Brevet FR2456556A1 — publié le 19801212

L'invention concerne un procédé et une istallation de broyage cryogénique de produits en vue de l1 obtention d'une poudre dudit produit avec le concours d'un fluide cryogénique de fragilisation. A titre de fluide cryogénique on utilise généralement de l'atote liquide, du gaz carbonique liquide ou solide. On a déjà proposé de nombreuses réalisations de broyeurs cryogéniques avec, dans la quasi totalité des cas, une introduction de fluide cryogénique directement dans le corps du broyeur et, pour assurer un meilleur rendement énergétique, on a été amené à faire recirculer le gaz issu du broyeur, ou gaz de broyage, dans un couloir ou une colonne de prérefroidissement de produits et cela, soit à co-courant des produits, soit à contre-courant des produits. Dans une forme plus particulière de réalisation, on déplace le produit dans une zone de réfrigération allongée comportant une section amont de pré-refroidissement et une section aval de réfrigération, ces sections étant l'une et l'autre alimentées par le gaz de broyage. Malgré la structure relativement complexe de la zone de réfrigération, le fait d'introduire le fluide réfrigérant dans le broyeur lui mêne ne conduit, comme l'expérience et différentes vérifications techniques ont pu le démontrer, qu'à de mauvais rendements. La présente invention a pour objet un procédé de broyage cryogénique du genre rappelé ci-dessus dont la caractéristique essentielle est que l'admission de fluide cryogénique est exclusivement effectuée dans la section de refrigération et s'écoule en totalité dans ladite section de réfrigération, à co-courant des produits vers le broyeur. Selon une disposition préférentielle, le gaz de broyage est recircule en partie dans la section de pré-refroidissement à contre-courant des produits, en partie dans la section de réfrigération des produits, tandis qdune autre partie est recirculée en aval de la section de réfrigération dans la conduite de raccordement de ladite section de réfrigération vers ledit broyeur. Ce choix particulier des modalités d'introduction du fluide cryogénique et de recirculation du gaz de broyage permet, comme l'expérience le démontre, d'obtenir un excellent rendement thermique, car non seulement les produits à réfrigérer sont parfaitement réfrigérés, puisqu'ils sont convoyés en même temps que le fluide cryogénique, mais un surplus de ce fluide cryogénique parvient dans le broyeur lui-même servant ainsi à compenser l'échauffement dû au broyeur, en sorte qu'on peut se libérer coîplêtesent de la servitude d'introduire du fluide cryogénique dais le broyeur lui-même. L'invention concerne également une installation de broyage cryogénique du genre comportant une colonne de réfrigération avec une section supérieure de pré-refroidissement et une section inférieure de réfrigération, une conduite de raccordement vers le broyeur cryogénique, ladite colonne de réfrigération étant équipée en aval de la section de pré refroidissement d'une première conduite d'introduction de gaz de broyage et en aval de la section de réfrigération d'une seconde conduite d'is- troduction de gaz de broyage, et cette installation se caractérise en ce qu'elle colporte, immédiatement en aval de ladite première conduite d'introduction, un poste d'introduction d'un liquide cryogénique, par exemple une rampe de pulvérisation d'azote liquide. Ce poste d'introduction de fluide cryogénique comporte avanta- geusement un moyen d'indroduction d'un fluide cryogénique dans ue zone annulaire entre une paroi cylindrique de colonne et un entonnoir de produits. De préférence, la section de réfrigération est équipée d'un enton- noir aval, débouchant en regard et A faible distance, d'une sole trans- versale solidaire de l'arbre d'avancée de produits, une couronne à portetiroir étant aménagée au-desssus de la sole à l'extérieur de l'entonnoir. En outre, la seconde conduite d'introduction de gaz de broyage est située au niveau de l'entonnoir de la section de réfrigération. Les caractéristiques et effets de l'invention ressortirost dtail- leurs de la description qui suit on références aux dessins annexés dais lesquels - la figure 7 est ne vue en coupe axiale de la colonne de réfrigération d'une installation de broyage cryogénique, - les figures 2 à 4 sont des vues schématiques de trois variantes de réalisation d'une installation de broyage cryogénique selon l'invention. la se référant à la figure 1, une colonne de réfrigération 1 con- porte une paroi cylindrique 2 à extension verticale et cette colonne incorpore un arbre axial 3 entraîné à rotation par un moteur 4, a réduction de vitesse (vitesse de l'ordre de 20 t/mn). La colonne de réfrigération 1 présente une première section dite de pré-refroidissement 11 délimitée entre le sommet de la colonne I et le niveau d'un premier conduit d'introduction de gaz de broyage 12, et une section de réfrigération 13, entre ce premier conduit 12 et une ex trinité inférieure de colonne 14. Cette section de réfrigération commu- nique par un conduit 15 avec un broyeur 16. La section de pré-refroidissement 11 est ouverte à son extrémité supérieure 17 et présente une trémie d'alimentation 18, pour les produits à réfrigérer. Le débouché du conduit d'introduction du gaz de broyage 12 se présente on regard d'un déflecteur de forme tronconique 19 permettait une répartition circonférentielle et uniforme du gaz de broyage, dont une partie au moins remonte au travers de la section de pré-refroidissement vers l'atmosphère en 17. Au cours de leur descente, les produits à prérefroidir sont brassés par des bras transversaux 20 et 21 montés sur l'arbre 3. La section de réfrigération 13 présente un poste d'admission de fluide cryogénique 25 qui consiste en une rampe 26 alimentée en azote liquide par une conduite 27 et qui présente une couronne d'injecteurs 28 orientés vers le bas. Cette rampe circulaire 26 est placée dans l'espace interstitiel entre la paroi de colonne 2 et un entonnoir 30, dans lequel est d'ailleurs ménagée une hélice de recirculatien de produits 31 montés sur l'arbre 3 permettant une circulation des produits selon les flicles f. la aval du poste d'adaission du fluide cryogénique 25 sont ména- gés successivement, sur l'arbre 3 des bras de brassage 32 et 33, puis une cheminée 34 solidarisée à la paroi de colonne 2 par un bras transversal 35 et à l'intérieur de cette cheminée 34 agit une vis hélicoïdale 36 montée sur l'arbre 2. Cette vis hélicoïdale d'ailleurs s'étend vers le bas au-delà de ladite cheminée 34. Â l'extrémité inférieure de la section de réfrigération 13 est ménagé on regard d'une seconde conduite d'admission de gaz de broyage 40, u entonnoir 41 dont une extrSmité inférieure 42 se présente en regard et à faible distance dune sole circulaire transversale 43 montée sur l'arbre 3 de plus large extension radiale que la partie terminale 42 de l'entonnoir 41, et à la périphérie de cette sole 43, et au-dessus de aelle-ci, est ménagée une couronne de retenue de produit 45 s'étendant axialement vers le haut au moins au niveau de l'extrêmité de la partie terminale 42 de l'entonnoir 41, cette couronne 45 étant percée d'une fenêtre 46 dans laquelle peut venir se placer, à une distance plus ou moins grande, n tiroir 47 solidaire d'une tige radiale 48 manoeuvrable par ne manivelle 49. Au niveau et au-dessous de la fenêtre 46 est ménagé un déflecteur 60 incliné vers une extrêxité 61 de la colonne 1 où se situe le raccordevent du conduit 15. Le fonctionnement de la colonne de réfrigération est le suivant On verra plus loin que du gaz de broyage est introduit dans la colonne 1, d'une part par le premier conduit 12, d'autre part par le se- cond conduit 40. Une partie substantielle au moins du gaz issu du conduit 12 s'échappe vers le haut selon la flèche F1 à contre-courant des produits, tandis qu'une autre partie du gaz issu du conduit 12 se dirige, selon les flèches F2, dans la section de réfrigération à co-courant avec les produits à réfrigérer. Le gaz de broyage issu de la conduite 40 est lui, en totalité, dirigé selon la flèche r3 vers le conduit de raoeordement 15, et de là, dans le broyeur 16. En régime permanent de fonctionnement, le produit occupe substan- tiellement tout l'espace laissé libre dans la colonne 1 et s'écoule par gravité ; il est introduit en permanence par la trémie d'aliwentation 18 et lentement brassé par les bras 26 en même tempa que pré-refroidi par le gaz de broyage s'écoulant selon la flèche F1. Au niveau de l'entonnoir 30, gracie à l'hélice 31, le produit est, au moins en partie, recirculé sur lui-même selon les flèches (f) avant de parvenir dans la section de réfrigération où il est soumis à l'action énergique de réfri- gération du fluide issu des pulvérisateurs 28. Le fluide cryogénique accompagne ainsi le produit au cours de sa traversée de la zone de réfrigération et l'on note que le produit est également ici, et plus largement que dans la section de pré-refroidisse- ment, reciroulé sur lui-ese selon les flèches (f') gracie à l'effet de la vis hélicoïdale 36. Un prélèvement plus ou moins important est effectué au niveau de la sole 43, par une ouverture plus ou moins grande du tiroir 47, et le débit choisi de produit, qui bien entendu correspond au débit admis, est ensuite dirigé à l'état complètement réfrigéré vers le broyeur 16 dans lequel est simultanément introduit le fluide de réfrigération en excès. La colonne de refrigération qui vient d'8tre décrite en référence à la figure 1 peut être associée avec un broyeur cryogénique de différentes façons, et l'on détaille en référence aux figures 2 à 4 trois modes particuliers d'association. En se référant à la figure 2, la colonne de réfrigération 1 dont on a représenté diane façon très oehématique la section de pré-refroidis sement 3, la section de réfrigération 13 ainsi que le déflecteur 19, l'entonnoir 30 et le poste de projection de fluide cryogénique 25 et à l'extr;mité inférieure, la sole distributrice 43, est raccordée à un broyeur 16, dont on voit en 50 schématiquement les roues ou pièces mobiles, par la canalisation de raccordement 15, tandis que le gaz de broyage en excès est évacué par un filtre 51, les particules broyées étant recueilles dans la trémie 58. Dans cette forme de réalisation, le gaz de broyage ne se dirige pas n totalité vers le filtre 51, mais est dérivé en partie dans une canalisation de recirculation 52 à registre de réglage 53 pour former zone part, un premier conduit 12 tdébouchant en aval de la section de pré-refroidissement 3) d'autre part le second conduit 40 (débouchant en aval de la section de réfrigération 13), en sorte qu'une partie du gaz de broyage s'écoule par le premier conduit 12 à contre-courant des prodoits selon la flèche F1, et en partie seulement à co-courant des produits selon la flèche F2, tandis qu'une autre partie plus importante de ce nGne gaz est recirculéedirectement par le second conduit 40 vers la canalisation de raccordement 15. C'est grâce au registre de réglage 53 que l'on peut équilibrer le débit de gaz de broyage recirculé dans la canalisation 52, en sorte que les entrées d'air peuvent être évitées, ou que, à l'inverse, une perte de gaz de broyage trop importante ne se produise à l'entrée supérieure de la canalisation de la colonne de réfrigération 1. Selon une variante de réalisation reprise à la figure 3, dans laquelle les éléments constitutifs principaux de la colonne 1 ont été représentés par les rênes références que la figure 2, le gaz de broyage est prlevé en partie directement dans la trémie du broyeur 16 par le second conduit de gaz de broyage 40, qui est équipé également ici d'un registre de réglage 53 alors que le premier conduit 12 débouchant en aval de la section de pré-refroidissement 3 est raccordé à une boite 55 entourant complètement et à distance le filtre 51. Dans cette forme de réalisation, la totalité du gaz de broyage est donc recirculéed'une part, sans être filtrée par le second conduit i0, d'autre part après filtration en 51, par le premier conduit 12 ; également ici, le registre de réglage 53 permet de régler les débits du gaz de broyage empruntant les premier et second conduits 12 et 40. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 4 la totalité du gaz de broyage est prélevée à l'extrêzité de lbnveloppe 55 du filtre 51 et convoyée par un circulateur 56 d'une part, vers le premier conduit 12, d'autre part vers le second conduit 40 ; le premier conduit 12 incorpore un registre de réglage de débit 57 permettant ainsi de li miterle débit du gaz de broyage s'échappant à l'atmosphere. L'invention concerne le broyage cryogénique de produits en morceaux, par exemple des produits alimentaires, tels que les noix muscade, ou des produits industriels tels que des matières plastiques fragilisables à basse température. REYEaDICATIONS 1. Procédé de broyage cryogénique de produits en vue de l'obtention d'une poudre dudit produit par l'effet exclusif d'un fluide cryogénique, du genre où l'on déplace ledit produit dans une zone de réfrigération allongée comportant une section amont de pré-refroidissement et une section aval de réfrigération, où l'on introduit lesdits produits réfrigérés dans un broyeur à circulation de gaz de broyage dont au moins une partie excédentaire est évacuée à contre-courant au travers de ladite zone de pre-réfrigération, caractérisé en ce que l'admission de fluide cryogénique est exclusivement effectuée dans la section de réfrigération de ladite zone de réfrigération et s'écoule en totalité dans ladite section de réfrigération, à co-courant des produits, vers le broyeur. 2. Procédé de broyage cryogénique de produits selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz de broyage est recirculé en partie dans la section de pré-refroidissement à contre-courant des produits, en partie dans le section de réfrigération à co-courant des produits, tandis qu'une autre partie est recirculée en aval de la section de réfrigération dans la conduite de raccordement de ladite section de réfrigération vers ledit broyeur. 3. Procédé de broyage cryogénique de produits selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en fait en sorte qu'une partie du gaz de broyage recirculéeen aval de la section de pré-refroidissement soit dirigé vers le broyeur au travers de la section de réfrigération. 4. Installation de broyage cryogénique, du genre comportant une co longe de réfrigération avec une section supérieure de pré-refroidissement et une section inférieure de réfrigération, une conduite de raccordevent vers le broyeur cryogénique, ladite colonne de réfrigération étant équipée en aval de la section de pré-refroidissement d'une première conduite d'introduction de gaz de broyage, et en aval de la section de ré frigération d'une seconde conduite d'introduction de gaz de broyage, caractérisée en ce qu'elle conporte immédiatement en aval de ladite pro libre conduite un poste d'introduction d'un fluide cryogénique, par exem- ple ne rampe de pulvérisation d'azote liquide. 5. Installation de broyage cryogénique selon la revendication 4, caractérisée en ce que le poste d'introduction de fluide cryogénique co- porte tm moyen d'introduction d'un fluide cryogénique dans une zone an pilaire entre une paroi cylindrique de la colonne et un entonnoir de produits. 6. Installation de broyage cryogénique selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une hélice de remontée de produits est fixée sur l'arbre d'avancée de produits, au niveau de l'entonnoir. 7. Installation de broyage cryogénique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la section de réfrigération est équipée d'un entonnoir aval, débouchant en regard et à faible distance, d'une sole distributrice transversale, solidaire de l'arbre d'avancée de produits, une couronne à porte-tiroir étant aménagée au-dessus de la sole à l'extérieur de l'entonnoir. 8. Installation de broyage cryogénique selon ltune quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le second conduit d'introduction de gaz de broyage est situé an niveau de l'entonnoir de la section de réfrigération.