Brevet FR2419241A1 — publié le 19791005

La présente invention a pour objet un dispositif à sas rotatif pour le transport pneumatique de produits pulvérulents. On sait que dans les systèmes de transport pneumatique de produits pulvérulents ou granuleux, on utilise des ensembles mécaniques rotatifs appelés sas ou "écluses",qui servent de moyens d'introduction du produit dans une tuyauterie de transport pneumatique, ou d'extracteurs sous des réceptacles contenant le produit pulvérulent. Un sas rotatif de ce genre est constitué par un rotor disposé verticalement dans un stator de façon à pouvoir tourner autour d'un axe horizontal, et présentant sur sa périphérie un ensemble de compartiments ou d'alvéoles destinés à recevoir successivement du produit pulvérulent pour le transférer d'une conduite d'entrée à une conduite de sortie débouchant dans la tuyauterie de transport, lorsque le rotor est mis en rotation. Un moteur d'entraînement tel qu'un moto-réducteur est accouplé à l'arbre du rotor. Après mise en route du rotor, on injecte de façon continue un gaz comprimé tel que l'air à l'intérieur des alvéoles du rotor, qui défilent l'une après l'autre devant la conduite de sortie placée en regard. Le matériau pulvérulent contenu dans chaque compartiment ou alvéole est ainsi chassé dans la conduite de sortie vers la tuyauterie de transport pneumatique par l'air ou le gaz comprimé soufflé dans le rotor. La réalisation de ces sas rotatifs doit être extrêmement soignée pour réduire les fuites au minimum. Toutefois, malgré le soin que lton apporte au réglage des palettes qui forment les compartiments du rotor, on constate qu'il se produit des fuites radiales au niveau de ces palettes. Les sas connus présentent encore un autre inconvénient important, car ils ne peuvent pratiquement fonctionner à des pressions supérieures à val,5 bar, cette pression étant la valeur maximum compa- tible avec les possibilités de tenue mécanique du rotor. Ce dernier peut être réalisé par exemple en fonte et revêtu d'une résine synthétique, ou bien en acier inoxydable avec une chemise intérieure. De ce fait, le transport pneumatique du produit pulvérulent ne peut être exécuté q'à faible concentration, et à une vitesse de circulation du produit dans la tuyauterie de transport élevée, c'està-dire de l'ordre de 15 à 70 mètres par seconde environ. Ces contraintes imposent la réalisation d'une surface de filtration au poste de réception relativement proportionnelle au débit d'air ou de gaz utilisé, afin de rejeter à l'atmosphère l'air ou le gaz parfaitement épuré. On constate également que dans les écluses ou sas connus, les palettes frottent sur la partie inférieure du stator par suite de la pression vers le bas qu'elles subissent, ce qui entraîne des fuites supplémentaires entre les palettes et le stator. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant un sas rotatif permettant notamment de transférer le produit pulvérulent à une concentration supérieure et à une vitesse inférieure à celles des sas ou écluses connus. A cet effet, le dispositif à sas rotatif, objet de l'invention, destiné au transport pneumatique de produits pulvérulents, est caractérisé en ce que le sas rotatif est enfermé dans une enveloppe mise sous haute pression et traversée par les conduites d'entrée et de sortie du produit pulvérulent, et en ce que le rotor est disposé dans un plan sensiblement horizontal, son axe de rotation étant vertical. Cet agencement permet de faire fonctionner le dispositif sous une pression de transfert pneumatique beaucoup plus élevée que celle des sas connus. Ainsi, la pression de transfert, c'est-à-dire la pression du gaz ou de l'air soufflé à l'intérieur de l'enveloppe et dans les compartiments du rotor quand celui-ci tourne, peut être élevéeà plusieurs bars. Ceci permet d'augmenter considérablement la concentration du matériau pulvérulent dans l'air de la ligne de transfert, et de diminuer corrélativement la vitesse de circulation du produit. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'in térieur de l'envelonpe est mis sous une pression légèrement supérieure à la pression du gaz comprimé injecté dans le sas. Ce dernier com porte de préférence un trou assurant la communication entre l'intérieur du rotor et le volume compris entre le sas et l'enveloppe, afin d'équilibrer les pressions. Suivant une particularité de l'invention, l'enveloppe du sas est constituée de deux demi-coquilles assemblées de façon étanche suivant un plan disposé horizontalement quand le dispositif est en service, par exemple au moyen d'un jeu de brides. Complémentairement, l'enveloppe a une configuration sensiblement ellipsoidale ou sphérique, ces géométries présentant l'avantage d'assurer à l'enveloppe une résistance mécanique suffisante à des pressions très élevées, telles que la pression mentionnée plus haut. D'autres particularités et avantages de l'invention opparaî- tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, on a représenté un mode de réalisation du dispositif à sas rotatif selon l'invention. - La figure 1 est une vue en coupe verticale et élévation d'un mode de réalisation du dispositif à sas rotatif selon l'invention. - la figure 2 est une vue en plan partielle suivant II-II de la figure 1, montrant le rotor du dispositif. - La figure 3 est une vue en élévation d'une des palettes équipant le rotor des figures 1 et 2 dont elles délimitent les compartiments ou alvéoles. - La figure 4 est une coupe partielle à échelle agrandie montrant le système d'étanchéité prévu entre le rotor et le stator du sas des figures 1 et 2. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3, le dispositif à sas rotatif, destiné au transport pneumatique de produits pulvérulents ou granuleux, comprend un sas 1 qui comporte un rotor 2 disposé dans un stator 3. Le rotor présente sur sa périphérie un ensemble de compartiments 4 destinés à redevoir successivement du produit pulvérulent pour le transférer d'une conduite d'entrée 5 à une conduite de sortie 6 pendant la rotation du rotor 2, ce dernier étant accouplé à un moteur d'entraînement constitué par un moto-réducteur 7. Conformément à l'invention, le sas rotatif 1 est enfermé dsns une enveloppe 8 pouvant être mise sous haute pression, et qui est traversée, respectivement à sa partie supérieure et à sa partie inférieure, par les conduites d'entrée 5 et de sortie 6 du matériau pulvérulent à transférer dans une tuyauterie de transport, ou à extraire d'un réceptacle. Complémentairemert, le rotor 2 est disposé dans un plan sensiblement horizontal, son axe de rotation X-X étant vertical. Suivant une particularité de I'inveion, l'enveloppe 8 du sas 1 est constituéede deux demi-coquilles 8a, 8b, assemblées à leur périphérie par un jeu de brides extérieures 9, suivant un plan disposé horizontalement lorsque le dispositif est en service. Dans l'exemple représenté, l'enveloppe 8 a sensiblement la configuration d'un ellipsolde dont la périphérie correspondant au plus grand diamètre a été tronquée. Cette configuration n est pas limitative, une forme sphérique étant également aussi appropriée pour l'enveloppe 8. En effet, les formes ellipsoldale et sphérique confèrent à l'enve- loppe une résistance mécanique élevée qui lui permet de résister à de très hautes pressions intérieures, telles que cinq bars. Le moto-réducteur 7 d'entrainement du rotor 1 est disposé en appui au sommet de la demi-coquille ou calotte supérieure 8a. La paroi de cette demi-coquille 8a est percée d'un orifice 11 permettant d'injecter à l'intérieur de l'enveloppe 8 un gaz ou de l'air comprimé. La conduite de sortie du produit pulvérulent 6 étant placée sous la demi-coquille inférieure 8b et du côté opposé à la conduite d'entrée 5, une tubulure 12 de soufflage d'air ou de gaz comprimé traverse la paroi de la demi-coquille 8a au-dessus des compartiments 4 et en regard de la conduite de sortie 6. La tubulure 12 se prolonge jusqu'au niveau de la surface supérieure du stator 3 Âans lequel est logé le rotor 2, tandis que la conduite de sortie 6 vient de façon similaire jusqu'au niveau de la face inférieure du stator 3. Ce dernier est percé d'ouvertures 14 et 15 en regard de la tubulure 12 et de la conduite 6 afin d'assurer la communication entre celles-ciet les compartiments ou alvéoles 4. Le stator 3 est constitué par l'assemblage de deux flasques horizontales à contour circulaire 16 et 17, et d'une entretoise annulaire verticale 18, assurant l'écartement des flasques 16,17 correspondant à la hauteur du rotor 2. L'entretoise annulaire 18 est fixée a flasques16 et 17 par des vis périphériques 19. Un trou ou ajutage 21 est agencé dans l'un des flasques du stator 13, par exemple le flasque inférieur 17 comme représenté à la figure 1. Cet orifice 21 assure la communication entre le volume intérieur au stator 3 et l'espace compris entre ce dernier et l'enveloppe 8, ce qui permet l'équilibrage des pressions dans ces deux volumes. Selon une particularité de l'invention, les compartiments ou alvéoles 4 du rotor 2 sont délimités par deux anneaux cylindriques coaxiaux 22, 23, distants d'un intervalle déterminé d,et par une succession de palettes 24 placées radialement entre les anneaux 22, 23 et encastrés dans ceux-ci par leurs bords verticaux opposés, comme on le voit aux figures 1 et 2. Le bord intérieur de chaque palette 24 présente deux échancrures d'extrémité 25 qui déterminent entre elles une partie en saillie 26 encastrée dans l'anneau intérieur 22. Celui-ci est solidaire d'un ensemble de bras radiaux dont l'un seulement 27 a été représenté, et qui sont fixés à un arbre central vertical 28, accouplé au motoréducteur 7 pour assurer l'entraînement du rotor 2. Selon une autre particularité, l'invention prévoit que l'arbre d'entraînement 28 est creux et cannelé intérieurement, et qu'il est accouplé avec un arbre intérieur 29 relié au moto-réducteur 7. L'arbre intérieur 29 engagé à l'intérieur de l'arbre creux 28 présente des cannelures correspondantes pour pouvoir entraîner en rotation l'arbre 28 quand le motoréducteur 7 est en marche.En outre, ce montage permet un déplacement relatif entre les arbres 28 et 29, par exemple par un déplacement vertical de l'arbre 28 tandis que l'arbre 29 reste fixe. Des moyens sont également prévus conformément à l'invention pour régler le jeu du rotor 2 par rapport au stator 3. Dans l'exem- ple décrit, ces moyens sont constitués par une butée à billes31, associée à une vis pointeau de réglage à pas fin micrométrique. La butée 31 et sa vis de réglage 32 sont placées sous l'extrémité inférieure de l'arbre creux 28. A la partie inférieure de la demi-coquille 8b, est aménagée une tubulure 33 destinée à parmettre le nettoyage et la décompression du dispositif quand celui-ci n'est pas en service. L'invention prévoit également nes v yens pour assurer une excellente étanchéité des compartiments 4 du rotor, ainsi que ltétan- chéité entre le stator 3 et l'arbre d'entraînement 28 traversant le stator. Dans la forme d'exécution représentée, ces moyens d'étanché- ité comportent des joints métalTiques 74 figure 4) placés iwans des gorges annulaires 35, 36.Les gorges35,40sont agencées Intérieurement aux flasques 16, 17 du stator, au-dessus et au-desscus des anneaux 22, 23 du rotor 2, tandis que lss gorges 36 sont agences dans les flasques du stator 3 autour de 'arbre d'entraînement 28,pour assu- rer l'étanchéité entre ce dernier et le stator. Chacune de ces gorges contient un joint élastique annulaire tel que le joint 34 représenté à la figure 4, ce c oint étant maintenu en compression contre l'anneau associé 22 (contre arbre 28 pour les joints placés dans les gorges 36), par un ressort circulaire 37 disposé dans le fond de la gorge 35 servant de logement au joint élastique 34. ensemble des joints similaires placés au-dessus et au-dessous du rotor 2, sont ainsi élastiquement appliqués contre les faces supérieure et inférieure du rotor 2. Cet agencement permet avantageusement de maintenir le faible jeu nécessaire entre le rotor 2 et les flasques 16 et 17, ce jeu ayant été réglé au préalable au moyen de la butée 31 et de a vis 32. L'alignement du stator 3 par rapport au rotor 2 est exécuté au moyen de trois organes de réglage et de positionnement 39 connus en soi, et traversant la paroi de la demi-coquille inférieure 8b. Par ailleurs, l'arbre 29 traverse un presse-étoupe 41 placé sous le moteur 7. La mise en oeuvre et les avantages techniques du dispositif qui vient d'être décrit sont les suivants. On met en route le moto-réducteur 7 qui entraîne en rotation le rotor 2 autour de l'axe X-X, par D'intermédiaire du système d'arbres cannelés 28, 29, l'anneau extérieur 23 du rotor étant entraîné en rotation par les palettes 24. Les compartiments 4 défilent alors successivement devant D'ouverture 10 percée dans le flasque supérieur 16 et assurant la communication avec le conduit d'entrée 5, puis devant les ouvertures 14 et 15 qui font communiquer les alvéoles ou compartiments 4 avec la tubulure 12 et la conduite de sortie 6. On souffle par la tubulure 12 un gaz ou de l'air comprimé sous une pression déterminée P, par exemple 5 bars, tandis que conformément à une particularité de l'invention, on met l'intérieur de l'enveloppe 8 sous une pression P + p légèrement supérieure à la pression du gaz soufflé par la tubulure 12, et ce, en injectant le gaz à la pression P + p par l'orifice 11. L'orifice 21 de l'enveloppe 8 assure comme on l'a déjà indiqué plus haut, l'équilibrage des pressions entre l'intérieur du sas 1 et le volume intercalaire entre celui-ci et l'enveloppe 8. Lorsqu'on verse un produit pulvérulent ou granuleux par le conduit ou ajutage d'entrée 5, comme symbolisé par la flèche E, ce produit tombe dans les compartiments successifs 4, qui se présentent ensuite l'un après l'autre sous la tubulure de soufflage 12. Le produit pulvérulent est alors chassé par le gaz comprimé dans le conduit de sortie 6, d'où il peut être introduit dans une tuyauterie de transport pneumatique. Si la pression de transfert P est de 5 bars comme indiqué ci-dessus, la pression à prévoir P + p, à l'intérieur de l'enveloppe 8 pourra être par exemple de 5 + 0, 150 bars environ. Les compartiments 4 délimités par les flasques 16, 17 et les palettes verticales 24, assurent le transport de la matière pulvérulente avec une excellente étanchéité. En effet, le montage des palettes 24 par encastrement dans les anneaux 22 et 23 supprime pratiquement toute source de fuite radiale. Complémentairement, le système de joints métalliques constitué par les joncs élastiques 34 maintenus en appui élastique contre les anneaux 22 et 23 de part et d'autre des compartiments 4,réduit à un minimum très faible les fuites axiales. De leur côté, les joints métalliques placés dans les gorges 36 maintiennent une excellente étanchéité entre l'arbre d'entraînement 28 et le stator. Le jeu entre le rotor 2 et le stator 13 peut être réglé de façon extrêmement précise à la valeur voulue grâce à la butée 31 manoeuvrée par sa vis de réglage 32, ce qui concourt également à l'obtention d'une étanchéité presque parfaite dans les compartiments 4. Le fait d'enfermer le sas rotatif 1 dans une enveloppe 8, elle-même soumise à une pression légèrement supérieure à la pression P de transfert de produit pulvérulent permet de faire fonctionner le sas 1 à une pression très supérieure à la pression maximum admissible dans les sas connus, par exemple à 5 bars environ comme déjà indiqué. L'utilisation de gaz ou d'air comprimé à très haute pression permet à son tour d'augmenter la concentration 4.U matériau pulvérulent dans la ligne de transfert à l'extérieur du sas, et par conséquent de diminuer la vitesse de circulation du produit. Corrélativement, le volume d'air utilisé est diminué considérablement, ce qui permet de réduire le diamètre des tuyauteries et l'encombrement de l'appareil. Ainsi, pour un débit de produits pu'vérulents de 40 m3 par heure dans le dispositif conforme à l'inaention, il faudrait mettre en oeuvre un sas d'une réalisation antérieure ayant des dimensions et un encombrement beaucoup plus importants. L'invention permet donc de réduire de façon très appréciable, à débit égal, l'encombrement de l'appareil. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution. Ainsi on peut aménager un orifice de dégazage dans l'enveloppe 8, de telle façon qu'après vidage d'une alvéole 4, la pression à l'intérieur de celle-ci redescend à la pression atmosphérique lorsqu'elle repasse sous la conduite d'entrée 5,pour recevoir à nouveau un chargement de produit pùlvé- rulent. Ceci facilite l'introduction d'une nouvelle dose de produit pulvérulent dans l'alvéole, dont la pression remonte à la pression de transfert lorsqu'elle passe sous la tubulure de soufflage 12. Par ailleurs, si les conformations ellipsoidales et sphériques permettent l'obtention des pressions les plus élevées comme on l'a déjà indiqué, la réalisation d'une enveloppe ayant une géométrie Uiirete ne sortirait pas du cadre de l'invention. La pression de 5 bars mentionne ci-dessus n'est pas limitative, l'appareillage selon l'invention étant susceptible de fonctior- ner à des pressions de 10 cu même 20 bars environ. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à sas rotatif pour le transport pneumatique de produits pulvérulents, comprenant un sas comportant un rotor disposé dans un stator et présentant sur sa périphérie un ensemble de compartiments destinés à recevoir successivement du produit pulvérulent pour le transférer d'une conduite d'entrée à une conduite de sortie pendant la rotation du rotor, ce dernier étant accouplé à un moteur d'entraînement, caractérisé en ce que le sas rotatif est enfermé dans une enveloppe mise sous haute pression et traversée par les conduites d'entrée et de sortie du produit pulvérulent, et en ce que le rotor est disposé dans un plan sensiblement horizontal, son axe de rotation étant vertical. 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel on injecte du gaz comprimé dans le sas et dans la conduite de sortie du sas pour transférer dans ladite conduite le produit contenu dans les compartiments qui défilent successivement devant la conduite de sortie après remplissage, caractérisé en ce que l'intérieur de l'enveloppe est mis sous une pression légèrement supérieure à la pression du gaz comprimé injecté dans le sas. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'enveloppe du sas est constituée de deux demi-coquilles assemblées de façon étanche suivant un plan disposé horizontalement quand le dispositif est en service, et en ce que l'enveloppe a une configuration sensiblement ellipsoidale ou sphérique, un orifice d'injection de gaz sous pression étant ménagé dans cette enveloppe. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les compartiments du rotor sont délimités par deux anneaux cylindriques coaxiaux et distants d'un intervalle déterminé, et par une succession de palettes placées radialement entre les anneaux précités et encastrées dans ceux-ci par leurs bords verticaux opposés, l'anneau intérieur étant solidaire de bras radiaux fixés à un arbre d'entraînement accouplé au moteur. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour assurer l'étanchéité des compartiments du rotor, ainsi qu'entre le stator et l'arbre d'entraînement traversant ledit stator. 6 - Dispositif selon la revendDcatton , caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comportent des oints métalliques annulaires élastiques placés dans oes ornes aenc-es intérieurement au stator au-dessus et au-desscus des anneaux du rotor et autour de l'arbre d'entraînement, chaque joint Dastique étant maintenu en compression contre l'anneau associé et contre l'arbre par un ressort circulaire disposé dans le fond de la gorge sellant de logement au joint élastique considéré. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement est ocreux et cannelé intérieur rement, et est accouplé avec un arbre intérieur relié au moteur, cet arbre intérieur présentant des cannelures correspondantes pour assurer l'entraînement de l'arbre creux en autorisant un déplacement relatif axial des deux arbres. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour régler le jeu du rotor par rapport au stator, par exemple une butée à billes associée à une vis pointeau de réglage et placée sous l'extrémité inférieure de l'arbre d'entrat- nement du rotor. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un trou est ménagé dans le stator pour équilibrer la pression à l'intérieur du sas avec la pression régnant entre le sas et l'enveloppe.