Brevet FR2285558A1 — publié le 19760416

La présente invention a pour objet l'amélioration des dispositifs destinés à transférer des produits pulvérulents, granulaires, pâteux ou liquides entre deux enceintes se trouvant éventuellement sous des atmosphères différentes ou des pressions différentes en conservant l'isole- ment des deux enceintes. Dans les dispositifs connus de ce genre, où le transfert est assuré par le gonflage alterna-tif de deux membranes successives s'appuyant en position gonglée sur des parties fixes, et créant 11 effet de sas, la limai tation des possibilités de gonflement des membranes ainsi que le mauvais retrait de celles-ci après un certain temps de fonctionnement de l'appareil font que la surface de passage se trouve réduite et les risques de mauvais écoulement augmenté6* D'autre part une seule face, (celle de la membraneétant déformable,il y a collage du produit sur la partie fixe,(celle ou vient s'appliquer la membrane gonflée)lorsquton a affaire avec des produits collants ou colmatants,et après quelques cycles le passage utile se trouve repli de produit et la membrane ne peut plus éffectuer son action de gonflement.Enfin lors de cette accumulation progressive de produit sur la partie fixe, la membrane en venant 6'appli- quer tasse le produit par couches successives jusqu'au bouchage complet. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients en éliminant les surfaces fixes en contact avec le produit de manière que celui-ci ne soit en contact qu'avec des parties déformables par l'utilisation d'un ou plusieurs ensembles de plusieurs membranes travaillant en opposition ou éventuellement d'une seule membrane travaillant de telle façon qu'en aucun cas le produit ne soit en contact avec une partie fixe où il pourrait se coller. Chaque membrane ou ensemble de membranes subit alternativement,selon un cycle programmé,des actions de pression positives et négatives pour le gonflage et le dégonflage ce qui pallie aux déformations dues au tieillissement. L'application de ces pressions successivement positives et négatives permet l'utilisation constante et totale des plages de déformation des membrane.De plus, les deux faces des membranes en contact étant défornables par variation de leur allongement sous l'effet successif des pressions positives et négatives,le produit transféré se décolle obligatoirement de la surface de la membrane où il adhère car selon la conception du dispositif ce produit ne peut jamais entre en contact avec une partie non déformable.Ce point constitue une innovation. Le dispositif suivant l'invention peut avoir plusieurs variantes de réalisation pratiques sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Par exemple une première réalisation comprend : Une succession d'ensembles à double membrane, telle que représentée figure 6 chacune de ces membranes étant fixée sur le demi-périmètre du tube de passage, rond ou de forme quelconque. Chaque ensemble de membranes subit alternativement une action de pression positive qui les gonfle jusqu'au contact assurant la fermeture, et une action de pression négative qui les plaque chacune sur le demi-périmètre et dégage le passage infugalement. En position repos, les membranes sont a mi-chemin, ceci pour limiter l'allongement de gonflement et de retrait. Dans cette réalisation, le produit est directement en contact avec les membranes. L'effet de sas est obtenu à partir de deux ensembles de deux membranes , les actions de pression positives et négatives de chaque ensemble étant programmées de telle sorte que l'un des ensembles soit toujours en pression positive donc les membranes gonflées. Cette programmation est commandée par un cycleur approprié : mécanique, électrique, électro-mécanique, électronique, ou pneumatique, commandant des vannes à trois voies ou par un quelconque distributeur convenable. Une seconde réalisation comprend, en plus des ensembles décrits plus haut, une membrane intermédiaire telle que représentée figure 1, les e nsembles à double membrane permettant indirectement l'action de fermeture et d'ouverture de cette membrane intermédiaire, toujours par le Jeu des pressions positives et négatives. Cette dernière réalisation est préférable pour l'application industrielle car Si les membranes de commande doivent être réalisées en matière très élastique pour avoir un bon fonctionnement, ce qui limite le nombre des matières ayant ces qualités, par contre la membrane intermédiaire n'a pas besoin d'une grande élasticité et il est possible d'em ployerune gamme plus étendue de matières naturelles ou synthétiques, (élastomères et plastiques.) Lors de l'utilisation indùtrielle, les caractéristiques physiques et chimiques des atmosphères et produits en contact avec les parties actives du dispositif obligent à l'emploi de matières compatibles avec les atmosphères et produits considérés pour la ou les membranes en contact et l'emploi de cette membrane intermédiaire augmente le champ d'application et les possibilités. C'est donc ce dernier dispositif qui sera décrit de préférence. L'invention et le dispositif suivant pourront être compris grace à la description qui suit et aux dessins annexes s'y rapportant, lesquels description et dessins sont donnés à titre indicatif et non limitatifs. Les figures 2 et 5 sont des coupes schématiques d'un dispositif sui vant l'invention aux diverses positions d'un cycle cplet. Les signes + correspondent aux pressions positives, les signes - correspondent au x pressions négatives. Le dispositif représenté figure 1 comprend un tube rigide 1 sertant de support sur lequel est monté un tube souple 3 de telle façon que la chambre 5 soit étanche au gaz. Dans les deux deoi-périmètre intérieurs à cette chambre 5 sont montées les membranes 7 - 8.Ceci forme l'ensemble supérieur. L'ensemble inférieur est monté d'une façon identique avec un tube rigide 2, un tube souple 4, une chambre étanche 6 et les deux membranes 9 - 10 contenues dans la chambre 6. La représentation des tubes souples 3 et i en traits pleins indique la position de ces tubes 3 et 4 au repos. Les représentations respectives en traits pointillés indiquent les positions des tubes souples 3 et 4 d'une part en pression positive,( + = fermeture), et d'autre part en pression négative, ( - = ouverture). Chaque ensemble de membranes 7-8 et 9-10 est relié à un distributeur 11 par des tubes 13 et 14 chargés de distribuer les pressions positives et négatives du compresseur 12 aux membranes 7-8 et 9-10 pour obtenir le cycle correct schématisé par les figures 2 à 5 incluses. Les chambres étanches 5 et 6 sont reliées à l'atmosphère ambiante par des clapets anti-retour 15 et 16 à ouverture dans le sens des flèches. On décrira ci-après le fonctionnement du dispositif et ensuite les réalisations éventuelles des membranes. Dans la première position du distributeur 11, le dispositif se trouve dans la première position du cycle telle que représentée schésatique- ment figure 2. Les ensembles de membranes 7-8 et 9-10 sont en pression positive donc gonflées, et les tubes souples 3 et 4 se trouvent pincés, donc fermés. Dans cette position les membranes 7-8 et 9-10 remplissant pratiquement les chambres 5 et 6, l'air contenu dans ces chambres a été évacué à l'atxosphère ambiante par les clapets 15 et 16 et les chambre 5 et 6 ne contiennent plus de gaz. lu bout d'un certain temps fonction de la vitesse du distributeuB une certaine quantité de produit 17 s'est accumulé au point 18. Lorsque le distributeur passe en deuxième position du cycle telle que représentée schématiquement figure 3, les membranes 7-8 sont branchées sur la position pression négative du compresseur 12 et leur volume devient miai- lui. La chambre 5 se trouve donc en dépression par la fermeture du clapet 15 et le tube souple, sons l'effet de la dépression créoedans la chambre 5 prend une position d' ouverture axixu au delà de sa position de repos, ce qui oblige le produit 17 se trouvant au point 18 de passer en totalité au point 19.Pendant tout le temps de cette deuxième position du cycle, les membranes 9-10 sont restées en pression positive et le tube souple 4 est resté fermé. A la troisième position du cycle, telle que représentée schématiquement figure 4, le distributeur alimente les ensembles de membranes 7-8 et 9-10 en pression positive et les tubes souples 3 et 4 sont en position fermée. La première partie de produit 17 reste donc au point 19 et une nouvelle fraction de produit t7 commence à s'accumuler au point 78. A la quatrième et dernière position du cycle, telle que représentée schématiquement figure 5 le distributeur conserve les membranes 7-8 en pression positive et applique aux membranes 9-10 une pression négative. Les membranes 9-10 prennent leur position de volume minimum et la chambre 6 se trouve mise en dépression par la fermeture du clapet 16. Le tube souple 4, sous l'effet de cette dépression dans la chambre 6 prend la position ouverture, au delà de sa position de repos. Le produit 17 se trouvant au point 19 s'écoule et passe au point 20. Le produit 17 s'est donc écoulé par paliers du point 18 au point 20 sans que les atmosphères des points 78 et 20 aient été en contact. l'effet de sas a été obtenu par un cycle à quatre temps. A la position suivante, le distributeur revient en position telle que représentée schématiquement figure 2 et qui représente la première position du deuxième cycle. Il est possible de programmer l'injection de tops d'air ou de gaz au point 18 pour éviter des collages à l'entrée du dispositif et faciliter le dépôt de produit sur l'ensemble supérieur. Il est également possible de prévoir une canalisation complémentaire débouchant dans la chambre intermédiaire 19 pour l'application du dispo sites à l'alimentation ou vidange des enceintes sous vide ou sous atmos phèrz controléess ( par exemple gaz inerte), ceci afin que, lors de l'ouverture de l'ensemble supérieur,(ou inférieur selon les cas)l'atmosphère de l'enceinte considérée ne soit pas perturbée. De tels cas seront décrits plus loin dans les exemples d'application. Le dispositif tel que représenté figure 6 ne comporte pas de membrane intermédiaire et le produit est directement en contact avec les membranes de commande. Le principe de fonctionnement des ensembles de mem- branes est identique à celui décritplus haut et l'écoulement du produit stéffectue de la même manière. Les membranes 7-8 et 9-10 pourront être de simples tubes, ballons ou pièces formées, conçus pour assurer la fermeture etanche en pression positive et le dégagement total en pression négative. Toutes matières élastiques, naturelles ou synthétiques, pourront convenir pour la fabrication de ces membranes. La membrane 3 ou 4, figure 7, doit être tubulaire et sa section pourrait -être ronde, ovale, carrée, rectangulaire, etc... La matière employée doit être souple, et compatible avec les produits en contact avec cette membrane. Cette membrane est montée sur brides par serrage, collage, soudure ou tout autre technique. La pièce complète membrane tubulaire et brides pourra être obtenue par moulage, injection ou autre technique. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas de transfert d'un produit pulvérulent, granulaire,pâteux ou liquide entre deux enceintes se trouvant ou non a des pressions ou atmosphères différentes. On citera ci-après quelques exemples d'application e EXEMPLE 1. L'écluse peut autre utilisée à la sortie de trémie d'un appareil quelconque se trouvant en pression ou en dépression et dans laquelle il y a écoulement régulier de produit pulvérulent comme par exemple : filtre à manches, cyclone, silo, séchoir à lit fluide, pneumatique, à pulvérisation etc.. Dans ce cas le dispositif est de construction norra- le en prévoyant que la pression de gonflement des membranes doit être supérieure à la pression statique des enceintes. Dans ce cas l'écluse sert comme système d'évacuation. EXEMPLE 2. L'écluse peut également être placée en amont d'un appareil tel que décrit à l'exemple 1, et sert en ce cas comme systeme d'alimen- tation. Exemple 3. L'écluse peut être placée à l'alimentation ou à l'extraction d'une installation de transport pneumatique fonctionnant sous pression ou sous dépression. Dans ce cas on peut assurer une alimentation et évacuation parfaite sans fuites et sans perturbation du transporteur. EXEMPLE 4. Une autre application remarquable est l'alimentation ou la vidange d'un séchoir ou autre appareil travaillant sous vide. Dans ce cas il est nécessaire de prévoir une prise de vide programmée dans la chambre se trouvant entre les deux ensembles de membranes,(chambre 19 figure 1). Cette chambre 19 doit être mise sous vide par le programmateur en position telle que représentée figure 2, ce qui permet de ne pas perturber le fonctionnement de l'appareil placé en amont. Dans le cas où l'écluse agit comme alimentateur, la chambre 19 devra être mise sous vide à la position telle que représentée figure 4. Un tel dispositif permet d'optimiser le fonctionnement des appareils sous vide et permet de rendre le fonctionnement continu par impulsions. EXEMPLE 5. L'écluse se prête également à l'alizentation ou vidant 1es produits pulvérulents, pateux ou liquides subissant une opération en atmosphère controlée ( par exemple gaz inerte). Dans ce cas, comme pour l'exemple 4, il est nécessaire de prévoir une prise dans la chambre 19 ( figure ) par laquelle il sera possible d'injecter et éventuellement d'aspirer le gaz constituant cette atmosphère contrôlée par une programmation appropriée. On peut également prévoir une surpression du gaz considéré dans la chambre 19. EXEMPLE Ó. Moyennant une construction spéciale des membranes par moyen quelconque de manière à avoir une déformation constante, l'écluse peut être employée comme doseur de pulvérulents, granulés, pattes ou liquides en prenant soin d'avoir un distributeur à vitesse constante et règlable. EXEMPLE 7. Au moyen de plusieurs écluses éventuellement d'un diamtre différent, et avec une programmation propre à chaque écluse, on peut envisager toutes les combinaisons de distribution sur plusieurs postes à partir d'une ou plusieurs alimentations. Il est bien entendu que les appareils et installations décrits pour ront subir diverses modifications sans pour cela 8 s'éloigner de l'esprit de l'invention. De même le procédé pourra faire l'objet d'applicatio ns très variées. REVENDICATIONS 1. Dispositif à effet de vanne, écluse ou sas permettant le transfert de matières pulvérulentes, granulaires, pâteuses ou liquides entre deux enceintes ou entre une enceinte et l'atmosphère ambiante sans coruni- cation des enceintes considérées, caractérisé par le fait qu'il comporte un ou plusieurs ensembles de membranes déformable s. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le produit transféré ne peut être en contact qu'avec des parties déformables ce qui exclut tous risques de collage ou colmatage. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est appliqué alternativement, au moyen d'un progranmateur cyclique, à chaque ensemble de membranes des pressions positives et négatives assurant d'une part la fermeture et d'autre part l'ouverture au delà de la position de repos. Ce jeu de pression positive et négative pallie aux déformations des membranes dans le temps. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte éventuellement une membrane intermédiaire en matière souple telle qu'elle soit compatible avec les produits et atmosphères en contact et qui isole les membranes actives des produits et atmosphères. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 4 caractérisé par le fait qu'il comporte un tube branché sur la ou les chambres intermédiaires aux ensembles de membranes permettant la mise sous vide ou sous atmosphère controlée de ces chambres pour le fonctionnement du dispositif sous vide ou sous atmosphère controlée. 6. Dispositif selon la revendication 1 4, ou 5 et caractérisé par le fait que la déformation des membranes est rendue constante et le programmateur ajustable pour permettre l'utilisation du dispositif en doseur continu.