Brevet FR2492010A1 — publié le 19820416

La présente invention a trait à la manutention mécanique des poudres sèches en vrac dans les processus industriels mettant en oeuvre une telle poudre. Elle est applicable par exemple au transport du ciment.de Portland pulvérulent dans une installation de préparation de béton. Le transport des poudres sèches pose des problèmes considérables par rapport à ceux qui apparaissent dans le cas d'autres matières. C'est ainsi, par exemple, que la poudre considérée doit être retenue à chaque instant de façon à éviter les fuites, de la même manière qu'un liquide, alors qu'au contraire de celui-ci elle ne peut être directement pompée à travers des tuyauteries en raison des très fortes pressions qu'il faudrait faire intervenir pour réaliser son écoulement. Jusqu'à ce jour on a assuré la manutention mécanique d'une poudre sèche par l'un ou l'autre des appareils suivants: 1) Des transporteurs pneumatiques dans lesquels la poudre est entraînée par un courant d'air ou analogue. 2) Des transporteur à vis. 3) Des transporteurs et élévateurs à godets. 4) L'appareil connu sous le nom'de "Flowveyor", qui comprend un tube à l'intérieur duquel une série de disques est remorquée par un fil métallique, ces disques fonctionnant à l'instar de pistons pour déplacer positivement la poudre tout le long du tube. ) La pompe dite "Fuller Kinyon", laquelle est constituée par une vis presque étanche à l'air, qui amène la poudre sur le trajet d'un courant d'air à l'intérieur d'un tube, en évitant ainsi la nécessité de pressuriser le silo ou réservoir de stockage à partir duquel est prélevée la poudre considérée. Toutes les formes d'entraînement pneumatique comportent l'inconvénient d'exiger un fort débit d'air et par conséquent de consommer beaucoup de puissance. En outre à l'arrivée il faut séparer la poudre de l'air, ce qui nécessité un appareillage cnûteux pour éviter la pollution atmosphéri- que. D'autre part les autres méthodes connues jusqu'ici manquent de souplesse en fonctionnement et peuvent occasionner des pertes. La présente invention élimine les inconvénients de la technique antérieure connue en aérant la poudre dans une mesure suffisante pour la fluidiser, puis en la pompant tout comme s'il s'agissait d'un liquide. On comprend que la quantité de gaz nécessaire à assurer cette fluidisation est bien moindre que celle qu'il faudrait mettre en oeuvre 24 92 0 1 0 pour entraîner la poudre dans un courant du gaz en question. En outre il a été relevé que la poudre fluidisée peut être directement pompée sous haute pression pour être envoyée à travers des tuyauteries vers un poste éloigné. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention le gaz fluidisant est constitué par de l'air et il est admis ou mélangé à la poudre dans la pompe elle-même. Ainsi l'invention a pour objet une pompe pour poudre sèche, qui comprend des moyens définissant un espace à poudre, des moyens pour aspirer la poudre dans cet espace à partir d'une source appropriée et pour la refouler dudit espace vers un point d'arrivée, ainsi que des moyens de fluidisation de cette poudre comportant d'une part au moins une zone perméable aux gaz sur la surface des moyens définissant l'es- pace précité et d'autre part des moyens pour amener un gaz sous pression dans ledit espace à travers cette zone suivant un débit suffisant pour fluidiser la poudre et faciliter son déplacement à travers ledit espace. Sauf les moyens de fluidisation, la pompe est de préférence une pompe refoulante usuelle, c'est-à-dire comprenant un cylindre, un piston mobile en va-et-vient à l'intérieur de celui-ci, et des soupapes d'aspiration et de refoulement qui permettent au milieu pompé de pénétrer dans le cylindre lors de la course de retour du piston, puis d'en sortir au cours de l'avance ou course de refoulement de celui-ci. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une coupe d'une pompe refoulante à double action suivant l'invention. Fig. 2 montre en coupe à plus grande échelle l'ensemble du piston et de sa tige dans la pompe de fig. 1. Fig. 3 représente un schéma de la commande hydraulique de la pompe. La pompe représentée comprend un corps 3, une tubulure d'entrée 4, des tubulures de sortie 5 et 6, une soupape d'aspiration 7, des soupapes de refoulement 8 et 9, un ensemble 10 de piston et de tige, et un vérin hydraulique 11 à double effet relié à l'ensemble 10 par le moyen d'une traverse 12 pour assurer le mouvement alternatif de celui-ci. Le corps 3 est constitué par un cylindre ouvert à ses deux extrémités et de forme régulière sauf qu'il comporte un bossage tubulaire 13 qui dépasse en un point situé à égale distance des extrémités précitées. Ce bossage constitue une partie de la tubulure d'entrée ou canal d'aspiration 4. La soupape d'aspiration 7 est réalisée sous la forme d'une vanne papillon. Elle comprend un corps annulaire ou bague 14, une broche à maneton terminal 15 qui s'étend suivant un diamètre du corps, une palette circulaire 16 fixée à la broche 15 et un vérin hydraulique d'actionnement 17 à double effet relié au maneton de celle-ci, ce vérin étant propre à la faire tourner de 900 de façon à ouvrir et fermer la vanne en fonction des conditions du cycle opératoire. La tubulure d'entrée 4 comprend encore un raccord tubulaire à brides 18 propre à se boulonner sur la sortie d'une trémie d'alimentation en poudre 19 en forme de cône renversé. Le corps ou bague 14 est interposé entre le raccord 18 et le bossage tubulaire 13. L'ensemble de la tubulure d'entrée ou d'aspiration 4 comprend ainsi ce bossage 13, le corps 14 et le raccord 18; il est maintenu sous la forme d'une unité par des boulons ou tirants d'assemblage 20. La tubulure de sortie ou de refoulement 5. comprend à son tour un coude tubulaire 21, un raccord convergent à brides 22 et un corps 23 qui correspond à la soupape de refoulement 8. Ces composants de la tubulure 5 sont maintenus assemblés par des boulons 127 de la même manière que ceux de la tubulure d'entrée 4. La soupape de refoulement 8 comporte le corps 23, une broche 24 à maneton terminal, une palette circulaire 25 du genre papillon et un vérin d'actionnement 26 à double effet. La tubulure de sortie ou de refoulement 6 est semblable à celle 5 susdécrite, avec un coude tubulaire 27, un corps 128 qui est celui de la vanne papillon constituant la soupape, un raccord tubulaire convergent 28 et des boulons d'assemblage 29. Les tubulures de refoulement 5 et 6 sont fixées au corps ou cylindre 3 par d'autres boulons 30 formant tirants d'assemblage, de façon à réaliser un ensemble unitaire. La broche (non figurée) de la soupape ou vanne 9 est attelée (par des moyens non représentés) à celle 24 de la vanne 8 de manière que les deux vannes 8 et 9 fonctionnent de concert, l'une s'ouvrant quand l'autre se ferme. Concernant ces vannes 8 et 9 ainsi que celle d'aspiration 7, on comprend que leur mécanisme d'actionnement, ainsi d'ailleurs que les vannes elles-mêmes, n'ont été représentés que de façon schématique en fig. 1. 24920 10 Le corps 3 et les tubulures de sortie 5 et 6 sont montés sur un châssis 31 en profilés d'acier auquel le vérin 11 est articulé par l'une de ses extrémités. Ce vérin 11 est du type hydraulique classique à double effet avec cylindre et piston, dans lequel ce dernier se déplace en va-et-vient pour impartir à sa tige des courses alternées d'avance et de retour. Celle-ci est reliée à articulation à la traverse 12, laquelle peut coulisser sur une tige de guidage 32 montée à poste fixe sur le châssis 31. La traverse 12 est également reliée à articulation en 33 à la tige de piston tubulaire 34 qui constitue l'un des composants de l'ensemble tige-piston 10 sus-mentionné. Cette tige 34 coulisse dans un presse- étoupe 35 qui traverse la paroi incurvée extérieure du coude 27. Il est de type classique et comporte un écrou 36 (fig. 2) grâce auquel on peut comprimer contre la tige 34 la matière d'étanchéité 37 qu'il renferme en vue d'éviter les fuites. Le presse-étoupe 35 est préférablement lubrifié par le moyen d'un dispositif 38 de graisseur et de canal correspondant. On peut encore le rendre moins sujet aux fuites à l'aide d'un canal de pressurisation 39 propre à recevoir de l'air comprimé à partir d'une source appropriée. On conçoit que pour tout technicien la réalisation et le fonctionnement du presse-étoupe 35 peuvent être parfaitement compris à partir de la brève description ci-dessus. La tige 34 porte un piston 40 qu'on décrira plus en détail dans ce qui suit. Lorsque la pompe est en service le piston 40 est amené à se déplacer en va-et-vient tandis que les vannes d'aspiration et de refoulement s'ouvrent et se ferment en syenchronisme avec lui pour assurer l'effet de pompage. On a indiqué en fig. 3 un système hydraulique grâce auquel il est possible de réaliser ce fonctionnement d'ensemble du piston et des vannes. Dans cette figure la référence 42 désigne une bâche à liquide hydraulique, tandis que 43 est la pompe qui aspire le liquide à partir de celle-ci pour le distribuer au reste du système. La pression de refoulement de la pompe 43 est réglée par une soupape tarée 44. Le liquide se trouvant sous la pleine pression de la pompe 43 est amené à un distributeur-inverseur 45 actionné par électro-aimant et qui commande le fonctionnement du vérin 11. Cette pression de la pompe 43 est abaissée par une vanne réductrice 46, puis le liquide sortant de celle-ci parvient à deux autres distributeurs inverseurs 47 et 48 également à commande électromagnétique et qui assurent le fonctionnement des vérins respectifs 26 et 17. Les distributeurs 45, 47 et 48 peuvent être actionnés à partir d'une source électrique appropriée par l'intermédiaire d'interrupteurs de fin de course (non représentés) coopérant avec la tige de piston 34 ou avec tout autre composant entraîné en va-et-vient avec elle. Tels qu'on les a décrits jusqu'ici la pompe et l'appareillage de commande sont substantiellement de type classique et l'on doit donc estimer qu'il n'est pas besoin d'une description plus détaillée pour un technicien. Conformément à la présente invention il est prévu des moyens de fluidisation de la poudre afin d'amener dans celle-ci au cours du pompage un débit d'air suffisant pour la fluidiser de façon qu'elle puisse être pompée comme, ou substantiellement comme si elle était un liquide. Il convient de souligner que le débit d'air ainsi amené dans la poudre est bien moindre que ce qui serait nécessaire pour entraîner celle-ci dans un courant gazeux, étant donné que c'est l'action mécani- que de pompage du piston 40 qui assure son déplacement dans la pompe elle-même. Ces moyens de fluidisation de la poudre comprennent de façon générale une chemise qui recouvre une partie de la surface d'un composant définissant l'espace à poudre dans la pompe, ainsi qu'une ouverture ou des perforations prévues dans ce composant pour permettre à l'air amené à la chemise de sortir pour pénétrer dans la poudre. De préférence cette pénétration de l'air s'effectue à travers un diaphragme poreux tel, par exemple, qu'une étoffe tissée ou analogue. Le coude 21 comporte ainsi des moyens de fluidisation de la poudre qui recouvrent une partie de sa surface extérieure et qui comprennent une chemise 49, des perforations multiples 50, une épaisseur d'étoffe tissée 51 et un bossage tubulaire 52 formant tubulure pour l'alimentation en air de l'espace compris entre la chemise et le coude à partir d'une source pressurisée (non représentée), en vue d'injecter l'air dans la poudre à travers les perforations et l'étoffe précitées. De même manière le raccord 22 peut être entouré d'une chemise 53 avec un manchon en tissu 54 recouvrant quatre ouvertures 55 de relativement fort diamètre, prévues dans la paroi incurvée du raccord. On peut encore faire comporter au raccord 28 des moyens de sortie d'air de fluidisation 56 semblables à ceux sus-décrits pour le raccord 22. 24 92010 Enfin le coude 27 peut être équipé en 57 de tels moyens essentielle- ment agencés comme ceux prévus pour le coude 21. Dans ce cas ces moyens d'admission d'air 57 sont quelque peu moins importants que pour ce coude 21 du fait de la présence du presse-étoupe 35; on peut donc prévoir en 58 des moyens d'admission supplémentaires, avec une petite chemise 159 et un tissu perméable 51 recouvrant une ouverture à relative- ment grand diamètre pratiquée dans la paroi du coude 27. Une disposition particulièrement importante réside dans l'injection d'air à travers le piston 40 dans la masse de poudre qui se trouve en contact avec lui. A cet effet l'on peut faire comporter à l'ensemble piston-tige 10 des moyens de fluidisation comprenant un tube intérieur 59 qui s'étend co-axialement à travers la tige creuse 34. L'air sous pression est amené à partir d'une source appropriée à de petites tubulures 60 et 61 pour parvenir d'une part dans l'espace annulaire situé entre la tige 34 et le tube 59, d'autre part à l'intérieur de ce dernier, en vue de sortir finalement du piston 40 dans la poudre. La liaison avec les tubulures 60, 61 peut s'effectuer par l'intermédiaire de tuyaux souples de façon à ne pas gêner le mouvement alternatif de l'ensemble 10. Le piston 40 comprend deux disques 62 et 63 convenablement écartés l'un de l'autre, ainsi que deux membranes 64 et 65 faites en une étoffe tissée. Ltair provenant du tube intérieur 59 arrive sur l'une des faces du disque 62 pour s'échapper à travers la membrane 64, tandis que celui de l'espace annulaire défini par le tube et la tige s'écoule à travers des perforations 66 prévues dans le disque 63 pour arriver à la membrane 65 et la traverser. Dans tous les cas l'air est préférablement prélevé à partir d'une source sous une pression au moins égale à celle maximale appliquée à la poudre fluidisée au cours du pompage, et préférablement quelque peu supérieure à celle-ci. Ce peut être de l'air de cette même source qui alimente le canal 39 (fig. 2) et la tubulure d'entrée qui lui est associée. On commande préférablement de façon séparée l'admission d'air aux diaphragmes 64 et 65, ainsi qu'aux tubulures de sortie respectives 5 et 6. En pareil cas l'on peut ouvrir ou fermer cette admission de façon à assurer une pression d'air dans le cylindre en avant du piston pendant la phase ou course de compression de celui-ci vers l'une ou l'autre des sorties, et en créant une dépression en arrière de lui. Cela facilite 24 92 010 l'aspiration de la poudre à travers la tubulure d'entrée. Dans ces conditions, et même d'ailleurs si la pression de l'air est maintenue constante, il apparaît une différence de pression de part et d'autre du piston; cette différence pourrait créer une fuite de poudre au droit de celui-ci lorsqu'il arrive dans l'alignement de la tubulure d'entrée 4. Pour éviter cet inconvénient, le piston comporte préférablement un écran 67, en forme de portion de cylindre, qui lui est fixé et qui assure l'obturation de cette tubulure aussi longtemps que le piston se trouve en face de son alésage. Comme, à part les moyens d'amenée d'air de fluidisation, la pompe peut être de type classique, on comprend que l'invention puisse s'appli- quer à de telles pompes de type autre que celui représenté au dessin annexé. Plus particulièrement elle peut se mettre en oeuvre avec des pompes à simple effet, avec des pompes centrifuges et plus généralement avec n'importe quel type de pompe connu. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. 2 4 9 2 0 1 0 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Pompe pour poudre sèche, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison: - des moyens (3, 21, 27) définissant un espace à poudre - des moyens (40) pour aspirer la poudre dans cet espace à partir d'une source appropriée et pour la refouler dudit espace vers un point d'arrivée; - et des moyens de fluidisation de cette poudre, comportant d'une part au moins une zone (51, 54, 64, 65) perméable aux gaz dans la surface des moyens précités de définition de l'espace à poudre, d'autre part des moyens (49, 53, 159) pour amener un gaz sous pression dans ledit espace à travers cette zone suivant un débit suffisant pour fluidiser la poudre et faciliter son déplacement dans cet espace. 2. Pompe suivant la revendication 1,. caractérisée en ce que la zone perméable aux gaz comprend au moins une ouverture (50, 55, 66) dans la surface précitée et une membrane (51, 54, 64, 65) perméable aux gaz recouvrant cette ouverture. 3. Pompe suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la membrane (51, 54, 64, 65) est constituée par une étoffe tissée. 4. Pompe suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisée en ce que les moyens destinés à dégager le gaz sous pression comprennent une chemise (49, 53, 159) recouvrant la zone précitée et des moyens pour amener un tel gaz sous pression à l'intérieur de cette chemise. 5. Procédé pour déplacer une poudre sèche, caractérisé en ce qu'il consiste à la fluidiser, puis à la pomper à l'état ainsi fluidisé.