Brevet FR2386338A1 — publié le 19781103

La présente invention se rapporte à une trémie verticale pour produits divisés, notamment des substances pulvérulentes ou granuleuses. Le secteur de la technique considéré est celui des dispositifs pour le transport, stockage et mélange de produits. La trémie selon l'invention comporte, de façon connue - au moins un conduit d'arrivée dudit produit, - une spire helicoldale, interne, coaxiale à ladite trémie, - un couvercle obturant ladite trémie en sa partie supérieure et portant un dispositif d'entraînement de ladite spire. L'objectif de 11 invention est un nouveau moyen d'obturation d'une trémie. Pour atteindre cet objectif, ladite trémie se prolonge à sa base par un conduit# cylindrique vertical et coaxial, ouvert à son extrémité inférieure et ladite spire pénetre dans ledit conduit sur une partie au moins de celui-ci. Le dispositif d'entraînement est à vitesse variable et ladite spire qui est entraînée en rotation dans le sens ascendant a une vitesse telle que, si celle-ci est inférieure à une vitesse équilibre ve, ledit produit s'écoule par ledit conduit avec un débit inversement proportionnel à la vitesse d'entraînement et que, si celle-ci est supérieure à ve, ledit produit est maintenu et brassé dans la trémie, ledit conduit étant obturé. Préférentiellement, un conduit d'arrivée de produit vierge débouche dans ledit conduit cylindrique et l'extrémité inférieure de ladite spire est située, en position repos, à au moins un pas au dessous du point le plus bas d'arrivée dudit produit. Dans le cas d'une trémie mélangeuse, par exemple de produits granuleux avec le produit vierge, on prévoit dans la partie supérieure, une entrée pour le second produit etladite spire est entraînée à une vitesse supérieure à ve. On prévoit d'adjoindre un manchon fixe coaxial revêtant une partie au moins de la paroi interne du conduit cylindrique, préférentiellement en un produit autolubrifiant, tel que le polytétrafluoréthylene, ledit manchon étant demontable. Il fait office de guide sur la partie inférieure du conduit et amoindrit le bruit. Pour améliorer la qualité de dosage offerte par l'appareil, on dispose une tige interne, coaxiale à ladite spire, au moins dans la partie cylindrique verticale. Une variante prévoit qu'elle a son extrémité supérieure reliée au dispositif d'entraînement de la spire. Et, préférentiellement, l'espace radial séparant ladite tige de ladite spire est minime. En outre, l'espace radial séparant la spire de la paroi interne du conduit cylindrique ou de son revêtement, est minime. Ces améliorations diminuent les erreurs d'évaluation du débit d'écoulement en fonction de la vitesse d'entraînement. On peut également améliorer la fonction mélange, brassage des produits en adjoignant un tube fixe coaxial, extérieur à ladite spire et l'entourant sur au moins une partie de celle-ci, au-dessus de l'arrivée la plus basse de produit. Il est aussi prévu de disposer un déflecteur constitué par un tronc de cône convergent vers la partie supérieure de l'appareil, coaxial audit tube externe. Dans une réalisation préférentielle, le déflecteur est situé sur la partie supérieure du tube externe. On assure alors une meilleure canalisation des produits et de là, une homogénéisation plus parfaite, le mélange ressortant par au moins un orifice disposé dans la partie supérieure. Il est en outre prévu d'automatiser l'invention en programmant au départ selon les quantités de produit à mélanger, les temps d'écoulement respectifs des produits, la vitesse d'entraînement de la spire pour obtenir le mélange, puis celle à laquelle on écoulera le produit, un contacteur de niveau du produit à écouler permettant d'arrêter ou de démarrer l'écoule- ment selon les besoins. Le résultat de l'invention est un produit nouveau constitué par une trémie convoyeuse, stockeuse, mélangeuse et doseuse de produits divisés. L'avantage principal réside dans le fait que l'obturation ou l'écoulement dépend de la vitesse de rotation ascendante de la spire pénétrant dans un cylindre ouvert à la base de la trémie. Une diminution de la vitesse fait cesser le brassage et le stockage pour provoquer la chute des produits. Ces opérations se font très rapidement. Un autre avantage est la possibilité d'automatiser l'installation en programmant à l'avance les quantités de produit nécessaires, le temps de mélange, de vidange. Un autre avantage est la facilité de montage, démontage en vue du nettoyage ou de la réparation de l'appareil. Il faut également noter sonprix de revient bien inférieur à celui du matériel existant et offrant les mêmes services. Une application de l'invention est l'alimentation des extrudeuses ou boudineuses en résine à laquelle on mélange un pigment colorant, par exemple. Il est précisé que cette application particulière n'entraîne aucune limitation de la portée de l'invention qui englobe les applications analogues dans lesquelles on doit brasser, doser, mélanger et stocker un ou plusieurs produits. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est, en coupe longitudinale, une trémie selon 11 invention, avec, en pointillés, une première variante. La figure 2 est, en coupe longitudinale, une deuxième variante de l'invention. La figure 3 est, en coupe longitudinale, une troisième variante de l'invention. La figure 4 représente, schématiquement, une installation comprenant l'appareil et un dispositif d'automatisation. En figure 1, on a représenté une trémie verticale 3, préférentiellement d'un angle au sommet peu ouvert, compris entre 30 et 400. Elle est obturée, à sa partie supérieure, par un couvercle 6, fixé de façon étanche à la paroi de la trémie et aisément démontable si l'on veut nettoyer ou changer une pièce. Coaxialement à cette trémie, une spire 4 hélicoidale, préférentiellement un fil plat enroulé en hélice, la traverse sur toute sa hautueur Son extrémité supérieure est reliée à un moteur 5 fixé au couvercle 6. Ce moteur est préférentiellement un dispositif d'entraînement de la spire à vitesse variable, de manière à faire varier les fonctions de la spire pour l'obturation ou l'écoulement. Son extrémité inférieure est située dans un conduit 2 vertical cylindrique coaxial à la trémie, prolongeant celle-ci à sa base et ouvert en 7. La trémie selon l'invention est destinée à au moins un produit divisé qui pourra être stocké, brassé, avant d'être écoulé un débit déterminé selon la vitesse de rotation de la spire. Dans la suite de l'expose, on décrira les réalisations alimentées en plusieurs produits, sans exclure la possibilité d'application à un seul produit. On appellera par la suite "produit vierge",le premier produit en quantité la plus importaneet "second produit" celui en quantité moindre tel que le pigment colorant, destiné à être mélangé au premier. Le plus souvent, les proportions sont de 0,5 à 5 % de colorant rapporté au poids de produit vierge. En figure 1, est représenté le conduit d'arrivée 1 de produit vierge, muni diun convoyeur 8 doseur relié à un dispositif d'entraînement 9. Cette arrivée peut être prévue à différents niveaux de la trémie 3. Préférentiellement, on choisit la partie basse et plus particulièrement la partie cylindrique 2. De cette façon, on assure une meilleure canalisation du produit vierge qui est entraîné vers le haut de la trémie par la spire dans le sens des flèches. Mais on peut faire arriver le produit vierge dans la partie supérieure de la trémie, à condition que le débit soit faible, car une chute brutale du produit pourrait entraîner un manque d'étanchéité à l'obturation. Ce conduit 1 peut également servir à amener le second produit, dans le cas où celui-ci n'est pas polluant. Dans le cas contraire, par exemple lorsque le colorant est granuleux, on prévoit une entrée du second produit en 10 qui peut être équipée, de la même façon que pour le produit vierge, d'un convoyeur doseur. Cette entrée est préférentiellement située dans la partie supérieure de la trémie 3, pour assurer une meilleuredisper- sion dans le produit vierge et éviter toute contrepression de la matière. Une réalisation préférentielle prévoit que, lorsque l'appareil est au repos, l'extrémité inférieure Il de la spire est située à au moins un pas au-dessous du point le plus bas 12 d'arrivée du produit. On prévoit, en outre d'adjoindre un manchon 13, de préférence, en un produit autolubrifiant, tel que le polytétrafluoroéthylène, comme revêtement intérieur d'une partie au moins du cylindre 2. Ce manchon est fixe, situe au-dessous du point le plus bas d'arrivée du produit 12. Il fait office de guide à la base de la trémie et amortit les bruits de fonctionnement de l'appareil. Il est aisément démontable par l'orifice 7 du cylindre 2. On peut prévoir comme Système de fixation à démontage rapide, des vis pointeau 14 situées à la base du manchon, exemple non limitatif. L'écoulement de matière sera facilité par le chanfrein d'amorce 25 exécuté sur la partie supérieure dudit manchon-autolubrifiant. En pointillés est représentée une première variante :Coaxialement à la spire hélicoidale, on adjoint une tige cylindrique 15 interne. Elle a pour fonction d'améliorer la canalisation des produits et de régulariser le débit d'écoulement, Elle peut être prévue uniquement à l'intérieur du cylindre 2 ou sur toute la longueur de la spire qui l'entoure. Dans ce dernier cas, l'extrémité supérieure 16 de la tige est reliée au dispositif d'entraînement 5. Le diamètre de la tige sera choisi en fonction du diamètre intérieur de la spire et du débit souhaité. Pour obtenir un dosage plus précis de la quantité de produit écoulé par unité de temps, on prévoit un jeu minimum entre spire et tige centrale ainsi qu'entre spire et tube cylindrique ou manchon, par exemple une différence entre les rayons de Imm. En figure 2 est représentée une variante de réalisation comportant un tube externe 17 coaxial à la spire 4 et l'entourant sur au moins une partie de sa longueur, au-dessus du point d'arrivée de produit. On favorise ainsi de meilleur s canalisation et brassage des produits. Au moins un orifice 18 est prévu à la partie supérieure dudit tube 17 pour l'évacuation des produits canalisés. Ils retombent alors à la base et sont recyclés pendant le temps d'obturation de l'appareil, dans le sens des flèches. De préférence, on observe peu de jeu entre la paroi interne du tube 17 et la périphérie de la spire 4, de tordre de 5 mm de différence radiale En figure 3 est représentée une autre variante qui consiste en l'adjonction d'un déflecteur 19, de préférence sur la partie haute du tube externe 17. Le déflecteur, tout comme le tube externe est fixé au couvercle 6 par tout moyen 10 connu de l'homme de l'art. Au moins un orifice d'evacuation la partie supérieure est prévu pour la sortie des produits brassés. L'alimentation en produit second a été représentée à la partie basse de la trémie sur la figure 3, mais il est bien entendu que le déflecteur 19 peut être employé dans une trémie où le conduit 10 serait situé en partie haute, comme sur la figure 1. La fonction d'obturation ou d'écoulement de la trémie sont assurées de la façon suivante : la spire 4 est entraînée par le moteur 5 en rotation vers le haut de la trémie à une vitesse telle que, si celleci est inférieure à une vitesse équilibre ve, les produits contenus dans la trémie s'écoulent par le conduit 7 et que, si celle-ci est su périeure à ve, le conduit 7 est obturé et la spire opère la fonction de brassage, mélange à l'intérieur de la trémie, en même temps que de stockage. L'invention offre donc l'avantage de passer de l'obturation à l'écoulement par un simple abaissement de la vitesse au-dessous de ve et inversement. On déterminera également la vitesse en fonction du débit d'écoulement preferentlel pour la suite des opérations. Si l'appareil recevant les produits mélangés, à la suite de la trémie, est saturé, ou doit être arrêté, il suffira d'augmenter la vitesse pour dépasser ve, pour que la trémie fasse office de stockage en attendant la remise en service. EXPERIMENTATION. Un exemple chiffré illustrera les avantages principaux de l'appareil. On a expérimenté que des grains, dont le diamètre est de 0,1 mm, sont maintenus dans la trémie, le jeu entre le rayon externe de la spire et le rayon interne du conduit 2 ou du manchon 13 étant de 1 mm. Par ailleurs, on a chronométré une opération complète. Dans une trémie de capacité de 10 litres, on a envoyé des granulés de polyéthylène auxquels on a mélangé un pigment colorant. En 20 secondes, on a dosé 4 Kg de matière vierge dans la trémie, en 10 secondes, on a dosé 40 grammes de colorant, on a mélangé le tout en 20 secondes en entraînant la spire 4 à une vitesse ascendante de 1500 tours/minute , et l'on a vidangé en 12 secondes. L'opération a donc duré 1 minute environ. En figure 4, on a représenté schématiquement une installation destinée complète avec automatisation,/ par exemple aux extrudeuses ou boudineuses. L'appareil va remplacer la trémie d'origine placée en amont d'une presse à injecter. Il sera alors utile de prévoir un automatisme pour arreter et reprendre l'écoulement en fonction des besoins. La trémie mélangeuse 3 reçoit, à sa base, le produit vierge qui a été envoyé dans la trémie 21, dosé par le dispositif 9 et convoyé par la spire 8 vers le conduit 2 cylindrique et, en sa partie Supérieure, le colorant qui arrive par le conduit 10, après avoir été dosé par le dispositif 20. Le circuit d'automatisation part du repère 23 représentant l'indicateur de niveau et un relais de temporisation, passe par une minuterie 24 où l'on règle le temps de fonctionnement par cycle de chaque moteur, la ligne 5' correspondant au moteur 5 d'entraînement de la spire 4, la ligne 20' correspondant au moteur 20 d'entraînement du doseur du produit second, la ligne 9' correspondant au moteur 9 d'entraînement de la spire 8. On a étalonné au préalable l'indicateur de niveau, qui peut être à membrane, piézoélectrique, à contacteur. L'indicateur envoie un contact à l'armoire électrique 24 ce qui déclenche le fonctionnement des moteurs 5, 9, 20, pendant les temps respectifs affichés ens', 9', 20'. L'indicateur peut être en différents endroits du conduit cylindrique 2 et préférentiellement, au-dessous de la partie renfermant l'extrémité inférieure de la spire 5. On a également réglé le relais de temporisation de façon que les moteurs ne démarrent que si l'interruption a duré un certain temps, supérieur au temps d'écoùlement. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif. REVENDICATIONS 1 - Trémie verticale contenant des produits divisés et comportant - au moins un conduit d'arrivée dudit produit; - une spire hélicoidale interne, coaxiale à ladite trémie; - un couvercle obturant ladite trémie en sa partie supérieure et por tant un dispositif d'entraînement en rotation de ladite spire, caractérisée en ce que ladite trémie se prolonge à sa base par un conduit cylindrique vertica#l et coaxial, ouvert à son extrémité inférieure et que ladite spire pénètre dans ledit conduit sur une partie au moins de celui-ci. 2 - Trémie selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif d'entraînement est à vitesse variable. 3 - Trémie selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisée en ce qu'il existe une vitesse d'entraînement en rotation dans le sens ascendant de la spire ve au-delà de laquelle le produit ne s'écoule plus et que la spire tourne à une vitesse de rotation supérieure à ve et sert d'obturateur. 4 - Trémie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la spire tourne al ternativement à une vitesse supérieure à ve pendant les phases de mélange et de brassage des produits et à une vitesse inférieure à ve pendant les pha ses d'écoulement des produits. 5 - Trémie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un conduit d'arrivée de produit vierge débouchant dans le dit conduit cylindrique. 6 - Trémie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extrémité inférieure de ladite spire est située, en position repos,# au moins un pas au-dessous du point le plus bas d'arrivée de produit. 7 - Trémie mélangeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac térisée en ce quelle comporte, en sa partie supérieure, une entrée pour le produit à mélanger au premier et que ladite spire est entraînée à une vi tesse supérieure à ve. 8 - Trémie selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce qu'une partie au moins de la paroi interne dudit conduit cylindrique est revêtue d'un manchon fixe coaxial. 9 - Trémie selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit manchon est en produit autolubrifiant, préférentiellement en polytétrafluoroéthylène. 10- Trémie selon l'une quelconque des revendications 8, 9, caractérisée en ce que ledit manchon est démontable par l'extrémité ouverte dudit conduit. 11- Trémie selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une tige interne, coaxiale à ladite spire, située, à l'état repos, au moins dans la partie cylindrique. 12- Trémie selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite tige a son extrémité supérieure reliée au dispositif d'entraînement de ladite spire. 13- Trémie doseuse selon l'une quelconque des revendications 11, 12, caracté risée en ce que la différence entre le rayon de ladite tige et le rayon interne de ladite spire est minime. 14- Trémie doseuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caracté risée en ce que la différence entre le rayon externe de ladite spire et le rayon interne dudit conduit cylindrique n'est pas très important. 15- Trémie selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un tube fixe coaxial,extérieur à ladite spire et l'entourant sur au moins me partie de celle-ci. 16- Trémie selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, un déflecteur constitué par un tronc de cône convergent vers la partie supérieure de l'appareil, coaxial audit tube externe. 17- Trémie selon la revendication 16, caractérisée en ce que ledit déflecteur est disposé sur la partie supérieure dudit tube externe. 18- Trémie selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que ledit tube externe comporte au moins un orifice à sa partie supé rieure, laissant ainsi s'échapper les produits dans la trémie. 19- Trémie selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un moyen pour déclencher l'entraînement de la dite spire à une vitesse déterminée, selon que l'on veut l'écoulement du produit à un certain débit ou l'obturation avec brassage et au moins un moyen pour déclencher l'arrivée d'une quantité déterminée de produits, les dits moyens étant reliés à un indicateur de niveau disposé sur le conduit cylindrique vertical, par l'intermédiaire d'un relais de temporisation ou d'une minuterie. 20 Trémie selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée par un angle au sommet compris entre 30 et 400.