Brevet FR2497775A1 — publié le 19820716

La présente invention concerne la manutention de matériaux pulvérulents et a notamment pour objet un alimentateur pour l'amenée et le dosage, en particulier, de combustibles ordinaires très humides contenant des inclusions d'argile. L'invention peut être utilisée en particulier pour l'amenée et le dosage de combustibles ordinaires très humides à inclusions d'argile à partir d'un silo ou analogue 3usqu'à l'endroit de leur introduction dans un broyeur dans les systèmes de préparation de combustiblei pulvérisés pour les chaudières des centrales thermiques, ainsi que pour le dosage continu et l'amenée de combustibles moins humides, et en tant que dispositif de dosage, avec ou sans transporteur, dans la métallurgie, l'industrie houillère et l'agriculture. I1 est difficile de surestimer l'importance scientifique et pratique des recherches relatives au mécanisme du mouvement des matériaux (par exemple des combustibles) pulvérulents sous l'action de leur propre poids, car les propriétés physiques et mécaniques des matériaux (combustibles) pulvérulents et les lois régissant leur écoulement influent d'une manière décisive sur la construction des silos à combustible et des dispositifs de dosage (alimentateurs). Un bon choix du procédé de déchargement des matériaux et de la construction du silo n'est possible que sur la base d'une étude, sous tous leurs aspects, des lois de mouvement de combustibles de composition granulométrique compliquée et d'humidité élevée. Si l'on ignore la mécanique des corps pulvérulents, il est impossible de résoudre de manière adéquate de nombreux problèmes relatifs à l'écoulement du combustible contenu dans le silo. Bon nombre d'ouvrages publiés en URSS et à l'étranger ont été consacrés à l'étude des propriétés physiques et mécaniques des matériaux pulvérulents et des lois régissant leur mouvement et leur écoulement. Dans tous les ouvrages nationaux et étrangers relatifs à la mécanique des matériaux pulvérulents, on donne des notions sur les principaux paramètres caractérisant l'état physique desdits matériaux, on propose des méthodes de détermination de la dimension minimale de l'ouverture de sortie du silo en fonction de l'angle de pente des parois de l'entonnoir de déchargement,des des contraintes normales et tangentielles subies par les matériaux. On examine les questions concernant effet de voûte dans les combustibles (matériaux) pulvérulents et les mesures susceptibles d'assurer son écoulement continu et régulier. On donne des recommandations sur la construction des réservoirs compte tenu de leurs propriétés physiques et mécaniques. On examine les types de dispositifs de déchargement et d'alimentateurs susceptibles de favoriser l'écoulement des matériaux (des combustibles) par l'ouverture de sortie, etc. L'écoulement des matériaux (combustibles) pulvérulents d'un silo se fait en général de manière discontinue. Ceci se traduit par des coincements systématiques du combustible dans l'ouverture de sortie, l'accrochage de grandes masses de combustibles aux parois, de la formation de voltes stables, etc. On remédie normalement à ces inconvénients par des procédés manuels, en se servant de piques. De tels travaux exigent beaucoup de main-d'oeuvre, et la diminution du nombre de broyeurs en marche perturbe le régime de fonctionnement des chaudières et conduit à un accroissement des pertes de chaleur, à cause, surtout, d'une combustion incomplète due à des facteurs mécaniques. Il en résulte une diminution du rendement du groupe de chaudières et une augmentation de la consommation de combustible. Les mesures qu'on prend pour éviter la formation de voltes et le coincement ne sont pas toujours de nature à assurer l'effet désiré et aggravent même parfois les difficultés. En se basant sur les nombreuses observations faites dans les centrales électriques et sur les résultats des recherches nationales et étrangères portant sur le fonctionnement des silos, on peut conclure qu'on obtient un effet positif en augmentant l'ouverture de sortie et l'angle de pente des parois du silo, ainsi qu'en ameublissant le combustible dans la zone de l'ouverture de sortie. Aucune de ces mesures appliquées séparément n'est de nature à assurer le fonctionnement normal des silos, surtout lorsqu'il s'agit de combustibles présentant des propriétés d'écoulement médiocres. C'est pourquoi, pour trouver une solution au problème de la construction du silo et de l'alimentateur, il est préférable de prévoir un ensemble de mesures pour assurer un débit continu du combustible. Les alimentateurs connus ne satisferont pas complètement aux exigences quant à la précision et la continuité de l'alimentation en combustible humide de composition ordinaire. Les alimentateurs combinés connus, se composant d'un doseur à tambour à tubulures d'admission et de sortie et d'un transporteur à bande, sont utilisables pour les combustibles triés de bonne qualité, d'une humidité limitée et sans impuretés argileuses. Les faibles sections d'entrée de la tubulure d'admission provoquent des perturbations dans le fonctionnement de l'alimentateur du fait de l'accrochage et du coincement du combustible dans les silos et provoquent l'obstruction du doseur et du transporteur meme quand il s'agit de combustibles d'humidité moyenne. Lorsque ces alimentateurs sont utilisés pour des combustibles secs, il se produit des écoulements non contôlés d'une partie du combustible sans passer par le doseur. Les alimentateurs sont très sensibles aux obstructions par coincement de corps étrangers. Tout cela a pour effet de réduire la fiabilité du fonctionnement de l'ensemble de l'alimentateur; Dans certains pays, pour augmenter la fiabilité de fonctionnement des alimentateurs à racloirs, on utilise des registres se composant de sections qui peuvent s'ouvrir alternativement dans un ordre déterminé. L'un des inconvénients essentiels de l'alimentateur ainsi conçu consiste en ce qu'il comprend des cloisons de division ou séparation disposées entre les registres, ce qui favorise la formation de voûtes. En outre, dans de tels alimentateurs, n'est pas exclu l'écoulement tubulaire du combustible du silo, ce qui affecte la précision et la continuité de l'alimentation, Les alimentateurs connus pour les matériaux (combustibles) pulvérulents, destinés aux combustibles trèshunides non cl assés,de composition ordinaire, à teneur élevée en impuretés argileuses, ayant tendance à s'agglutiner et à former des voûtes pendant leur cheminement entre le silo et le point de leur introduction dans le broyeur faisant partie d'un système de préparation de poudres desdits matériaux, fonctionnant aussi bien sous vide que sous pression et faisant partie des groupes de chaudières des centrales thermiques, comprennent un doseur dont le corps est divisé en deux sections où les tabliers de chacune de ces sections se déplacent dans un même sens, et les tabliers de l'autre section, dans ie sens opposé, la partie supérieure du corps du doseur comportant une tubulure d'admission des matériaux (combustibles) pulvérulents, alors que la partie inférieure du corps du doseur comporte une tubulure de sortie par laquelle le matériau (le combustible) pulvérulent passe du doseur sur le transporteur de l'alimentateur (cf., par exemple, le certificat d'auteur d'invention URSS nO 334902, cl. B65G,délivré le 19 avril 1971 et le certificat d'auteur d'invention URSS nO 278000, cl. 23C > délivré le 6 février 1968). Toutefois, dans ledit alientateur comme dans les autres alimentateurs analogues, il est impossible de réduire notablement la consommation de métal, de faciliter la fabrication de l'alimentateur, d'assurer une alimenstation régulière en combustible du fait de la formation des mottes formées par agglutination à cause des inclusions d'argile, de stabiliser le chargement du groupe de chaudières, ni d'améliorer les conditions de service et de répartition. En outre, en cas de panne de l'une des sections de l'alimentateur, la charge diminue de moitié, soit de 50 ,', bien que la vitesse de mouvement du tablier et l'épaisseur de la couche de combustible restent les mêmes. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients mentionnés. Dans le cadre de l'invention, on s'est donc proposé de mettre au point un alimentateur pour matériaux pulvérulents qui permettrait d'améliorer considérablement le dosage du combustible, de simplifier la construction du doseur et d'en diminuer l'encombrement, d'améliorer les conditions de service et de réparation et d'assurer le fonctionnement de l'alimentateur quand lesdits matériaux sont des combustibles humides de composition ordinaire, à propriétés d'écoulement médiocres et à teneur élevée en impuretés argileuses, et cela grâce à une modification de la construction du doseur. Ce problème est résolu à l'aide d'un alimentateur pour matériaux (par exemple pour combustibles) pulvérulents, comprenant un doseur dont le corps est divisé en sections dont chacune renferme un tablier, bande ou tapis pour le déplacement du matériau pulvérulent, le sens de mouvement du tablier de l'une des sections, entraîné par une commande, étant opposé au sens de mouvement du tablier de l'autre section, lui-aussi entratné par une commande, la partie supérieure du corps dudit doseur comportant une tubulure d'admission du matériau pulvérulent, la partie inférieure dudit corps comportant une tubulure de sortie à travers laquelle le matériau pulvérulent passe du doseur sur un transporteur, caractérisé, selon l'invention, en ce que le corps du doseur est divisé en au moins trois sections à tablier, les sections dont les tabliers se déplacent dans un meme sens alternant avec les sections dont les tabliers se déplacent dans le sens opposé, la commande des sections dont les tabliers se déplacent dans un mbme sens étant commune à ces sections et comportant des arbres de sortie reliés aux arbres des sections au moyen d'accouplements servant à accoupler lesdites commandes à l'arbre ou à les désxcoupler d'avec celui-ci. Il est avantageux que les tabliers de chaque section se déplacent à des vitesses différentes. Un tel mode de réalisation de l'alimentateur pour matériaux pulvérulents assure un ameublissement du combustible dans la zone de la tubulure d'admission, ce qui permet de diminuer les dimensions de la tubulure d'admission, tout en assurant une fiabilité élevée de l'ali- mentation en matériaux pulvérulents. La présence de commandes indépendantes permet de faire fonctionner n1 importe quel nombre de sections (de quatre à une) une fonction de la qualité du matériau (combustible) pulvérulent fourni. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement une vue en plan de l'alimentateur pour matériaux pulvérulents selon l'invention - la figure 2 représente uce vue en coupe suivant II-II de la figure 1 - la figure 3 représente une vue en coupe suivant III-III de la figure 1 - la figure 4 représente une commande pour deux sections dont les tabliers se déplacent dans un méme sens. L'alimentateur pour matériaux (par exemple pour combustibles) pulvérulents comprend, selon l'invention, un doseur 1 (figure 1) et un transporteur 2 dirigeant le matériau pulvérulent directement vers un broyeur (non représenté sur les dessins). Le doseur 1 comprend un corps 3 comportant dans sa partie supérieure une tubulure d'admission 4 (figures 2, 3) disposée directement audessous du silo (non représenté) contenant le matériau pulvérulent, alors que la partie inférieure du corps 3 comporte une tubulure de sortie 5 par laquelle le matériau pulvérulent est acheminé du doseur 1 au transporteur 2. Le doseur 1 comprend quatre sections 6, 7, 8 et 9 dont chacune est dotée d'untablier ou bande sans fin 10 de transport du matériau (figures 2, 3), comportant deux brins de travail 11 et 12. Le sens de mouvement des tabliers 10 (figures 2, 3) des sections 6 et 8 (figure 1) est le même et opposé au sens de mouvement des tabliers 10 (figures 2, 3) des sections 7 et 9 (figure 1). La figure 2 représente le doseur 1 avec la section 6, et la figure 3, le doseur 1 avec la section 9, la section 8 étant analogue à le section 6, et la section 7, à la section 9. Dans la suite de la présente description, ne seront examinés que les deux sections 6 et 9 du doseur 1. Le brin de travail 11 (figures 2, 3) du tablier 10 de chaque section 6 et 9 du doseur 1 se déplace sur une table supérieure 13, tandis que le brin de travail 12 de chaque section 6 et 9 se déplace sur une table inférieure 14. Les tables 13 et 14 sont fixées sur le corps 3 du doseur 1 et inclinées dans le sens de mouvement du matériau pulvérulent ; toutefois, la table 14 peut être disposée horizontalement (comme indiqué sur les figures 2 et 3). Les tabliers 10 des sections 6 et 9 sont mis en mouvement à l'aide d'un cylindre ou arbre entraîneur inférieur 15 pourvu de pignons à chaise, d'un cylindre ou arbre supérieur 16 et d'un cylindre ou arbre inférieur 17 munis de guidages, le cylindre inférieur 17 étant un cylindre tendeur. Pour éviter l'entranement du matériau pulvérulent vers le cylindre entraîneur 15, or- a prévu dans chaque section 6 et 9 des secoueurs 18 disposés près des pignons à channe du cylindre entratneur 15, au-dessus du brin de travail Il du tablier 10. Pour régler la hauteur de la couche de matériau pulvérulent sortant de la tubulure d'admission 4 dans le sens de mouvement du tablier 10 des sections r et 9, on a prévu un régulateur de couche 19, du type à couteau, disposé dans le corps 3 du doseur 1 à proximité de la paroi en bout de la tubulure d'admission 4. Les partiesde sectionsGffi, 8 (figure 1) dans lesquelles les tabliers 10 se déplacent dans un mtme sens, et les paires de sections 7, 9 dans lesquelles les tabliers se déplacent dans le sens opposé au précédert, sont entraînées chacune par une commande commune : la commande 20 pour les sections 6 et 8 et la commande 21 pour les sections 7 et 9. Chacune des commandes 20 et 21 comprend deux arbres de sortie 22 et 23 (figure 4) reliés aux arbres 15 des sections 6, 7, 8 et 9 (figure 1)à liaide d'accouplements 24 (figures 1 et 4) permettant d'accoupler (ou de désaccoupler)les commandes 20 et 21 au cylindre entrarneur 15 (figures 2, 3) de chacune des sections 6, 7, 8 et 9. Le fonctionnement de l'aliment.ateur pour matériaux pulvérulents est le suivant. Le matériau (par exemple le combustible) pulvérulent humide contenu dans le silo descend sous l'action de son propre poids vers la tubulure d'admission 4 du doseur (figure 1). La tubulure d'admission 4 communique directement avec le silo (non représenté3. La section de sortie du silo est légèrement inférieure à la section de sortie de la tubulure d'admission 4 pour éviter la formation de gradins susceptibles de retarder le mouvement du matériau vers le doseur 1 de l'alimentateur.Le matériau ayant passé du silo dans la tubulure d'admission 4 (figures 2, 3) arrive sur la table supérieure inclinée 13 des sections 6 et 9, est déplacé par les brins de travail 11 des tabliers 10 et tombe sur les tables inférieures 14 des sections à travers l'espace libre entre les tables supérieures 13 et les cylindres entraineurs 15 comportant les pignons à channe. Le matériau se trouvant sur les tables inférieures 14 des sections passe ensuite par la tubulure de sortie 5 (figures 2, 3) du doseur 1,d'où il tombe au fond du transporteur 2 pour entre admis dans le broyeur. Comme les sections 6, 7, 8 et 9 du doseur 1 alternent de façon que le sens de mouvement des tabliers 10 des sections 6 et 8 soit opposé au sens de mouvement des tabliers des sections 7 et 9, il se produit un ameublissement du matériau pulvérulent dans la zone de la tubulure d'admission 4 du doseur 1, ce qui exclut la formation de zones de stagnation et de voûtes. En outre, pour régulariser la sortie du matériau pulvérulent de la bouche du silo, les tabliers 10 des sections 6 et 9 peuvent Autre entratnés à une vitesse plus grande que les tabliers 10 des sections 7 et 8 (figure 1). Chaque paire de sections (6 et 8) ou (7 et 9) dont les tabliers 10 se déplacent dans le mSme sens (figures 2, 3) est entraînée par la commande 20 ou 21 comportant l'accouplement 24 (figure 4) dans lequel est prevuunmdcanSme permettant d'accoupler la commande 20 ou 21 au cylindre entraîneur 15 de chaque section (figures 2, 3) où de l'en désaccoupler. Un tel mode de réalisation du doseur 1 assure l'ameublissement du matériau pulvérulent, ce qui permet de réduire l'encombrement de l'alimentateur, tandis que la présence des commandes indépendantes 20 et 21 (figure 4) et la possibilité de débrayer chaque section 6, 7, 8 et 9 (figure 1) permettent de faire fonctionner l'alimentateur pratiquement avec n'importe quel nombre de sections en marche (de quatre à une) en fonction de la qualité du combustible, ainsi que de procéder à la réparation d'une section sans qu'il soit nécessaire d'arrêter l'ensemble de l'alimentateur. Le corps 3 du doseur 1 (figur1, 2, 3) est soudé à partir de tôles d'acier. Les tables 13 et 14 du doseur 1 sont fixées sur le corps 3. Les sorties des arbres ou cylindres 15, 16, 17 du doseur 1 et du transporteur sont dotées de joints étanches à l'air, pour retenir la poussière. On a prévu deux types de protection du doseur 1 et du transporteur 2 : une protection électrique qui débranche le moteur électrique des commandes 20 et 21 lorsque le courant dépasse une valeur déterminée, et une protection mécanique sous forme d'une goupille de cisaillement dans les accouplements 26 des cylindres entratneurs 15 du doseur 1 et du transporteur 2. L'alimentateur peut fonctionner de manière sûre avec des matériaux (par exemple des combustibles) d'une humidité en masse de travail wt jusqu'à 60 % et à teneur en cendres en masse sèche AS jusqu'à 45 96. L'alimentateur est conçu de manière à tenir compte des variations importantes possibles des propriétés physiques du combustible en fonction de la saison de l'année et des autres facteurs pouvant influer sur ses propriétés d'écoulement. Le rendement de l'alimentateur est réglé en faisant varier la vitesse de rotation du moteur électrique des organes de commande 20 et 21 dans une gamme de 5 à 1 (1500/300 tr/mn) et la hauteur de la couche de combustible dans une gamme de 1 à 2, à l'aide du régulateur 19. Le transporteur 2 de l'alimentateur peut etre disposé sous un angle ss (figure 1) par rapport à l'axe de la tubulure d'admission 4, ce qui améliore les possibilités de montage de l'alimentateur. L'alimentateur pour matériaux pulvérulents selon l'invention consiste en fait enundoseur essentiellement nouveau permettant d'augmenter la fiabilité de l'alimentation en matériaux (combustibles) pulvérulents et de réduire la consommation du matériau. L'alimentateur est très facile à fabriquer. Sa conception est plus perfectionnée que les alimentateurs connus. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation déctrits et reprdsentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiqude. REVENDICATIONS 1. Alimentateur pour l'amenée de matériaux (par exemple de combustibles) pulvérulents, du type coprenant un doseur dont le corps est divisé en sections dont chacune possède un tablier ou bande de transport du matériau pulvérulent, le sens de mouvement du tablier de l'une desdites sections, entraîné par une commande, étant opposé au sens de mouvement du tablier de l'autre section, entraîné également par une commande, la partie supérieure du corps du doseur comportant une tubulure d'admission du matériau pulvérulent, et la partie inférieure dudit corps comportant une tubulure de sortie par laquelle le matériau pulvérulent passe du doseur sur le transporteur, caractérisé en ce que le corps(3)du doseur(1)est divisé en au moins trois sections(6, 7, 8, 9)à tablier (10), les sections(6, 8)dans lesquelles les tabliers respectifs se déplacent dans un même sens alternant avec les sections , 9)dans lesquelles les tabliers respectifs se déplacent dans le sens opposé, et les sections à même sens de mouvement de leurs tabliers comportant pour ceux-ci une commande 20, 21) commune dont les arbres de sortie 22, 23)sont reliés aux arbres 05)des sections(6, 7, 8, 9)par l'intermédiaire d'accouplements(24) permettant d'accoupler les commandes (20, 21) à l'arbre (22, 23)ou de les en désaccoupler. 2. Alimentateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tablier (10) de chaque section (6,7,8,9) est entrains à une vitesse différente de celle des autres.