier et deuxième organes d'étanchéité est muni d'un dispositif de commande extérieur au corps du dispositif de transfert. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau donné à transférer possédant une température élevée, le corps du dispositif, l'organe de dosage et les premier et deuxième organes d'étanchéité sont chacun réalisés an un élément composite d'une structure en matériau réfractaire ermée par des brides métalliques. 90) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les brides métalliques sont mince en communication avec un circuit de réfrigération.