Brevet FR2173685A1 — publié le 19731012

La présente invention concerne les dispositifs d'alimentation pour matières pulvérulentes et se rapporte aux dispositifs pour l'admission des charges dans le brûleur d'un appareil de cristallisation. Le dispositif de l'invention peut être utilisé pour la croissance de monocristaux réfractaires suivant le procédé de Verneuil. On connait déjà un dispositif pour l'admission des charges dans le bruleur d'un appareil de cristallisation qui comporte une enceinte comportant un cylindre muni d'un fond en toile, qui est disposée au-dessus de l'appareil de cristallisation. Ce cylindre communique avec un dispositif d'alimentation en charges et comporte un mécanisme percuteur ou vibrateur. Le dispositif est également muni d'une tuyauterie pour l'admission du gaz combustible dans le bruleur de l'appareil de cristallisation. Au cours du fonctionnement de l'appareil l'action exercée par le mécanisme percuteur ou vibrateur sur le cylindre à fond en toile fait passer à travers le fond en toile les charges contenues dans ce cylindre qui arrivent ainsi dans le brûleur de l'appareil de cristallisation. Cependant le dispositif connu ne permet d'introduire les cHarges dans le brûleur que d'une façon discontinue, par portions isolées ce qui peut engendrer des défauts dans les cristaux en croissance. Dans ce dispositif connu la quantité de charges introduite dans le brûleur est fonction du taux de remplissage du cylindre ce qui complique la régulation du débit des charges admises dans le bruleur. En outre lorsqu'on fait agir sur le cylindre des forces percutantes ou vibratoires on compacte les charges dans le cylindre, ce qui réduit la capacité de ce dernier, compromet la pulvérulence des charges et provoque leurs éboulements. Le fond en toile du cylindre au cours de sa traversée par la charge est colma t ce qui réduit l'admission des charges dans le brûleur. Les parois de 14enceinte, du cylindre et les autres éléments qui viennent en contact avec les charges demandent à être rigoureusement polies afin de prévenir les dépôts des matières sur les parois provoquant des éboulements périodiques des charges. L'invention proposée vise à éliminer ces inconvénients. On s'est donc proposé de creer un dispositif pour sl a- mission des charges dans le brûleur d'un appareil e crstallIsa- ion qui permet d'admettre régulièrement ces charges, et qui supprime le compactage des charges ainsi que l'incidence du taux ae remplissage ae l'enceinte sur la quantité des charges admises. On résout le problème ainsi posé par le fait que dans le dispositif pour l'admission des charges dans le brûleur d'un appareil de cristallisation, comprenant une enceinte qui communique avec un dispositif d'alimentation des charges et est disposée au-dessus du brûleur de l'appareil de cristallisation, et également une tuyauterie pour l'admission du gaz combustible dans le brûleur, suivant l'invention, l'enceinte est munie d'une cloison horizontale poreuse destinée à la formation au-dessus d'elle'd'un lit fluidisé des charges et à diviser l'enceinte en deux parties, l'une inférieure qui communique par une canalisation avec la tuyauterie ser çant à admettre le gaz combustible au brûleur et l'autre superieure qui est réunie au dispositif d'alimentation précité pour l'admission des charges et communique avec le brûleur par 1'interme- diaire d'un tube vertical dont l'extrémité supérieure ouverte se trouve dans la zone d'entrainement des particules hors du lit fluidisé des charges. Il est avantageux de munir le dispositif d'un robinet a soupape régulateur pour répartir le débit du gaz entre la tuyauterie pour l'admission du gaz combustible et la canalisation pre- citée. I1 est avantageux de donner à la partie supérieure de l'enceinte la forme d'un cône qui va en se rétrécissant vers le haut. Pareil agencement permet d'assurer l'ammission régulière des charges dans l'appareil de cristallisation indépendamment du taux de remplissage par les charges de l'enceinte disposée audessus du brûleur. Le dispositif se prête facilement au réglage de la quan tité des charges admises dans le brûleur. Lorsque des robinets à soupape de régulation sont ins tallés sur un pupitre indépendant on peut contrôler 2 dont d'un loupe d'appareils de cristallIsation à partir d'un poste unique, autrement dit on assure à partir d'un seul poste la conduite d1un bloc industriel pour la croissance de cristaux constitube e 20 à 40 appareils de croissance. !invention est illustrée dans e qui suit par la des- it1on d un exemple ae son application avec références aux es- ins annexés parmi lesquels la Fig. 1 représente schématiquement un dispositif pour l'admission de charges dans le brûleur d'un appareil de cristallisation suivant l'invention ; la Fig. 2 est une version d'exécution du couvercle de la trémie d'un dispositif d'alimentation pour l'admission des charges. Le dispositif pour l'admission des charges dans le brûleur d'un appareil de cristallisation comprend une enceinte 1 (Fig. 1) divisée par une cloison poreuse horizontale 2 en deux parties, une partie inférieure 3 et une partie supérieure 4. La partie supérieure 4 de l'enceinte 1 communique avec un dispositif d'alimentation pour l'admission des charges dans ladite enceinte 1 qui comporte un conduit de charges 6 contenant une vis d'Archimède 7 et disposé au-dessous d'une trémie 5. La trémie 5 est obturée par un couvercle étanche 8 en matière élastique. La trémie 5 est équipée d'un dispositif "anti-voûtes", prévenant les accrochages et la formation à l'intérieur de ladite trémie de voûtes de charges qui compromettent le fonctionnement ininterrompu du dispositif d'alimentation.Ce dispositif "anti-voûtes" est constitué par une tige 9 montée dans le couvercle 8 de la trémie 5, et portant deux rubans souples 11 immobilises par des brides 10. La tige 9 est équipée d'un embout 12 en matière antifriction qui est en contact avec la vis d'Archimède 7. La tige 9 est réunie à une poignée 13 installée en dehors de la trémie 5 et destinée à signaler visuellement le fonctionnement du dispositif anti-voûtes. Le couvercle élastique étanche de la trémie 5 peut avoir une forme sphérique comme, par exemple, le couvercle 14 (Fig. 2) qui est constitué par une membrane déformable. Dans ce cas la poignée 13 peut etre utilisée pour dégager la tige 9 de la vis d'Archimède 7 (Fig. 1). La partie inférieure 3 de l'enceinte I comporte un fond 15 traversé par un tube vertical 16 qui sert à admettre les charges dans le brûleur 17 de l'appareil de cristallisation (non représenté sur la Fig.). L'extrémité supérieure du tube vertical 16 se trouve dans la partie supérieure 4 de l'enceinte 1 à une distance telle de la surface du lit fluidisé de la charge qui se forme au-dessus de la cloison poreuse 2 au cours du fonctionnement du dispositif que le tube assure une admission régulière des charges dans le brûleur 17 de appareil de cristallisation On choisit cette distance pour chaque type concret de charges compte tenu de la hauteur du tube vertical 15. En cas d'entraînement des particules des charges par frottement contre les parois de l'enceinte 1 la concentration en particules du gaz fluidiseur baisse au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la surface du lit fluidisé. Si la distance de l'extrémité supérieure du tube vertical 16 jusqu'au lit fluidisé dépasse 1,5 à 2 diamètres de la partie cylindrique de l'enceinte 1, la quantité des charges peut s' avérer insuffisante pour faire croître des cristaux d'un diamètre supérieur à 18 mm. I1 est impossible de pallier cet inconvénient en augmentant le débit du gaz, car il importe de disposer d'une quantité déterminée de gaz pour la cristallisation. Pour conserver une vitesse constante des particules des charges et afin de maintenir leur concentration dans les différentes sections de la zone d'entraînement des particules des charges, la partie supérieure de la capacité 1 a la forme d'un cône qui va en se retrecissant vers le haut. L'admission du gaz combustible dans le brûleur 17 de l'appareil de cristallisation s'effectue par une tuyauterie 18. La partie inférieure de l'enceinte 1 communique avec la tuyauterie 18 par une canalisation 19 à travers un rotamètre 20. Ce rotamètre 20 sert à contrôler de débit du gaz qui arrive dans la partie inférieure 3 de l'enceinte 1 pour créer un lit fluidisé dans 11 espace audessus de la cloison 2. On règle le débit global du gaz combustible au moyen du robinet à soupape 21 tandis qu'un robinet à soupape 22 permet de distribuer la quantité de gaz, par la tuyauterie 18 dans le bru- leur 17 et par la canalisation 19 dans la partie inférieure 3 de l'enceinte 1. Le dispositif pour l'admission des charges dans le brûleur d'un appareil de cristallisation fonctionne de la manière suivante. Les charges venant de la trémie 5 sont entraînées par la vis d'Archimède 7 dans la partie supérieure 4 de l'enceinte 1. Une fois atteint le niveau de charges requis dans cette partie supérieure 4 de enceinte 1 on ouvre par le robinet à soupape 21 11 ar- rivée du gaz combustible. Une partie du gaz arrive par la tuyauterie 18 dans le brûleur 17 de l'appareil de cristallisation alors que l'autre partie de gaz passe par la canalisation 19 dans la partie inférieure 3 de l'enceinte 1. Ce gaz traverse la cloison poreuse 2 et fait passer les charges contenues dans la partie supérieure 4 de ladite enceinte 1 à l'état fluidisé. Les particules de charges sont entraînées par l'écoulement gazeux dans le tube vertical 16 et en sortent dans le brûleur 17.Au cours de la croissance des cristaux il importe de régler le débit des charges qui arrivent dans la zone de cristallisation. Le débit des charges est réglé au moyen du robinet à soupape 22, par variation du débit du gaz arrivant à la partie inférieure de l'enceinte 3. Toutefois, pour poursuivre la cristallisation il est indispensable de maintenir le régime d'écoulement des gaz à un niveau constant. On y parvient au moyen d'un système de répartition des gaz par deux canaux: par la tuyauterie 18 et par la canalisation 19. Ainsi, lorsque le débit du gaz arrivant au brûleur par la canalisation 19 et par le tube vertical 16 augmente, le débit du gaz arrivant directement au brûleur 17 par la tuyauterie 18 diminue automatiquement. Pour régulariser l'admission des charges au brûleur 17 de l'appareil de cristallisation on admet en continu dans la partie supérieure 4 de 11 enceinte 1 au moyen de la vis d'Archimede 7 des charges dont la quantité doit être égale à celle de la charge entraînée hors du lit fluidisé. L'uniformité d'admission des charges par la vis d'Archimède 7 est obtenue grâce au dispositif antivoûtes dont la tige 9 effectue au cours de la rotation de la vis d'Archimède 7 un mouvement composé dans l'espace à trois dimensions, les rubans flexibles 11 provoquant l'éboulement des voûtes qui se forment éventuellement dans la trémie 5. La trémie 5 a une capacité suffisante pour assurer avec une seule charge de 7 à 10 opérations de cristallisation. L'utilisation du dispositif de l'invention permet de faire croître des cristaux dont la longueur n'est pas limitée par la capacité du dispositif servant à l'admission des charges car il est possible de charger la trémie 5 au cours du fonctionnement de l'appareil de cristallisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'admission des charges dans le brûleur d'un appareil de cristallisation, comportant une enceinte, communiquant avec un dispositif d'alimentation en charges et disposée au-dessus du brûleur de l'appareil de cristallisation, ainsi qu'une tuyauterie pour l'arrivée du gaz combustible dans le brûleur caractérisé en ce que l'enceinte comporte une cloison poreuse horizontale destinée à la formation au-dessus d'elle d'un lit fluidisé des charges et à diviser l'enceinte en deux parties, une partie inférieure communiquant par une canalisation avec la tuyauterie servant à admettre le gaz combustible dans le brûleur, une partie supérieure reliee au dispositif d'alimentation précité pour l'admission des charges et communiquant avec le brûleur par un tube vertical dont l'extrémité supérieure ouverte est dans la zone d'entraînement des particules hors du lit fluidisé des charges. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un robinet à soupape destiné à répartir le débit du gaz entre la tuyauterie pour l'admission du gaz et la canalisation précitée. 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, carac térisé en ce que la partie supérieure de l'enceinte a la forme d'un cône allant en se rétrécissant vers le haut.