Brevet FR2175517A1 — publié le 19731026

La présente invention concerne un appareil malaxeur-prégranulateur vertical utilisé notamment pour la prégranulation de produits chimiques pulvérulents tels que hyperphosphates, mélanges hyperphosphates-potasses, Scories Thomas, mélanges Scories Thomas-hyperphosphates, Scories Thomas hyperpotassiques etc... ou produits pulvérulents rentrant dans la fabrication des céramiques, lessives etc.0. On entend par prégranulation, ltétape de formation de petites particules ou prégranulés i partir de produit pulvérulent, précédant ltétape de granulation définitive proprement dite réalisée sur un granulateur de type usuel, par exemple un plateau granulateur. Dans les procédés connus, la matière pulvérulente contenant ou étant additionnée d'un sel soluble tel que Nacl, Kcl, Mg(c1)2 (NH4)2 SO4, Ca(NO3)2 ... est malaxée en présence d'eau et de vapeur de façon à obtenir une humidification et une agglomération du produit. Ce malaxage a lieu dans un appareil malaxeur ou mélangeur de type usuel par exemple un malaxeur à deux arbres rotatifs conjugués en rotation avec admission de vapeur dans le fond inférieur et pulvérisation d'eau au-dessus des arbres rotatifs. L'expérience a montré que la prégranulation décrite comme cidessus dans un prégranulateur vertical rencontre de grosses difficultés car la cuve de l'appareil s'engorge très rapidement en raison de la formation de crottes qui durcissent très vite sur ses parois intérieures. I1 est donc impératif d'éviter leur formation, car ces crottes, en l'absence de tout système pour les supprimer, bloqueraient l'appareil en quelques secondes. Certains constructeurs ont résolu ce problème en injectant à travers la paroi de la cuve, de l'air comprimé à des intervalles plus ou moins rapprochés sans toutefois obtenir un résultat très satisfaisant. D'autres constructeurs ont envisagé des cuves souples en matière plastique polypropylène, nylon etc... qui permet leur déformation mécanique, par exemple par l'action de pistons hydrauliques ou pneumatiques déformant à intervalles réguliers la cuve cylindrique. Toutefois, m8me avec des constructions de ce type, les croûtes formées se ddtachent des parois par lourds paquets de produit ce qui bien entendu nuit au bon déroulement des étapes successives de prégronulation et granulation. L'invention vise à pallier les inconvénients précités en proposant un appareil malaxeur-prégranulateur de construction simple de fonctionnement fiable et adaptable aux besoins les plus divers, pour lequel la paroi interne de la cuve est rabotée de façon continue sur toute sa hauteur. A cet effet, l'appareil conforme à l'invention, do type ayant au moins une admission d'air et un organe malaxeur rotatif est caractérisé en ce qu'il comporte : deux tronçons tubulaires coaxiaux verticaux fixes, un premier tronçon dit tronçon d'alimentation au-dessus d'un second tronçon dit tronçon de malaxage respectivement ; un arbre rotatif s'étendant coaxialement dans lesdits tronçons et entraînant dans ledit premier tronçon une vis hélicot- dale d'alimentation et dans ledit second tronçon, ledit organe malaxeur ; un moyen racleur rotatif en forme de cage d'écureuil s' étendant coaxialement dans ledit second tronçon autour dudit organe malaxeur et ayant des éléments de râclage disposés au vo is ina- ge de la paroi intérieure dudit second tronçon, un intervalle annulaire étant ménagé entre les deux tronçons précités et adapté à permettre le montage et/ou l'entratnement en rotation dudit moyen râcleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit organe malaxeur est constitué par une série de pales sensiblement radiales reliées à une série de pieds de pales répartis le long de 1' arbre rotatif précité dans ledit second tronçon. Les éléments de raclage précités sont constitués par des lames réparties suivant des génératrices dudit moyen racleur et portant sur chacune d'elles une série de couteaux râcleurs adaptés à râ- cler la paroi interne dudit second tronçon. Selon encore une autre caractéristique de l'invention ledit moyen râcleur comporte des brides d'extrémité annulaires, supérieure et inférieure respectivement, entretoisées par lesdites lames de raclage, et chacune desdites brides comportant avantageusement, extérieurement audit second tronçon une série de galets de centrage et de galets de roulement répartis à la périphérie desdites brides et adaptés à se déplacer respectivement sur la paroi externe dudit second tronçon et sur une piste annulaire ménagée à cet effet sur ladite paroi externe. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation avec parties en coupe de l'appareil malaxeur-prégranulateur conforme à l'invention la figure 2 est une coupe transversale, à plus grande échelle, de appareil représenté à la figure I, suivant la ligne II-II de cette figure la figure 3 est une coupe verticale partielle, à plus petite échelle de l'appareil suivant une variante de l'invention la figure 4 est une vue schématique de l'ensemble d'une installation de granulation dans laquelle a été incorporée l'appareil objet de l'invention. En se reportant aux dessins annexés et plus particulièrement à la figurez, l'appareil prégranulateur vertical désigné généralement par le chiffre de référence 1, comporte un bâti 2 sensib'ement en forme de cloche à l'intérieur duquel les éléments essentiels sont deux cuves 3 et 4 respectivement constituées par deux tron çons tubulaires coaxiaux. La première cuve 3 est une cuve d'ali- mentation et la seconde cuve 4 une cuve de malaxage. Ces cuves 3 et 4 sont choisies en un matériau résistant rigide et sont montées fixes sur le bâti 2 par des moyens appropriés classiques 5 et 6 respectivement. La cuve 3 est ouverte à sa partie supérieure suivant un orifice circulaire central de façon à permettre le passage d'un arbre central 7 traversant axialement la cuve 3 et la cuve 4 successivement. Dans la paroi latérale de la cuve 3 débouche un conduit d'arrivée 14 et une série de gicleurs 15 orientés obliquement vers la partie basse de l'appareil. Les deux cuves 3 et 4 sont indépendantes et délimitent entre elles un espace annulaire 8. Dans la cuve 3, l'arbre central 7 porte une vis hélicotdale d'alimentation 9 montée sur un panneau 10 assemblé par boulonnerie et serré autour de l'arbre central 7. Dans la seconde cuve, et le long de l'arbre central-7 sont réparties un jeu de pales ll sensiblement radiales liées par groupes de plusieurs pales llA, 11B, llC, llD à une série de pieds 12 assemblés sur l'arbre 7 et espacés les uns des autres suivant des-intervalles successifs réguliers 13. le premier élément supérieur du jeu ne comporte que deux pales llÂ ; tandis que les éléments suivants comportent quatre pales 11B, llC, llD respectivement. L'arbre 7 est monté rotatif et commandé de façon classique par un moto-rducteur 16. A l'intérieur de la cu4je'st installé un moyen râcleur indi qué généralement en 18 se présentant sous la forme d'une cage d' écureuil. Le moyen râcleur 18 comporte deux brides annulaires d' extrémité supérieure et inférieure 19 et 20 respectivement entretoisées par une série de lames 17 de bâclage. la bride 20 est en fait constituée d'une collerette déflectrice 21 montée sur un disque 22 sous-åacent. la collerette 21 est reliée à la bride supérieure 19 par trois lames verticales 17 centrées sur l'axe central de l'arbre 7 et disposées au voisinage de la paroi interne de la cuve 4. L'ensemble du moyen râcleur 18 est monté rotatif à l'intérieur de la cuve 4 dans le même sens de rotation que l'arbre 7. A cet effet une couronne dentée 23 se trouve fixée sur la face supérieure de la bride 19 et cette couronne 23 est centrée par rapport à l'axe vertical de la cuve 4 et entratnée en rotation par une transmission par chaînes globalement indiquée en 28 à partir d'un moto-réducteur 29 dont l'arbre secondaire est équipé d'un pignon à chaînes. En outre, un système de tension de la channe sur son brin mou est prévu sous forme d'un galopin 30 ; la tension étant obtenue par l'action d'un report de compression. En vue de son entratnement en rotation la bride 19 est supportée par cinq galets 24 montés roulant sur une piste annulaire horizontale 25 extérieure à la cuve 4. La bride 19 est encore munie de cinq galets 26 de centrage montés roulant sur une piste annulaire verticale 27 sur la paroi externe de la cuve 4. De la même manière, le disque sous-jacent 22 de la bride inférieure 20 comporte une série de galets 31 de centrage montés roulant sur une piste annulaire verticale 32 rapportée à la périphérie externe de la cuve partie basse de la cuve 4. les lames 17 de râclage sont des lames porte-outils verticales équidistantes au nombre de trois dans l'exemple représenté à la figure 2 des dessins annexés, et portant sur toute leur longueur utile des couteaux râcleurs 33 avec pastilles en carbure de tungstène, tel que outils pour rabot, s'étendant à proximité de la paroi interne de la cuve 4 (figure 2). Et rotation, ces lames 17 engendrent une surface cylindrique coaxiale. A la périphérie de la cuve 4 sont prévues plusieurs portes de visite 34 à ouverture rapide. En variante, l'invention propose, pour resister à un effort important, à la torsion sur la fixation des laies porte-.utils 17, un double entraînement du moyen râcleur 18 à savoir à sa partie supérieure d'une part et à sa partie inférieure d'autre part. Dans un tel mode de réalisation représenté à la figure 3, les divers éléments d'entraînement de la bride 19 à partir du motoréducteur 29 restant inchangés, au disque sous-åacent 22 de la bride 20 est fixée une couronne dentée 23' coopérant avec une transmission par chatoies 28' un galopin de tension 30' et une pignonnerie 35 appropriée pour établir l'entratnement simultané de de la bride 20 et de la bride 19, soit un double entraînement de l'ensemble râcleur 18, à partir du même moto-réducteur 29. les éléments 23', 28' et 30' de la figure 3 sont analogues aux éléments homologues 23, 28 et 30 respectivement décrits ci-dessus, L'appareil malaxeur l qui vient d'être décrit est avantageusement incorporé dans une installation de prégranulation (figure 4) comportant successivement : une bande doseuse A l'appareil malaxeur-prégranulateur 1, un circuit B d'arrivée d'eau et de vapeur d'eau, un plateau granulateur C et un séchoir rotatif D. Les divers appareils A, B, C, D étant connus, il n'y a pas lieu d'en donner ici les détails de construction. Le fonctionnement d'une telle installation est le suivant L'arbre central 7 tournant à une vitesse comprise entre 1000 et 3000 t/mn, le produit à granuler tel que hyperphosphates, Scories Thomas etc... est introduit dans le conduit 14 à la sortie de la bande doseuse A, et dirigé sous forme de jet, contre la vis d' alimentation 9 de la cuve 3 tandis qu'il est mouillé par les gicleurs 15. Le produit mouillé est convoyé vers la cuve 4 et vient au contact du premier groupe à deux pales llA qui projette le produit à une vitesse généralement comprise entre 20 et 30 m/sec. en direction de la sortie de l'appareil 1. Lorsque le produit quitte les pales llA, il se trouve entratné en un mouvement giratoire autour de l'arbre central 7 et s'approche de la périphérie interne de la cuve tout en tombant en direction de la sortie de l'appareil 1. L'ensemble râcleur 18 tournant dans le même sens que l'arbre central 7, les couteaux 33 ôtent de façon continue et efficace l'agglomérat se formant sur la face intérieure de la cuve 4, en projetant le produit vers le centre de la cuve 4.Ensuite, le produit tombe sur le second groupe à quatre pales 11B et est renvoyé en majeure partie, par celles-ci, vers le haut mais est sollicité sous l'action de la gravité etde la pression statique et dynamique de produit mais venant du haut, en di rection de la sortie de l'appareil, c'est-à-dire sur le troisième groupe à quatre pales llC. L'effet décrit ci-dessus se reproduit à nouveau sur les pales llD et finalement le produit prégranulé sort de l'appareil 1 pour tomber dans une trémie d'alimentation du granulateur à plateau C, (figure 4). A la sortie du granulateur C le produit est séché en D. Le temps de séjour du produit dans l'appareil 1 et son débit dépendent du nombre de pales montées en direction transport et contre-transport, de la vitesse de rotation des pales, de la densité apparente et de la finesse du produit à granuler. Des expériences ont montré que pour obtenir un fonctionnement optimal de l'appareil le débit doit être réglé de façon à ce que le degré de remplissage de la cuve soit au minimum d'environ 50 ss de son volume net. Avec les vitesses de l'arbre 7 qui ont été indiquées plus haut, on obtient généralement 90 % de prégranulation entre 0;8 et 2 m/m. La granulométrie du produit final peut être influencée par l'installation d'un moto-variateur de vitesse dans le système d'entratnement de l'appareil. Si ce produit arrivant en 14 est constitué par un mélange plus ou moine homogène de pulvérulent à granuler et de fines particules de recyclage provenant de tamis, de cyclones, de filtres, etc... la vis d'alimentation 9 joue en partie le r81e de vis mélangeuse. Etant donné que la vis 3 ne peut être munie d'un système de décolmatage, la force centrifuge à laquelle est soumise le produit mouillé sur cette vis en rotation doit être suffisante pour garantir le décolmatage. Ceci est possible à condition que le produit ne soit ni trop mouillé ni trop collant. A ce propos, si cette étape de prégranulation exige un apport d'eau trop important, les gicleurs 15 ne doivent pas être montés à la hauteur de la vis d'alimentation 9, mais plus bas, par exemple, à l'entrée de la cuve 4 de l'appareil, au-dessus des pales llA. Il convient de noter que puisque la vis 9 est montée sur un fourreau 10 assemblé et serré par boulons sur l'arbre 7, ce dernier est convenablement protégé contre l'action abrasive des produits pulvérulents. Bien entendu la présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus mais englobe toute variante d'exécution. Par exemple, dans le cas d'un double entraînement en rotation des brides 19 et 20 comme décrit en référence à la variante représentée à la figure 3, on conçoit aisément que la commande en rotation des deux brides 19 et 20 au lieu d'être exercée par un seul moto-réducteur 29 pourra se faire à partir de deux motoréducteurs synchrones, chacun deux étant associé à une bride. REVENDICATIONS 1. Appareil malaxeur, notamment pour prégranulation, du type ayant au moins une admission de liquide et un organe malaxeur rotatif, caractérisé en ce qu'il comporte : deux tronçons tubulaires coaxiaux verticaux fixes, un premier tronçon dit tronçon d'alimentation au-dessus d'un second tronçon dit tronçon de malaxage respectivement ; un arbre rotatif s'étendant coaxialement dans lesdits tronçons et entratnant dans ledit premier tronçon une vis hélicoSdale d'alimentation et dans ledit second tronçon, ledit organe malaxeur ; un moyen râcleur rotatif en forme de cage d'écureuil s'étendant coaxialement dans ledit second tronçon autour dudit organe malaxeur et ayant des éléments de raclage disposés au voisinage de la paroi intérieure dudit second tronçon, un intervalle annulaire étant ménagé entre les deux tronçons précités et adapté à permettre le montage et/ou l'entratnement en rotation dudit moyen râcleur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe malaxeur est constitué par une série de pales sensiblement radiales liées à une série de pieds de pales répartis le long de l'arbre rotatif précité dans ledit second tronçon. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments de raclage sont constitués par des lames réparties suivant des génératrices dudit moyen râcleur et portant sur chacune d'elles une série de cou teauxracleurs adaptés à racler la paroi interne dudit second tronçon0 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen râcleur comporte des brides d'extrémité annulaires, supérieure et inférieure respectivement, entretoisées par lesdites lames de raclage. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune desdites brides comporte, extérieurement audit second tronçon une série de galets de centrage et de galets de roulement répartis à la périphérie desdites brides et adaptés à se déplacer respectivement sur la paroi externe dudit second tronçon et sur une piste annulaire ménagée à cet effet sur ladite paroi externe0 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à ladite bride supérieure est associée une couronne dentée coaxiale coopérant avec une transmission par chatoies et commandées par un moto-réducteur pour l'entratnement en rotation dudit moyen râcleur. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu a chacune desdites brides précitées est associée respectivement une couronne dentée coaxiale coopérant avec une transmission par chatnes, les deux couronnes étant commandées, par un moto-réducteur commun pour I'entrafnemen-t en rotation dudit moyen râcleur. 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'à ladite bride inférieure est associée une couronne dentée coaxiale et en ce que les deux brides précitées sont entratnées par des moyens de commande indépendants synchrones pour l'entratnement en rotation dudit moyen racleur. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rotation dudit moyen râcleur est effectué dans le même sens que la rotation de l'arbre central. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier tronçon comprend une tubulure d'arrivée de produit à traiter et au moins un gicleur d'eau ou de vapeur d'eau. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits gicleurs débouchent latéralement dans ledit premier tron çon. 12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits gicleurs sont montés dans la zone comprise entre ladite vis d'alimentation et ledit organe malaxeur. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6, 7, 8, caractérisé en ce que le ou lesdits moteurs d'entratnement dudit moyen râcleur ainsi que le moteur d'entratnement de l'arbre central sont prévus extérieurement au bâti de l'appareil. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à la périphérie dudit second tronçon sont prévue des portes d'accès.