Brevet FR2389935A1 — publié le 19781201

L'invention concerne les procédds de dosage de matières pulvérulentes et les dispositifs pour les réaliser. Le dosage des matieres pulvérulentes est largement utilisé dans de nombreux processus technologiques de différentes industries. Les processus technologiques nécessitent des intensités variables ou débits de l'alimentation en matières, et des précisions différente & de leur dosage. Lg précision de dosage dépend des exigences auxquelles doivent satisfaire les produits fabriqués, les difficultés d'approvisionnement en matières de départ, du coflt de celles-ci etc. Les doseurs peuvent etre utilisés dans les conditions les plus différentes : pour des locaux froids et humides, pour des ateliers chauds à haute concentration de fumées et de poussières, sur des chantiers en plein air, etc. Outre les propriétés influant sur la technologie du processus de dosage, les matières à doser peuvent avoir d'autres propriétés dont dépend le mode de réalisation du doseur. C'est ce fait ainsi que les exigences de plus en plus sévères au point de vue de la précision de dosage qui sont à l'origine de la nécessité d'élaborer de nouveaux procédés et dispositifs de dosage plus perfectionnés. On connait un procédé de dosage de matières pulvérulentes, consistant à faire varier la résistance a la sortie de la matière, en la soumettant en même temps à l'action des vibrations, et un dispositif pour le réaliser (voir, par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 661 302). Ce dispositif comprend un organe de travail comportant une chambre de travail dotée d'une soupape régulatrice, à travers laquelle passe la matière débitée et qui est entourée d'une bobine électromagnétique, la soupape régulatrice étant réalisée sous forme d'un disque en aimant permanent. Lorsque la bobine électromagnétique est branchée sur un secteur alternatif, le disque commence à vibrer sous l'action du champ électromagnétique alternatif, la mobilité de la matière pulvérulente varie et elle commence à s'écouler à travers la fente, ou intervalle, entre la soupape et les parois de la chambre de travail. Ce doseur présente cependant un grave inconvénient consistant en ce que le réglage de son débit est très difficile, que son débit est faible et qu'il est inutilisable pour les matières très pulvérulentes, car il ne ferme pas bien la bouche de sortie de la chambre de travail. Dans le cadre de l'invention, on s'est proposé de créer un procédé simple et sûr de dosage des matières pulvérulentes et un organe de travail du dispositif destiné à réaliser ce procédé. Le but visé est atteint par le fait que, dans ce procédé de dosage de matières pulvérulentes, par variation de la résistance à la sortie, ou écoulement, de la matière subissant en me temps une action oscillatoire, selon l'invention, cette variation de la résistance la sortie de la matière, en lui faisant subir une action oscillatoire, est effectuee par une multitude de particules aimantées en matière magnétique dure non reliées cinématiquement entre elles se mouvant dans un champ magnétique alternatif. Dans l'organe de travail du dispositif permettant la réalisation du procédé et comprenant une chambre-de travail a soupape régulatrice, à travers laquelle passe la matière débitée, et une- source, ou générateur, de champ magnétique alternatif, la soupape régulatrice, ou obturateur, est réalisée, selon l'invention, sous forme d'une grille de retenue portant une couche de particules aimantées en matière magnétique dure, ces parti cules n'étant pas reliées cinématiquement entre elles, alors que la source de champ magnétique alternatif est disposée a proximité de ladite couche de particules aimantées. Pour intensifier le processus de dosage, la quantité et la taille des particules aimantées sont choisies suivant la nature de la matière à doser. Pour réduire la consommation d'énergie dans le processus de dosage, l'intensité du champ magnétique alternatif est choisie suivant la nature de la matière à doser. L'optimisation du processus de dosage peut entre atteinte soit par le fait que l'intensité du mouvement desdites particules aimantées est réglée en faisant varier l'intensité du champ magnétique alternatif, dans lequel se trouvent ces particules aimantées, soit par le fait que l'intensité du mouvement des particules est réglée en faisant varier la fréquence du champ magnétique alternatif dans lequel elles sont placées. S'il est nécessaire, on fait varier périodiquement l'intensité ou la fréquence du champ magnétique alternatif. La source de champ magnétique alternatif peut être disposée aussi bien en dehors de la chambre qu'à l'intérieur. Pour assurer la commande du processus de dosage, la source de champ magnétique alternatif peut titre disposée de manière à pouvoir se déplacer suivant le sens de mouvement de la matiere, ou bien etre reliée à un régulateur d'intensité du champ magnétique ou & un régulateur de sa fréquence. La commande du processus peut se faire soit A l'aide de chacun de ces facteurs, soit par une combinaison de tout couple de ces facteurs, soit, enfin, par une combinaison de l'ensemble des trois facteurs. Pour simplifier la construction, la source de champ magnétique alternatif peut hêtre réalisée sous forme d'une bobine électromagnétique à courant alternatif. Pour diminuer l'encombrement du dispositif, la bobine électromagnétique peut entourer la chambre de travail à proximité de la couche de particules aimantées. Pour réduire son échauffement, l'enroulement de la bobine électromagnétique peut être réalisé sous forme de sections séparées soit disposées de manière coaxiale, soit empilées suivant l'axe de la chambre de travail. Pour augmenter la précision de dosage, la cavité intérieure de la bobine électromagnétique peut avoir la forme d'un cône élargi à l'encontre du sens de mouvement de la matière débitée. Pour diminuer l'usure des particules en matière magnétique dure et la contamination de la matière a doser, ces particules peuvent être revêtues d'une enveloppe protectrice en polymère, par exemple. Une partie de particules aimantées peut être dotée de queues dont la longueur ne dépasse pas la largeur de la chambre, ou encore la grille peut Btre dotée de tiges fixées de manière rigide et orientées à l'encontre du sens de mouvement de la matière débitée. Pour mieux refermerlabouche de sortie, a la fin du fonctionnement du doseur, la grille de la chambre de travail peut être fabriquée partir d'une matière ferromagnétique. Pour répartir de manière plus rationnelle les lignes de force du champ électromagnétique dans la chambre de travail, la bobine peut être dotée d'un circuit magnetique. Pour augmenter le rendement par unité de volume de la chambre de travail, la grille peut avoir une forme cylindrique. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples préférés de réalisation du procédé de dosage de matières pulvérulentes et du dispositif pour le réaliser, et en seréférant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de dosage des matières pulvérulentes, selon l'invention, avec une source ou générateur, de champ magnétique alternatif réalisée sous forme d'une bobine électromagnétique a courant alternatif; - la figure 2 est une coupe analogue a la figure I d'un dispositif, selon l'invention, dans lequel la source de champ magnétique alternatif se trouve en dehors de la chambre;; - la figure 3 est une coupe analogue d'un dispositif, selon l'invention, dans lequel la source de champ magnétique alternatif est disposée à l'intérieur de la chambre; - la figure 4 est une coupe analogue d'un dispositif, selon l'invention, dans lequel la source de champ magnétique alternatif est réalisée sous forme d'une bobine électromagnétique à courant alternatif entourant la chambre de travail de l'extérieur; - la figure 5 est une coupe analogue d'un dispositif, selon l'invention, dans lequel la source de champ magnétique alternatif est disposée de manière à pouvoir se déplacer dans le sens de mouvement de la matière; - la figure 6 représente un schéma d'alimentation du dispositif selon l'invention, dans lequel l'alimentation de la source de champ magnétique alternatif se fait par l'intermédiaire d'un régulateur de tension du courant électrique;; - la figure 7 représente un schéma d'alimentation du dispositif selon l'invention, dans lequel l'alimentation de la source de champ magnétique alternatif se fait par l'intermédiaire d'un régulateur de fréquence du courant électrique alternatif; - la figure 8 représente une bobine électromagnétique, selon l'invention, réalisée sous forme de sections disposées de manière coaxiale; - la figure 9 représente une bobine électromagnétique, selon l'invention, réalisée sous forme de sections disposées l'une au-dessus de l'autre; - la figure 10 représente une bobine électromagnétique, selon l'invention, dont la cavité intérieure a une forme conique; - la figure 11 représente une particule en matière magnétique dure revêtue d'une enveloppe de protection, selon l'invention; - la figure 12 représente des particules aimantées dotées de queues, selon l'invention;; - la figure 13 représente un organe de travail selon l'inven- tion, dans lequel la grille est dotée de tiges fixées de manière rigide et orientées à l'encontre du sens de mouvement de la matière débitée; - la figure 14 représente un organe de travail selon l'invention, dans lequel la bobine électromagnétique est dotée d'un circuit magnétique; et - la figure 15 représente un organe de travail selon l'invention, dans lequel la grille a une forme cylindrique. Le procédé revendiqué de dosage des matières pulvérulentes est décrit en détail ci-dessous selon un exemple de fonctionnement du dispositif. Le dispositif selon l'invention, représenté sur la figure 1 comprend une trémie 1 comportant dans sa partie inférieure un organe de travail 2 du doseur relié à une source 3, ou générateur, de champ magnétique alternatif. L'organe de travail 2 comprend une chambre de travail 4 dont la partie inférieure est fermée par une grille de retenue 5 sur laquelle est disposée une couche 6 de particules ferromagnétiques de matière magnétique dure. Le système d'alimentation de la source 3 de champ magnétique alter- natif comprend une source d'énergie 7, un régulateur 8 (figure 6) de l'inten- situé du champ magnétique alternatif et/ou un régulateur 9 (figure 7) de sa fréquence. Pour pouvoir régler le dosage et/ou maintenir constant le débit de la matière à doser, malgré les écarts périodiques des paramètres de la matière ou des particules aimantées, on peut périodiquement faire varier l'intensité et/ou la fréquence du champ magnétique alternatif. La source 3 de champ magnétique alternatif peut être disposée en dehors de la chambre de travail 4 (figure 2) ou à l'intérieur de celle-ci (figure 3). Le plus simple est de réaliser la source 3 de champ magné- tique alternatif sous forme d'une bobine électromagnétique (solénoide) à courant alternatif, entourant la chambre de travail de l'extérieur (figure 4). Pour pouvoir régler l'intensité du mouvement des particules ferromagnétiques dans la chambre de travail 4, le solénoïde peut dtre disposé de manière a pouvoir se déplacer suivant le sens du mouvement de la matière à doser (figure 5). Pour faciliter le refroidissement de la bobine électromagnétique (solénotde), elle peut être réalisée sous forme de sections annulaires séparées, disposées soit de maniere coaxiale (figure 8) soit l'une au-dessus de l'autre (figure 9), avec un espace entre elles. La réalisation de la cavité intérieure de la bobine électromagnétique 3, sous forme d'un cbne (figure 10) élargi à l'encontre du sens de mouvement de la matière débitée, permet d'assurer un meilleur traitement des parois de la chambre de travail -4 par les particules ferromagnétiques et d'améliorer les conditions de passage de la matière travers la chambre. En ce cas, les parois de la chambre de travail peuvent ne pas obligatoirement épouser la forme de la cavité intérieure de la bobine électromagnétique. Le meme résultat est obtenu si une partie des particules ferromagnétiques 6 est dotée de queues 10 (figure 12) dont la longueur dépasse la largeur de la chambre de travail 4 ou bien si la grille 5 (figure 13) comporte des tiges 11 fixées rigidement et orientées à l'encontre du sens de mouvement de la matière débitée (figure 13). Pour concentrer les lignes de force du champ magnétique alternatif dans certaines zones de la chambre de travail 4, la bobine électromagnétique peut être dotée d'un circuit magnétique en matière ferromagné tique 12 (figure 14) La bobine électromagnétique peut être disposée autour de la partie cylindrique de la chambre de travail, réalisée en grille comte le fond de la chambre, de manière qu'il y ait un espace entre elle et la chambre, ce qui a pour effet d'augmenter le rendement du dispositif (figure 15). Pour fermer plus rapidement le dispositif à son arrêt, la grille de retenue 5 de la ohambre de travail peut être fabriquée en matière ferromagnétique. La présente invention est basée sur le phénomène connu de mouvement d'une masse de particules (aimants permanents) dans un champ magnétique alternatif, décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 219 318 du 23 novembre 1965, 3 423 880 du 29 septembre 1969 et 3 439 899 et dans leurs analogues dans d'autres pays. Ce phénomène consiste en ce qui suit. Si l'on place un aimant permanent d'une forme quelconque dans un champ magnétique permanent extérieur, de maniere que son axe ne soit pas orienté suivant les lignes de force magnétiques, cet aimant subit l'action d'un moment de rotation qui tend à le ramener dans une position telle que son axe coïncide avec la direction des lignes de force- du champ. L'aimant tourne du cbté le plus proche pour que les pales de nom contraire du champ magnétique et de l'aimant cotncident. Si le champ magnétique se déplace dans l'espace, le ou les corps magnétiques le suivent. Si l'on piace une multitude de corps magnétiques à grande force coercitive (ces corps pouvant Btre constitués en hexaferrite de baryum, en alliages manganèse-aluminium, etc.) dans un champ magnétique alternatif, ces corps commencent à y osciller à la fréquence du champ magnétique alternatif. Divers mouvements mécaniques peuvent étre communiqués de ce fait aux corps magnétiques, lesquels peuvent vibrer, tourner, se choquer en vibrant ou en tournant, etc. La nature du mouvement des corps, et donc la vitesse et la qualité. du processus de mouvement, dépendent de l'intensité du champ magnétique extérieur, des paramètres magnétiques des corps (induction et force coercitive), de la fréquence du champ, du nombre de corps-dans la chambre de travail, des propriétés physiques et mécaniques (de la nature) de la matière a traiter, etc. Le dispositif fonctionne de façon suivante. La matière pulvérulente contenue dans la trémie 1 arrive par gravité à l'organe de travail 2 et s'arrête au-dessus de la couche 6 de particules ferromagnétiques se trouvant sur la grille de retenue 5. Lorsque le systeme d'alimentation en énergie de la source 3 de champ magnétique alternatif, entourant la chambre de travail 4, est branché sur un secteur alternatif à fréquence industrielle, par exemple, les particules aimantées sont excitées par les lignes de force du champ magnétique alternatif et sont mises en un mouvement chaotique. La porosité de leur couche s'en trouve augmentée, elles se détachent de la grille et se répartissent dans un volume important de la chambre de travail -4 dans la masse de la matiere pulvérulente, en agissant sur celle-ci et en augmentant sa mobilité. Une faible densité de la couche 6 de particules aimantées, en mouvement sur la grille 5, et une mobilité élevée de la matière ont pour effet que la matière tombe vers la bouche de sortie et en sort librement. En faisant varier l'intensité du champ magnétique alternatif, on peut faire varier la mobilité des particules aimantées, pour modifier aussi bien la porosité de la couche de particules que le degré de leur action sur la matière, c'est-à-dire modifier le débit du dispositif. Etant donné la grande variété des matières pulvérulentes ayant des propriétés physiques et mécaniques très différentes, on est obligé, pour obtenir les processus optimaux, de choisir la quantité et la taille des particules ferromagnétiques, ainsi que les parametres du courant électrique alternatif en fonction de la nature de la matière à débiter. La taille des particules ferromagnétiques et leurs propriétés magnétiques sont, à leur tour, inversement proportionnelles aux paramètres du champ magnétique extérieur, à sa fréquence, par exemple, plus la taille des particules est grandie, plus la fréquence du champ magnétique alternatif doit être faible. De ce fait, normalement, on choisit pour chaque matiere la taille et la quantité des particules ferromagnétiques et la fréquence correspondante du champ magnétique extérieur, alors que la commande du débit est effectuée en faisant varier l'intensité du champ. Les dispositifs selon l'invention sont simples et faciles à commander, peu encombrants et ne nécessitent aucune réparation; en outre, la matière débitée passant å travers la chambre de travail est traitée (désagrégée) par les corps aimantés, ce qui améliore sa qualité. Les dispositifs, objets de l'invention, sont utilisés de préférence dans des processus continus, ou discontinus, où sont employées des matières finement dispersées ou pulvérulentes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de dosage de matières pulvérulentes par variation de la résistance à la sortie, ou écoulement, de la matière subissant en mCme temps une action oscillatoire, ce procédé étant caractérisé par le fait que la variation de la résistance à la sortie de la matière, subissant en même temps une action oscillatoire, est effectuée par une multitude de particules aimantées en matière magnétique dure, non reliées cinématiquement entre elles et se mouvant dans un champ magnétique alternatif. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la quantité et la taille des particules aimantées en matière magnétique dure sont choisies en fonction de la nature de la matière à doser. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'intensité du champ magnétique alternatif est réglée en fonction de la nature de la matière à doser et de la taille des particules aimantées. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'intensité du mouvement desdites particules aimantées est réglée en faisant varier l'intensité du champ magnétique alternatif dans lequel elles sont placées. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'intensité du mouvement desdites particules aimantées est réglée en faisant varier la fréquence du champ magnétique alternatif dans lequel elles sont placées. 6 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'intensité du champ magnétique alternatif varie périodiquement. 7 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on fait varier périodiquement la fréquence du champ magnétique alternatif. 8 - Organe de travail du dispositif de réalisation du procédé selon la revendication 1 > comprenant une chambre de travail à soupape régulatrice à travers laquelle passe la matière débitée, cet organe étant caracté risé par le fait que la soupape régulatrice,ou ou obturateur, est réalisée sous forme d'une grille de retenue portant une couche des particules aimantées en matiere magnétique dure non liées cinématiquement entre elles et une source, ou générateur, de champ magnétique alternatif est disposée proximité de ladite couche de particules aimantées. 9 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique alternatif est disposée en dehors de la chambre de travail. 10 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique alternatif est disposée à l'intérieur de la chambre. Il - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, 9 et 10, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique alternatif est disposée de manière & pouvoir se déplacer dans le sens du mouvement de la matière. 12 - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, 9, 10 et 11, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique alternatif est reliée a un régulateur d'intensité du champ magnétique alternatif. 13 - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, 9, 10 et 11, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique alternatif est reliée å un régulateur de fréquence du champ magnétique alternatif. 14 - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, 9, 10, 11, 12, 13, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique alternatif est réalisée sous forme d'une bobine électromagnétique a courant électrique alternatif. 15 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la bobine électromagnétique entoure la chambre de travail de ltextérieur, a proximité de la couche de particules aimantées. 16 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'enroulement de la bobine électromagnétique est réalise sous forme de sections séparées, disposées soit de manière coaxiale soit l'une au-dessus de l'autre suivant la hauteur de la chambre de travail. 17 - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 14, 15, 16, caractérisé par le fait que la cavité intérieure de la bobine électromagnétique a la forme d'un cbne élargi a l'encontre du sens de mouvement de la matiere débitée. 18 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les particules en matière magnétique dure sont munies d'une enveloppe de protection. 19 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'une partie des particules aimantées est munie de queues dont la longueur dépasse la largeur de la chambre. 20 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la grille de retenue porte des tiges rigidement fixées et orientées à l'encontre du sens de mouvement de la matiere débitée. 21 - Organe de travail du dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la grille de retenue de la chambre de travail est constituée en matière ferromagnétique. 22 - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 14, 15, 16, 17; caractérisé par le fait que la bobine électromagnétique est munie d'un circuit magnétique. 23 - Organe de travail du dispositif selon l'une quelconque des revendications 8, 15, 21, caractérisé par le fait que la grille de retenue a la forme d'un cylindre.