Brevet FR2423422A1 — publié le 19791116

la présente invention coneerne un sas cellulaire, notamment destiné à équiper une installation de transport pneumatique, comportant un corps rotatif qui a) est monté dans un carter, b) comporte au moins une cellule ouverte radialement vers ltextérieur, c) est, entre une entrée et une sortie du carter situées dans la trajectoire de 1' ouverture de la cellule, rendu étanche par rapport au carter et, d) dans toutes les positions qu'il occupe, empéehe un passage direct de la matière à transporter. Les sas cellulaire connus de ce genre ont le plus souvent un corps rotatif composé de deux disques circulaires pa ralléles entre eux et entre lesquels des cloisons radiales dé- limitent les cellules. Le carter est de toute part en contact étroit avec le corps rotatif. Les arêtes de cloisons, qui peuvent titre munies de profile d'étanchéit8, frottent le long de la paroi du carter. Souvent, les disques comportent une sorte de joint en labyrinthe avec le carter0 Ces sas cellulaires connus peuvent opérer sous une pression différentielle pouvant atteindre 0,8 bar environ entre leur entrée et leur sortie.A des pressions différentielles supérieures la perméabilité des sas devient trop grande, notamment aux arttes des cloisons et aux angles entre l'enveloppe et les parois latérales du carter. Rouir pouvoir travailler à des pressions plus élevées, il faut donc avoir recours à d'autres solutions. C'est ainsi par exemple que pour assurer la vidange dtune trémie contenant un matériau de construction (plStre, ciment, etc., destiné à entre transporté par voie pneumatique à des machines de mise en oeuvre (machine à crépir par exemple), on laisse tomber une charge de ce matériau de la trémie dans un récipient intermédiaire fixé au-dessous de cette dernière, on ferme ce récipient par rapport à la trémie et on évacue la charge du récipient- g~cace à une pression pneumatique d'environ 2 bars. Un sas cellulaire étanche serait de loin préférable. L'invention e donc pour but de créer un sas cellulaire qui permette de travailler avec des pressions différentielles assez grandes entre son entrée et sa sortie. Le sas cellulaire créé par l'invention dans le but indiqué correspond aux sas cellulaires connus par la mème combi- naison des caractéristiques énumérées en préambule, mais sten différencie en ce que le corps rotatif est constitué par une sphère au moins partiellement creuse qui est montée entre deux joints annulaires disposés l'un à proximité de l'entrée, l'autre à proximité de la sortie du carter, et dont ltouver- turne de cellule ou les ouvertures sont constituées par au moins une découpure pratiquée dans la paroi de la sphère creuse, la disposition de cette tEcoupure, ou de ces des coupures, étant telle qu'en toute position de la sphère rota tite l'un des deux joints annulaires se trouve, sur toute sa circonférence, au contact de la paroi extérieure de la sphère. Ceci relève du principe du robinet à boisseau sphérique, appliqué à un sas cellulaire. Dans les installations de trans port par voie pneumatique, ce genre de robinet s'est révélé être l'organe de fermeture de loin le plus sflr dans son fonctionnement et son étanchéité. Ses caractéristiques sont donc adaptées ici à la construction d'un sas cellulaire. Le fait qu'en toute position de la sphère le passage direct de la matière à transporter se troave coupé signifie que dans le cas d'un sas cellulaire, à la diffréence d'un robinet à boisseau sphérique, la sphère elle-même ne doit permettre aucun passage, et que dans tous les cas une seule ouverture de la sphère à la fois doit croiser un point annulaire, sinon l'espace compris entre la sphère, le carter et les joints annulaires serait accessible par l'entrée ainsi que par la sortie duras, ce qui permettrait un passage direct de la matière Donc, l'undes deux joints annulaires est toujours pleinement en contact avec la sphère, de sorte que le sas cellulaire se trouve, au droit de ce joint, fermé et étanche sur toute sa section.Le joint annulaire reste inchangé, la sphère glissant à son contact par une surface toujours égale, la pression de contact pouvant, par simple poussée axiale exercée sur cliacun des deux joints entre lesquels est enserrée la sphères titre réglée assez forte et aussi ajustée pour tenir compte de l'usure des joints. On assure ainsi un effet dtétanchéité coneidérablement meilleur que celui obtenu avec les sas cel lulaires connus. Le sas cellulaire selon l'invention permet en effet de travailler à des pressions différentielles de 2 à 4 bars.L'étanchéité est indépendante de la température de la matière transportée; les joints annulaires sont tout à iait en mesure dtabsorber d'éventuelles dilatations thermiques. Une forme d'exécution particulièrement simple et ration neLle d'un sas selon l'invention est réalisée lorsque la sphère comporte une seule cellule dont la contenance est sensiblement égale au volume total de la sphère. La sphère n'a donc qu'une seule découpure formant ouverture de la cellule. te diamètre de cette ouverture peut avoir la dimension du diamètre intérieur des joints annulaires. Cependant, pour favoriser la continuité du transport, la sphère peut comporter aussi deux cellules opposées dont les ouvertures s'étendent essentiellement d'un seul côté d'un plan de coupe passant par l'axe de rotation de la sphère, afin que les deux ouvertures ne croisent pas simultanément l'un des joints annulaires, Pour que les ouvertures des cellules aient quand même un diamètre aussi grand que possible, on peut leur donner une section sensiblement en forme de demi cercle dont le diamètre est à peu près égal à celui du diamètre intérieur des joints annulaires. Au lieu de cette disposztion on peut aussi prévoir une sphère qui a deux cellules opposées dont les ouvertures sont sinuées sur un mime axe de la sphère et dans lesquelles des couvercles ayant la forme de la calotte sphérique découpée pcur créer ces ouvertures peuvent être introduites pour que, lorsque l'un d'eux est en place, la paroi extérieure de la sphère ne présente plus de solution de continuité. tans cette disposition les cellules et les couvercles forment respecti vement, de préférce, des cylindres et des pistons. Ces derniers peuverLt êre mus par un mécanisne dont le mouvement dérive de la rotation de la sphère par rapport à un axe fixe qi pénètre dans ces pistons. Mais ceux-ci peuvent aussi être actionnés par un s-vrstème pneumatique ou hydraulique alimenté par une conduite introduite dans la sphère par l'axe de rota tion de celle-ci. tes ouvertures des cellules disposées sur un axe de la sphère ont un diamètre qui, de preférence, est plus petit que celui des joints annulaires, afin que lorsqu ur.e ouverture se trouve aux rouit d'un joint annulaire la cel lule correspondante ait le temps de se fermer ou de s'ouvrir avantqie l'ouverture considérée ne se soit à nouveau éloignée du joint. De préférence, la sphère est montée d'un côté au moyen d'un arbre d'entraînement en rotation, de l'autre côté au moyen d'un axe fixe. Ce dernier n'est pas indispensable, car les deux joints annulaires imposent déjà à la sphère une position bien définie. Le carter se compose de préférence d'une enveloppe -cylindrique et de deux brides d t extrémité annulaires qui appliquent contre la sphère les joints annulaires disposés dans les angles de la section transversale du carter et qui sont en co-ltact avec ces brides, cette enveloppe cylindrique et la sphère elle-même. Ces brides d'extrémité peuvent entre ré- guées en position axiale par rapport à l'enveloppe cylindrique du carter, de sorte que l'usure des joints peut ainsi être compensée.L'étanchéité nécessaire entre les brides d' extrémité et l'enveloppe cylindrique est assurée par les joints annulaires eux-mêmes; dans la disposition proposée, ces joints se trouvent automatiquement repoussés également contre l'enveloppe cylindrique, Cette étanché té peut d'ail, leurs être encore renforcée en ménageant au bord de chaque joint annulaire une levre qui, sous l'effet de la pression manométrique qui règne dans l'espace concerné, se trouve ap pliquée contre l'enveloppe cylindrique. Enfin, une réalisation particulièrement avantageuse d' un sas cellulaire selon l'invention est considérablement plus léger, moins encombrant et plus maniable, donc plus facile à installer, que le récipient intermédiaire mentionné plus haut. La hauteur d'installation de la trémie peut donc titre réduite, ce qui contribue à en augmenter la stabilité. De plu5, le sas cellulaire selon l'invention est bien moins coûteux qu'un récipient intermédiaire. Des exemples d'execution de l'invention sont décrits en dé-uail ci-après, en se référant au dessin; sur ce dernier les figures 1 à 3 sont des vues en coupe verticale a travers de sas cellulaires conformes à l'invention. A l'extrémité inférieure 1, an forme d'entonnoir, d'un silo contenant du plâtre de crépissage est fixé par brides, avec son châssis 3, un clapet obturateur 2 actionnable manuellement. Ce clapet est représenté en position ouverte. De même, au châssis 3 de ce clapet est fixé un sas cellulaire 4. Ce sas comprend essentiellement un corps 5, un élément rotatif 6 monté dans ce corps, et un mécanisme 7 de commande de l'élément rotatif 6; ce mécanisme est fixé laté- ralement sur le corps 5. Le corps 5 du sas se compose d'une enveloppe cylindrique 8 et de deux brides d'extrémité 9 et 10 qui, par des nervures annulaires 11, sont emboftées dans l'enveloppe 8 et sont boulonnées en 12 à des brides de l'enveloppe cylindrique 8. La bride d'extrémité supérieure 9 est munie d'une goulotte 13 qui constitue le raccordement entre le châssis 3 du clapet obtura teur et le corps 5. A la bride d'extrémité inférieure 10 est fixée une unité de transport pneumatique 14. Entre leur nervure annulaire Il et - un rebord periphéri- que 15 les brides d'extrémité 9,10 comportent chacune, sur leur pourtour intérieur, un joint annulaire 16, par exemple en tétrafluoréthylène. Ce joint annulaire s'étend radiale-- ment vers l'extérieur au-delà de la nervure ll et touche la paroi intérieure de l'enveloppe cylindrique 8 par une lèvre périphérique 17 formée par une rainure 18 prévue sur une partie de la hauteur axiale de ce joint. Radialement en directicn du centre du corps chacun des deux joints annulaires 16 présente une face d'appuiangente au corps de rotation 6; cette face dtappui est en biais, ou sensiblement tronconique. Ce corps de rotation 6 est une sphère creuse, d'une contenance de 20 litres par exemple avec une ouverture circulaire 20 dont le diamètre est sensiblement égal à celui de l'alésage des brides d'extrémité 9 et 10. Ce corps 6 est monté d'un ctte sur un bout d'arbre d'entraînement 21 et, de l'autre côté, sur un tourillon fixe 22; cet arbre 21 et cet axe 22 sont tous deux engagés, depuis ltenveloppe cylindrique 8, dans des tubulures coaxiales 23 et 24 situées à l'intérieur de la sphère 6. Le bout d'arbre d'entratnement 21 est rendu étanche par rapport à l'enveloppe cylindrique 8 au moyen d'un joint annulaire 25 qui entoure ce bout d'arbre hors de l'enveloppe 8, dans une tubulure 26 soudée à cette enveloppe. I1 n'est pas prévu de joint par rapport à la sphère, le bout d'arbre 21 étant sim plement engagé dans la tubulure 23 de laquelle il est rendu solidaire par une clavette 27. Ta tubulure 24 qui constitue le palier qui tourne autour du tourillon fixe 22 est fermée côté intérieur de la sphère; ce tourillon est fixé de façon étanche à l'enveloppe 84 Le mécanisme de commande 7 est constitué par un groupe moto-réducteur boulonné sur une bride 28 de la tubulure 26 mentionnée plus haut; le bout dtarbre de sortie 21 de ce groupe, qui sert à entratier le corps rotatif 6, tourne à raisor de par exemple 2 tours par minute. L'unité de transport pneumatique 14 comprend un pot 29 fixé à la bride d'extrémité inférieure 10, un fond 30 de mise à l'atmosphère disposé en biais dans ce pot; dans ce dernier débouche latéralement une amenée drain comprimé 51, de mine qu'unie conduite ae transport conduisant hors du pot 29. Le dispositif selon 11 invention fonctionne comme décrit ci-après Le corps rotatif 6 constitué par la sphère creuse est maintenu en rotation permanente par l'arbre 21. Lorsque 1' ouverture 20 se présente dans le joint annulaire supérieur 16, la matière contenue dans le silo remplit la sphère creuse en passant par l'extrémité inférieure 1 du silo. Lorsque cette même ouverture 20 parvient ensuite au droit du joint annulaire inférieur 16, la matière recueillie dans la sphère 6 sort de celle-ci et tombe dans le pot 29.Dans ce dernier, la matière qui est soumise à la pression de ltair comprimé introduit par l'amenée 31 et qui a traversé le fond incliné 30, est évacuée dans le raccord 32 de la conduite de transport Si nécessaire, la vidange de la sphère creuse peut ttre favorusée par insufflation d'air comprimé par le tourillon 22 et la tubulure 24 ces deux pièces pouvant etre aisément nodifiée- powr permettre une telle insufflation. Durant toutes ces opérations le corps 5 au sas est toujours fermé, grâce aux joints annulaires supérieur et inférieure 16. L'ouverture circulaire 20 ne franchit toujours qu'un seu de ces deux joints à la fois; son diamètre est plus petit que la distance entre ces deux joints. Lorsque ltouverture 20 cro-se le joint annulaire inférieur 16, l'intervalle entre la sphère creuse et la paroi du corps 5 est soumis à la pression de l'air comprimé tout comme l'intérieur de la sphère. Cette pression repousse alors les lè-wres 17 contre lter-- veloppe cylindrique 8 et renforce ainsi elle-même l'étanché- ité en cet endroit. La force nécessaire pour appliquer les faces d'appui 19 des joint annulaires 16 contre la sphère est fournie par les boulons 12 que l'on peut toujours resserrer pour compenser l'usure de ces joints.La pression exercée par les joints annulaires 16 contre la sphère engen- dre dans ceux-ci, par suite de la position inclinée de la face d'appui de ces joints par rapport à la direction de la force exercée par les boulons 12, une force qui agit vers 1' extérieur et qui applique ces joints plus fortement contre 1' enveloppe cylindrique 8. Lorsque l'ouverture 20 croise le joint annulaire supérieu 16, la pression pneumatique contenue à l'intérieur de la sphère et dans l'espace entre cette dernière et le corps 5 se détend vers le haut dans le silo. Au droit du joint annulaire inférieur 15 le corps 5 est obturé par la paroi extérieure de la sphère. Le sas cellulaire représenté à la fig.2 comporte un corps rotatif 33 un peu différent du corps rotatif 6 illustré à la fig. 1. Par ailleurs, ce sas est identique à celui selon la figol, de sortie que les mimes repères numériques ont été uti lisés pour désigner les parties de ces sas qui sont les mimes. Le corps rotatif 33 est, ici aussi, uXe sphère creuse, mais il comporte dellv cellules 34. Les ouvertures 35 de ces cellules sont situées toutes deux d'un même côté de l'axe vertical de la sphère, chacune-d'elles occupant environ la moitié de la secticn que présentait l'ouverture 20 dans le corps rotatif 6. Contrairement à ce qui est représenté sur la fig.2, ces deux ouvertures 35 sont disposées à 900 l1une de l'autre. Cette disposition fait qu'à un moment donné une seule ouverture 35 croise 1'un des joints annulaires 16 tandis qu'au droit du joint annulaire opposé la s ection du corps 5 est obturée par la sphère. Bans la variante d'exécution représentée à la fig. 3, le sas cellulaire a la m8me structure que das les deux exemples précédents, mais le corps rotatif 36 est différent des deux décrits ci-dessus.Il comporte deux cellules 37, chacune avec une ouverture 38, les deux ouvertures 38 étant diamétralement opposées l'une à l'autre. Chaque cellule 37 est cylindrique et un piston 39 peut sl5J mouvoir. Chacun des deux pIstons porte une calotte sphérique 40 correspondant à la portion de la sphère enlevée pour constituer chacune des deux ouvertures 38.Les deux pistons 39 sont fixés à une tige commune 41 qui traverse axialement un vérin hydraulique 42 et peut coulisser dans ce dernier, lequel est maintenu et alimenté par l'inter- médiaire d'une conduite coaxiale 43 qui sort du corps 5 du sas en traversant la tubulure 24 qui la maintient et en traversant le tourillon fixe 22. A chaque fois que les deux ouvertures 38 sont parvenues au droit des Joints arunulaires 16, une commande appropriée du système pnematitue fait passer les deux pistons 39 d'une position de fin de course à la position de fin de course opposée. De ce fait, la cellule supérieure 37 se trouve dégagée pour recevoir de la matière contenue dans le silo, tandis que la matière contenue dans la cellule inférieure en est expulsée Far la calotte sphérique inférieure 40 qui, en fin de course descendante, vient obturer I'ouverture basse 38 de la sphère. Cette dernière poursuivant sa rotation, le corps 5 reste ferné au droit du joint annulaire inférieur 16. I1 en sera de meme plus tard lors de l'entrée dans le champ du joint annu- laire supérieur 16. Ce n'est que lorsque les ouvertures 38 se trouvent complètement dans le plan des joints 16 que le vérin pneumatique 42 déplace les pistons et leur fait occuper la position de fin de course.opposée. Afin que ce wéplace- ment ait le temps de se faire, le diamètre des ouvertures 98 est un peu plus petit que le diantre intérieur des joints annulaires 16. REVENDICAXI0N5 1. Sas cellulaire, notamment destiné à équiper une ina- ta'lation de transport pneumatique, comportant un corps rotatif qui est monté dans un carter, comporte au moins une cellule ouverte radialement vers l'extérieur, est rendu étanche par rapport au carter entre une entrée et une sortie de celuici situées dans la trajectoire de ltouverture de la cellule, et empeehe, dans toutes les positions que ce corps rotatif occupe, un passage direct de la matière à transporter, ce sas cellulaire étant remarquable en ce que le corps rotatif (6; 33;36) est constitué par une sphère au moins partiellement creuse qui est montée à rotation entre deux joints annulaires (16) disposés l'un a iJroximité de l'entrée, l'autre à proximité de la sortie du carter, et dont l1ouverture de cellule ou les ouvertures de cellules sont constituées par au moins une découpure pratiquée dans la paroi de la sphère creuse, la disposition de cette découpure (20) ou de ces découpures (35; 38) étant telle qu'en toute position de la sphère tournante l'un des deux joints annulaires (16) se trouve, sur toute sa ci- onférence, au contact de la paroi extérieure de la sphère. 2c Sas cellulaire selon la revendication 1, remarquable en ce que la sphère (6) comporte une seule cellule dont le volume est sensiblement égal à celui de la sphère. 3, Sas cellulaire selon la revendication 2, remarquable en ce que le driacletre de I'ouvert;ur la cellule est sen- en ce que le diamètre de la cellule est sensiblement égal au diamètre intérieur des joints annulaires (16). 4 Sas cellulaire selon la revendication 1, remarquable en ce que la sphère (33) comporte deux cellules opposées (34) dont les ouvertures (35) s'étendent essentiellement d'un sel côté d'un plan de coupe passant par l'axe de rotation de la sphère (3s) et ont une section de préférence en forme de demi cercle dont le diamètre est sensiblement égal à celui du diamètre intérieur des joints annulaires (16). 5. Sas cellulaire selon la revendication 1, remarquable en ce que la sphère (56) comporte deux cellules opposées (37) dont les ouvertures (33) sont situées sur un même axe de la sphère et dans lesquelles des couvercles (40) ayant la forme de la calotte sphérique découpée pour créer ces ouvertures peuvent être introduits de l'intérieur. 6. Sas cellulaire selon la revendication 5, remarquable en ce que les cellules (37) et les couvercles (40) forment respectivement des cylindres et des pistons, ces derniers pouvant être nus soit par un mécanisme dont le mouvenent dérive de la rotation de la sphère par rapport à un axe fixe qui pénètre dans ces pistons, soit par un système pneumati Que (42) ou hydraulique alimenté par une conduite (43) intraduite dans la sphère (36) par l'axe de rotation (22) de celle-ci. 7. Sas cellulaire selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, remarquable en ce que le diamètre des ouvertures (38) des cellules est plus petit que le diamètre intérieur des joints annulaires (16). 8. Sas annulaire selon l'une queiconque des revendica jasions précédentes, remarquable en ce que la sphère (6;33;38) est montée d'une part au moyen d'un arbre d'entrainement en rotation (21), d'autre part au moyen d'un axe fixe (22). 9. Sas cellulaire selon l'une quelconque des revendica tiens précédentes, remarquable en ce que le carter (5) se compose d'une enveloppe eylindrique (8) et de deux brides d'extrémité annulaires (9) qui appliquera contre la sphère (6-33;36) les joints annulaires (lo) disposés dans les angles de la s ection transversale du carter et qui sont en contact avec ces brides (9), cette enveloppe cylindrique (8) et la sphère elle-même, ces brides pouvant être réglées en position axiale par rapport à 1' enveloppe cylindrique (a) du carter et ces joints (16) étant en contact avec cette enveloppe par une lèvre d'étanchéité (17). Utilisation d'un 10./bas cellulaire selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, nia an oeuvre de préférence directement au début d'une conduite de transport pneumatique (32), par l'intermédiaire d'un fond (30) de mise à l'atmosphère, pour prélever d'un silo (1) un matériau de construction, notanment pour alimenter des appareils à crépir des maçonneries.