Brevet FR2498473A1 — publié le 19820730

L'invention concerne un procédé pour le mélangeage de produits en vrac au cours de leur passage à travers un silo mélangeur à la partie inférieure duquel il est prévu, à distan- ce les uns des autres, une multiplicité d'orifices d'écoulement à partir desquels le produit est prélevé de façon commandée différemment, de telle manière qu'il s'établisse, dans le produit contenu dans le silo, des vitesses de descente qui diffèrent par zones. L'invention concerne par ailleurs un silo mélangeur pour l'exécution de ce procédé. D'après un procédé connu de ce genre (revue Aufbereitungs- techn1k, 1977, p. 566, fig. 3), le fond, équipé de dispositifs de ventilation, est incliné vers le centre et il est prévu, au milieu du fond, une chambre d'écoulement dans la paroi de laquelle est répartie une multiplicité d'orifices par lesquels le prod.uit est extrait du silo. Du fait de la disposition ex- centrée des orifices d'écoulement, on parvient à ce qu'il se forme, dans le produit qui séjourne dans le silo, une multi- plicité de trombes d'écoulement excentrées. Par le terme "trombe", on entend la zone du produit en vrac qui, située au-dessus d'un orifice d'écoulement, se déplace plus vite vers le bas, pendant le prélèvement de produit, que le produit environnant. Dans un autre modèle connu de silo, qui n'est pas spécia- lement qualifié de silo mélangeur (demande de brevet allemand nh 23 36 984), le fond, équipé de dispositifs de ventilation, s'étend en pente vers l'extérieur, en direction d'une multi- plicité d'orifices d'écoulement disposés périphériquement, dé- bouchant dans un canal annulaire qui est disposé à l'intérieur de la paroi du silo, sous un talus dans lequel est enchâssé le fond du silo. Les dispositifs de ventilation adJoints aux différents orifices d'écoulement sur le fond du silo peuvent être alimentés en air périodiquement de manière di'ffrente. L'invention a pour but d'améliorer l'effet de mélange dans le cadre d'un procédé de mélangeage do genre défini dans le préambule. La solution proposée par l'invention consiste en ce que le produit est prélevé, de manière pratiquement perma- nente et simultanée, à travers des orifices d'écoulement répar- tis sur toute la circonférence de la cavité du silo, la vitesse différentielle s'accroissant jusqu'à sa valeur maximale sur une multiplicité d'orifices d'écoulement qui ne présentent chacun qu'une faible vitesse différentielle par rapport à celui qui est immédiatement voisin. Alors que dans l'état antérieur de la technique, on s'est efforcé d'établir, pour des orifices d'écoulement voisins, de grandes différences de la vitesse d'écoulement, afin d'obtenir de la sorte, à l'intérieur du produit séjournant dans le silo, de grandes différences de vitesse de descente à de petites distances horizontales, l'invention est basée sur le fait constaté qu'il est plus avantageux de parvenir à ce que les différences de vitesse de descente, responsables de la qualité du mélange, s'établissent à des distances horizontales aussi. grandes que possible, les différences de vitesse dans des zones immédiatement voisines étant relativement petites. Les vitesses relatives réduites se traduisent par une diminution des pertes par frottement et, en conséquence, par une diminution de la consommation d'énergie. En outre, de plus grands volumes de la cavité du silo participent au mouvement permanent d'écoulement, ce qui fait que les volumes dans lesquels le produit reste plus ou moins immobile pendant longtemps et, par suite, ne partici- pe pas au mouvement de mélangeage, sont réduits. Certes, il se forme au centre du fond du silo un c8ne de produit pluas ou moins inactif. Mais il a un volume relativement petit et il favorise la déviation des courants verticaux de produit vers l'extérieur en direction des orifices d'écoulement. Un autre avantage important de l'écoulement périphérique du produit consiste en ce que cet écoulement est moins fortement perturbé par la charge du produit se trouvant dans le silo qu'un écoule- ment central du produit. Cela tient au fait qu'une fraction plus importante du poids du produit qui descend dans la région périphérique du silo est absorbée par frottement par les parois du silo. En conséquence, lorsque les orifices d'écoulement sont disposés périphériquement, il y a besoin d'une moins forte pression d'air au niveau du fond pour ameu- blir le produit qui doit être prélevé. Dans un silo mélangeur suivant l'invention pour l'exécu- tion du procédé, il est prévu que les orifices d'écoulement soient disposés sur le pourtour extérieur du fond et débou- chent dans un canal annulaire qui est formé pour acheminer le produit vers un point collecteur ou de transfert. Etant donné qu'eu égard à la consommation d'énergie pour le prélèvement du produit, il peut être opportun, pour les raisons évoquées ci-dessus, de disposer les orifices d'écoule- ment aussi loin que possible à la périphérie, il est prévu, suivant une autre caractéristique de l'invention, que le canal annulaire se trouve à l'extérieur de la paroi du silo. Nais il est également possible, dans bien des cas, de disposertle canal annulaire à l'intérieur de la paroi du silo. Pour l'acheminement du produit, des gouttières transpor- teuses pneumatiques peuvent être prévues dans le canal annu- laire, ce dernier étant incliné dans le sens du transport. On obtient une consommation d'énergie particulièrement réduite pour les dispositifs de transport lorsque les orifices d'écoulement sont réalisés sous forme de conduites tubulaires obturables traversant la paroi du silo et le canal annulaire sous forrme de conduite annulaire à transport pneumatique. Sui- vant une autre caractéristique de l'invention, la conduite annulaire à transport pneumatique meut se poursuivre par une conduite ascendante pneumatique. Cette disposition est particu- lièrement judicieuse, du fait que dans bien des cas, il doit être disposé, à la suite d'un silo, un système de transport pneumatique vertical, connu sous le nom d'airlift. Dans le cas de l'invention, celui-ci peut être raccordé directement à la conduite annulaire ou aux orifices d'écoulement. Les débits d'écoulement différents le long de la péri- phérie peuvent 8tre obtenus de diverses manières. Par exemple, les orifices d'écoulement peuvent présenter des diamètres qui varient par échelons répartis sur la circonférence du silo. Il peut ttre également prévu, au niveau des orifices d'écoule- ment, des moyens permettant de faire varier la vitesse d'écou- lement. Enfin, il entre aussi dans le cadre de l'invention la possibilité que les orifices d'écoulement soient certes prati- quement égaux, mais diffèrent par leur écart dans la direction circonférentielle. Dans chaque cas, on obtient la variation voulue de la vitesse d'écoulement et, par suite, de la vitesse de descente du produit le long de la périphérie du silo. Dans ces condi- tions, il est possible de faire en sorte que la variation de la vitesse d'écoulement s'effectue entièrement dans le même sens sur toute la circonférence. En un point de la circonfé- reice, il se produit alors un saut brusque de la vitesse d'écou- lement maximale à la vitesse d'écoulement minimale. En ce point, les orifices d'écoulement correspondant respectivement à la vitesse d'écoulement maximale et minimale peuvent être séparés l'un de l'autre par une cloison radiale fixe, afin que le produit provenant de la région o la vitesse de descen- te est plus faible ne rejoigne pas ou ne rejoigne que dans une faible mesure la région o la descente est plus rapide. Au lieu d'un tel profil de vitesse de descente qui s'étend sur toute la circonférence du silo, on peut aussi en choisir un qui ne s'étend que sur un diamètre, en ce sens que les points o la vitesse d'écoulement est respectivement rmximale et minimale sont disposés en des points opposés de la circonfé- rence, tandis que les orifices d'écoulement situés de part et d'autre de ce diamètre sont réglés de manière à établir une transition continue de la vitesse d'écoulement. Dans ce cas également, on obtient le profil voulu de vitesse de descente par grandes zones. Pour assurer le transport du produit dans les orifices d'écoulement, ceuxci peuvent être équipée de dispositifs produisant un transport cadencé par bouchons successifs. Ce dispositif se compose opportunément d'au moins deux éléments de ventilation qui sont à des distances différentes de l'orifice d'écoulement et qui sont alimentés périodiquement et alternativement en air comprimé. La commutation d'un élément de ventilation à l'autre peut s'effectuer automati- quement dans ces conditions, au moyen d'une soupape à deux voies à commutation automatique. Outre les avantages relatifs à la fonction de m6langeage et à une meilleure utilisation de la place disponible dans le silo, la disposition extérieure des orifices d'écoulement suivant l'invention offre l'avantage que ces orifices se prêtent aisément à un contr8le et à un entretien de l'exté- rieur. Les canaux annulaires peuvent être réalisés de manière à être parcourus par le personnel d'entretien. Le procédé de mélangeage suivant l'invention rend possi- ble, avec un volume relativement petit du silo, une atténua- tion de variations de composition à long terme. Lorsqu'on veut obtenir en outre une homogénéisation à la livraison au détail, on peut installer un mélangeur à passage continu à la suite du silo. Par exemple, un mélangeur à passage continu d'une capacité de 5 à 50 t peut être placé à la suite d'un silo de 10 000 t. L'invention est expliquée ci-après de façon plus détail- lée, en référence aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue en coupe verticale partielle d'un silo dans la région de l'angle entre la paroi et le fond du silo. La fig. 2 est une vue en coupe, faite suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 représente un indicateur de réglage pour des vitesses d'écoulement échelonnées. La fig. 4 représente une forme de réalisation modifiée, également en une vue en coupe verticale partielle correspon- dant à celle de la fig. 1. La fig. 5 représente une autre forme d3e réalisation, également en une vue en coupe verticale partielle correspon- dant à celles des fig. 1 et 4. La fig. 6 représente un dispositif à disque de retenue, utilisable dans les exemples de réalisation des fig. 4 et 5. La fig. 7 illustre une disposition adoptée pour l'éta- blissement d'un profil de vitesse de prélèvement sur la cir- conférence du silo. Dans le premier exemple de réalisation (fig. 1 à 3), un canal annulaire 2 est formé intérieurement sur la paroi de béton 1 d'un silo par un mur de séparation rapporté 3 en béton. Le mur de séparation rapporté 3 est interrompu par des évide- ments 4 qui correspondent à 50 % d'ouverture environ dans la direction circonférentielle. En outre, le mur de séparation rapporté est étayé contre la pression radiale du produit par une maçonnerie de béton 5 interrompue à 50 % environ. Sur un rebord formé sur le mur rapporté 3 se trouvent, sur toute la circonférence du silo, des éléments de ventilation 6. Le cas échéant, d'autres éléments de ventilation 7 se trouvent sur le fond 8 du silo. Les éléments de ventilation 6, 7 sont alimentés en gaz d'ameublissement par des canalisations 9 disposées à distance de 1 à 10 m dans la paroi 1 du silo et obturables par des soupapes 91. Un tiroir 10 est actionné au moyen d'une tringlerie ll passant à travers des douilles 12 disposées dans la paroi 1 du silo à distance de 1 à 5 m, ce qui permet de dégager pour le produit des orifices d'écoulement différents 13 dans le canal annulaire 2. Le canal annulaire est incliné de à 102 dans la direction circonférentielle (non représenté sur les dessins) et il est équipé de gouttières transporteuses pneumatiques 14 qui sont alimentées par une conduite annulaire 15. De façon traditionnelle, on utilise, pour le produit qui se trouve dans le silo, un gaz d'ameublissement et un gaz transporteur, le gaz d'ameublissement étant aspiré hors du silo et le gaz transporteur hors du canal annulaire 2 par une conduite collectrice 16. Afin de ménager les garnitures d'étanchéité dans toutes les douilles tubulaires de la paroi 1 du silo, une légère dépression est établie dans le canal annulaire. Dans le canal annulaire 2 sont montés, au moyen d'autres douilles, des palpeurs pivotants 17 afin de rendre visibles de l'extérieur le niveau de remplissage en produit et le débit de transport, ou de les contrôler électriquement avec un potentiomètre (voir fig. 3). Avec le gaz d'ameublissement des éléments de ventilation 6 et avec les tiroirs 10 sont réglés des débits de prélève- ment échelonnés de façon continue, indiqués par les palpeurs pivotants 17; à cet effet, il peut 4tre prévu des dispositifs de commande appropriés. Dans l'exemple de la fig. 4, le canal annulaire 2 est disposé extérieurement sur la paroi 1 du silo. A distance de 1 à 5 m dans la direction circonférentiel e sont inclus, dans la paroi 1 du silo, les orifices d'écoulement 13 sous la forme de tubes d'acier de 20 à 200 mm de diamètre, remplaçables en cas d'usure. Pour des raisons de construction, les orifices d'écoulement 13 peuvent s'écarter de la direction radiale. Dans le silo se trouvent, devant les orifices d'écoulement 13, les éléments de ventilation 6 qui sont alimentés en gaz d'ameublis- sement par les tuyaux 9 branchés à intervalles de 1 à 10 m sur la conduite annulaire 15. Par des soupapes supplémentai- res, non représentées en détail sur le dessin, les éléments de ventilation peuvent être alimentés au choix en vue d'une ven- tilation interne 61 ou d'une ventilation externe 62 ou en vue des deux modes de ventilation en même temps, ce qui fait que le gaz d'ameublissement attaque, en s'échappant vers les tubes 13, une plus ou moins grande quantité de produit. Le gaz d'ameublissement est délivré au moyen des soupapes 91. A chaque soupape 91 sont adjoints au moins deux tubes 13. Les soupapes 91 sont commandées successivement, de telle manière que le produit transporté et le gaz d'ameublissement soient forcés de s'échapper par l'un des tuyaux 13 associés, pour peu que l'on veille à maintenir une pression du gaz et un niveau de remplissage suffisants à l'intérieur du silo. On agit par ailleurs sur le débit de déchargement par un dispositif à disque de retenue 18 qui est sollicité par un ressort et qui étrangle le débit de transport du tuyau, celui- ci étant indiqué extérieurement par le mouvement du ressort. Les éléments de ventilation 6 se trouvent sur une corniche de béton 19 dont la hauteur au-dessus du fond 8 du silo résulte de l'inclinaison du canal annulaire 2. Les fig. 5 à 7 représentent un autre exemple de réalisa- tion dans lequel les orifices d écoulement 13 sont inclus dans la paroi 1 du silo sous la forme de tubes de prélèvement en acier de 20 à 200 mm de diamètre. Les éléments de ventilation 6 qui, comme dans le cas de l'exemple de la fig. 4, peuvent ètre alimentés au choix du côté externe et/ou du côté interne, sont installés dans le fond 8 du silo. Le gaz d'ameublissement provenant de la conduite annulai- re 15 est délivré au moyen de la soupape 91 et il s'échappe avec le produit par les orifices d'écoulement 13 vers une conduite annulaire de transport 20. A chaque orifice d'écou- lement 13 est adjoint un élément de ventilation 6 commandé séparément. Tous les éléments de ventilation 6 et les tubes d'écoulement 13 fonctionnent simultanément, en parallèle sur leurs conduites annulaires 15 et 20. La conduite annulaire de transport 20 a un diamètre échelonn, en rapport avec le débit de transport qui croit le long de la circonférence. En plus, elle peut être raccordée directement à une source de gaz transporteur. Avec des soupapes manuelles d'étranglement 92 et avec le dispositif à disque de retenue 18, les vitesses de prélèvement sont réglées, pour chaque tube d'écoulement 13, de manière fixe et échelonnée le long de la circonférence du silo. Lorsqu'un tube 13 ou sa zone d'accès s'engorge, un con- tact est établi par le dispositif à disque de retenue 18. Au moyen d'une soupape 22 qui est fermée dans les conditions normales de fonctionnement, ce contact commute la ventilation 6 de la conduite annulaire en parallèle 15 à la conduite directe 21 pendant une période choisie au préalable. Dans la conduite directe 21, il est créé ou maintenu une pression du gaz d'ameublissement supérieure de 0 à 1 bar à celle qui règne dans la conduite annulaire en parallèle 15. Lorsque le conduit engorgé n'est pas dégagé ou que le contact du dispositif à disque de retenue 18 ne commute pas, un signal de dérangement est déclenché. le conduit peut être alors dégagé à la main. A cet effet, un tiroir de réparation 23 et les soupapes 91 et 22 sont fermées et le dispositif à disque de retenue 18 est dévissé. Le dispositif à disque de retenue 18 se compose d'un disque de retenue et de déviation 180, d'un disque de guidage 181, d'un disque d'étanchéité 182, d'un chapeau de fermeture 183, d'une barre d'accouplement 184 avec une partie filetée et un.éopou tendeur 187, d'un ressort 188 et d'un indicateur de force du ressort 189, ainsi que du contact 190. Dans un silo 100 dans lequel la vitesse d'écoulement est échelonnée de "1" à "16" dans la direction circonférentielle, une cloison 24 est disposée entre les vitesses "1" et "16" (fig. 7). - Avec le procédé suivant l'invention, dans la mesure o le produit est prélevé de façon continue et simultanément par tous les orifices d'écoulement, il se produit, dans la cavité du silo, un mouvement de descente qui est pratiquement uniforme, bien que différent. Mais un mode de fonctionnement périodique pour les différents orifices d'écoulement ne doit pas être exclu pour autant, les orifices étant ouverts et refermés brièvement, de telle manière que l'uniformité de la vitesse de descente ne s'en trouve pratiquemr-n pas iiflience. Cela doit être considéré comme df rférent des pracose Ds cornu daur lesquels certains orifices d'écoiemenr Lo ouve ' rt et d'au- tres sont fermiB pendant une durée de plusir;s minutes, afin de provoquer délibérément, dans la a-vté du silo, un mouve- ment de descente non uniforme par zones. REVEIDICATIONS 1. Procédé pour le mélangeage de produits en vrac au cours de leur passage à travers un silo mélangeur, à la partie inférieure duquel il est prévu, à distance les uns des autres, une multiplicité d'orifices d'écoulement à partir desquels le produit est prélevé différemment de manière commandée, de telle sorte qu'il s'établisse, dans le produit contenu dans le silo, des vitesses de descente qui diffèrent par zones, caractérisé en ce que le produit est prélevé, de manière pratiquement permanente et simultanément, à travers des ori- fices d'écoulement répartis sur toute la circonférence de la cavité du silo, à des vitesses différentes, la vitesse diffé- rentielle s'accroissant jusqu'à sa valeur maximale sur une multiplicité d'orifices d'écoulement qui ne présentent chacun qu'une faible vitesse différentielle par rapport à celui qui lui est immédiatement voisin. 2. Silo mélangeur pour l'exécution du procédé selon la revendication 1, dans la partie inférieure duquel il est prévu, à distance les uns des autres, une multiplicité d'orifices d'écoulement à partir desquels le produit peut être prélevé à des vitesses différentes, caractérisé en ce que les orifices d'écoulement (4) sont disposés sur le pourtour extérieur du fond et débouchent dans un canal annulaire (2) qui est réalisé en vue de l'acheminement du produit vers un point collecteur ou de transfert. 3a Silo mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal annulaire est disposé à l'extérieur de la paroi (1) du silo. 4. Silo mélangeur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le canal annulaire (2) est incliné dans le sens du transport et présente des gouttières transporteuses pneumati- ques (14). 5. Silo mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices d'écoulement sont réalisés sous forme de conduites tubulaires obturables (13) et le canal annulaire sous forme de conduite annulaire à transport pneumatique (20). 6. Silo mélangeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la conduite annulaire à transport pneumatique (20) se poursuit en une conduite ascendante pneumatique. 7. Silo mélangeur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les orifices d'écoulement (13) sont disposés à des distances différentes les uns des autres sur la circonférence du silo. 8. Silo mélangeur selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les orifices d'écoulement (13) sont équipés de moyens permettant de faire varier la vitesse d'écoulement. 9. Silo mélangeur selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les orifices d'écoulement (13) présentent des diamètres différents. 10. Silo mélangeur selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'une cloison radiale (24) est dispo- sée entre les orifices d'écoulement voisins auxquels corres- pondent respectivement les vitesses d'écoulement maximale et minimale. 11. Silo mélangeur selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'il est prévu, au niveau des orifices d'écoulement (13), des dispositifs pour le transport cadencé par bouchons successifs 12. Silo mélangeur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif pour le transport cadencé par bouchons successifs comprend au moins deux éléments de ventilation (6) situés a distance différente de l'orifice d'écoulement (13) et raccordés à des dispositifs qui les alimentent périodidiquement et alternativement en air comprimé.