Brevet FR2511263A1 — publié le 19830218

La présente invention se rapporte à un procédé de dépoussiérage d'un flux gazeux, à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi qu'à un four pour le séchage ou la calcination d'une poudre en présence de gaz et le dépoussiérage de ces gaz. A l'heure actuelle, le dépoussiérage d'un flux gazeux qui contient des suspensions plus denses que le gaz est généralement réalisé dans un dispositif de dépoussiérage à chocs à l'intérieur duquel le flux gazeux s'épure de ses suspensions en s'écoulant à travers des obstacles qui modifient brusquement sa direction ou sa vitesse. Dans un tel dispositif, l'inertie des particules denses écarte leur trajectoire de celle du fluide, de telle sorte que les suspensions tendent à heurter les obstacles où elles s'agglomèrent. Si l'efficacité de ces dispositifs de dépoussiérage à chocs est relativement satisfaisante, ces dispositifs présentent l'inconvénient essentiel de nécessiter un nettoyage régulier des obstacles qui sont placés sur la trajectoire du flux gazeux afin de récupérer les dépôts agglomérés sur les obstacles et de maintenir l'efficacité du dispositif à son niveau maximum. La présente invention a principalement pour objet un procédé pour dépoussiérer un flux gazeux qui ne présente pas les inconvénients des procédés de dépoussiérage par chocs de la technique antérieure, c'est-à-dire selon lequel le nettoyage des obstacles placés dans le flux gazeux et la récupération des dépôts s'effectuent de façon automatique. A cet effet et conformément à la présente invention, il est proposé un procédé de dépoussiéra ge d'un flux gazeux, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler le flux gazeux dans un passage de section réduite défini entre l'enveloppe externe de deux vis imbriquées a axes horizontaux et un fourreau, parallèlement aux axes des vis, et à faire tourner ces vis de façon à détacher la poussière déposée sur celles-ci dans la zone où ces vis s'imbriquent, dans un sens permettant d'acheminer cette poussière en sens inverse par rapport au sens de circulation du flux gazeux. Grâce à un tel procédé, on conçoit que la mise en rotation des vis imbriquées permet de détacher automatiquement la poussière déposée sur les obstacles que constituent les filets de ces vis et que le sens de rotation des vis permet de ramener automatiquement cette poussière vers un orifice d'évacuation prévu à cet effet dans le fourreau. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux vis imbriquées à axes horizontaux disposées dans un fourreau définissant avec l'enveloppe externe des vis un passage de section réduite dans lequel le flux gazeux circule parallèlement aux axes des vis entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie formés à la partie supérieure du fourreau, et des moyens pour faire tourner les vis de façon à détacher la poussière déposée sur celles-ci dans la zone où ces vis s'imbriquent et à l'acheminer en sens inverse vers un second orifice de sortie formé à la partie inférieure du fourreau du côté de l'orifice d'entrée par rapport à l'orifice de sortie du flux gazeux. La présente invention concerne également un four pour le séchage ou la calcination d'une poudre en présence de gaz, ce four assurant simultanément le dépoussiérage de ces gaz. Parmi les fours utilisés à ce jour pour assurer le séchage ou la calcination d'une poudre, il existe des fours à vis comprenant soit une seule vis à axe horizontal, soit deux vis imbriquées à axes horizontaux, qui permettent d'acheminer la poudre entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie. Ces fours comprennent des moyens de chauffage qui peuvent être soit disposés à l'intérieur de l'amie des vis soit disposés autour de celles ci. Au cours du séchage ou de la calcination de la poudre, il se forme à l'intérieur du four des gaz tels que de la vapeur d'eau qui risquent de provoquer un bou- chage de l'orifice d'entrée par humidification de la poudre à ce niveau.Afin d'éviter cet inconvénient, on a coutume d'injecter dans le four un gaz de balayage tel que de l'air qui entralne les vapeurs produites dans le four jusqu a un orifice de sortie de gaz. Toutefois, le flux gazeux ainsi créé doit être relativement important si l'on veut éviter à coup sûr l'inconvénient cité précédemment, ce qui a pour conséquence de créer un risque d'obturation de l'orifice de sortie des gaz résultant de I'entrane- ment de la poudre par ce flux gazeux. Dans une application préférée du dispositif de dépoussiérage d'un flux gazeux tel que défini précédemment, l'invention a également pour objet la réalisation d'un four permettant d'éviter l'inconvénient qui vient d'être mentionné en réalisant une épuration automatique du flux gazeux assurant le balayage du four. A cet effet, et conformément à une application préférée de l'invention, il est également proposé un four pour le séchage ou la calcination d'une poudre en présence de gaz et le dépoussiérage de ces gaz, comprenant deux vis imbriquées à axes horizontaux disposées dans un fourreau définissant avec l'enveloppe externe des vis un passage de section réduite dans lequel la poudre circule parallèlement aux axes des vis entre un orifice d'entrée formé à la partie supérieure du fourreau et un orifice de sortie formé à la partie inférieure du fourreau, sous l'action de moyens pour faire tourner les vis, et des moyens de chauffage de la poudre, caractérisé en ce que les vis imbriquées se prolongent du côté de l'orifice d'entrée opposé à l'orifice de sortie de la poudre jusqu'à un orifice de sortie des gaz formé à la partie supérieure du fourreau, de telle sorte que la poudre entraînée par les gaz se dépose sur les filets des vis, que cette poudre se détache dans la zone où ces vis s'imbriquent et qu'elle est acheminée vers l'orifice de sortie de la poudre De préférence, le pas de la partie des vis comprise entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie des gaz est inférieur au pas de la partie des vis comprise entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie de la poudre, et sensiblement égal à la moitié de ce pas. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique montrant un dispositif pour le séchage et la calcination d'une poudre comprenant deux fours à vis superposés et dans lesquels le four de calcination est réalisé conformément aux enseignements de la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, du four de calcination du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, montrant l'une des vis du four de calcination de la figure 2 et les moyens de chauffage qui sont logés dans l'aine de cette vis, et - la figure 5 est une vue de dessus, en coupe partielle et à plus grande échelle montrant la partie des deux vis imbriquées du four de la figure 2 constituant le dispositif de dépoussiérage automatique du gaz balayant ce four. Le dispositif de séchage et de calcination représenté sur la figure 1 peut être utilisé pour assurer le séchage, puis la calcination d'une poudre quelconque et d'humidité variable. Ce dispositif se compose d'un four de séchage et de précalcination 10, dans lequel la poudre reste environ 10 minutes entre 2500C et 3500C, et d'un -four de calcination 12 dans lequel la poudre reste environ 30 minutes entre 4000C et 450bu. En comparaison avec les dispositifs utilisant un seul four, un tel dispositif présente l'avantage essentiel de permettre d'obtenir une faible température à l'entrée du four de séchage et une température de calcination élevée en conservant des longueurs de four relativement réduites (de l'ordre de 1,5 m). De façon plus précise, le four de séchage et de précalcination 10 comprend deux vis imbriquées dont les axes sont horizontaux et parallèles. Une seule de ces vis apparaît en 14 sur la figure 1. Ces deux vis sont entourées par un fourreau 16 qui est disposé à une distance relativement faible de l'enveloppe externe des vis 14. Le fourreau 16 est muni d'un orifice d'entrée 18 à sa partie supérieure et au voisinage de l'une de ses extrémités. Le gateau à sécher est introduit par gravité à l'intérieur de cet orifice 18. Comme l'indique schématiquement la flèche 20, les vis 14 sont entraînées en rotation de façon à acheminer la poudre vers l'autre extrémité du fourreau 16 jusqu a un orifice de sortie 22 ména- gé à la partie inférieure de ce dernier.Au cours de son déplacement à l'intérieur du fourreau 16, la poudre est chauffée par exemple par des résistances chauffantes représentées schématiquement en 24 et disposées dans le coeur des vis 14 dans-le mode de réalisation représenté. Ainsi, la température de la poudre au voisinage de l'orifice d'entrée 18 est voisine de 800C, alors qu'elle atteint environ 3000c au niveau de l'orifice de sortie 22. Pour tenir# compte de ce gradient thermique, un calorifuge 26 est disposé autour de la partie du fourreau 16 la plus proche de l'orifice de sortie 22. Ce calorifuge se prolonge vers le bas au niveau de l'orifice de sortie 22 pour définir un couloir vertical 28 par lequel la poudre séchée parvient à l'orifice d'entrée 30 formé dans le fourreau 32 du four de calcination 12. Comme le four 10, le four 12 comprend deux vis imbriquées 34a, 34b (figure 3) dont les axes sont parallèles et horizontaux. Le fourreau 32 définit avec l'enveloppe externe des vis 34a et 34b un passage de section réduite dans lequel circule la poudre séchée sous l'effet de la mise en rotation des vis représentée schématiquement pa#r la flèche 36. A la fin de son déplacement, la poudre- atteint un orifice de sortie 38 formé à la partie inférieure du fourreau 32 et à l'une des extrémités de ce dernier. Avant de parvenir à l'orifice de sortie 38, la poudre est calcinée par chauffage au moyen de résistances représentées schématiquement en 40 et disposées dans les âmes des vis 34. La température est ainsi élevée jusqu'à un maximum d'environ 450 C. Pour cette raison, le calorifuge 26 est également disposé autour du fourreau 32. Conformément à l'invention, le gaz de balayage qui est injecté dans le four afin d'entraîner les vapeurs dégagées par la calcination traverse un dispositif de dépoussiérage 42 situé dans le four de calcination 12, avant d'etre évacué par un orifice de sortie 34 avec ces vapeurs. Comme on le verra plus en détail par la suite, le dispositif de dépoussiérage 42 est constitué par un prolongement 34'a, 34'b des vis imbriquées 34a, 34b et par un prolongement 32' du fourreau 32. Ces prolongements sont situés du côté de l'orifice d'entrée 30 de la poudre, opposé à l'orifice de sortie 38 de celle-ci et ils se terminent au niveau de l'orifice de sortie 44 des gaz qui est formé à la partie supérieure du fourreau 32'. On reconnaît sur les figures 2 et 3 le fourreau 32, les vis imbriquées 34, les orifices d'entrée 30 et de sortie 38 de la poudre, le dispositif de dépoussiérage 42, l'orifice de sortie 44 des gaz et le calorifuge 26. On voit plus préeisé- ment sur la figure 2 que les moyens pour entraîner en rotation les vis 34a et 34b comprennent un réducteur 46 dont le boîtier est solidaire du fourreau 32 et qui comporte un pignon d'entraînement 48 monté sur un arbre de commande 50 parallèle aux axes des vis 34 et des pignons 52a et 52b (figure 3) dont les axes sont alignés respectivement avec les axes des vis 34a et 34b. Les pignons 52a et 52b sont solidarisés en rotation avec les vis 34a et 34b par des accouplements dont l'un seulement est représenté en 54a sur la figure 2.L'arbre de commande 50 est entraîné en rotation par un moteur non représenté et les accouplements permettent de compenser les variations de longueurs des vis 34a et 34b résultant de la dilatation de celles-ci entre leur état de repos et leur état de fonctionnement. Les accouplements permettent aussi de compenser un éventuel défaut d'alignement des axes des pignons 52a et 52b avec les axes des vis 34a et 34b. A cet effet, les accouplements comprennent chacun un manchon 56 dans lequel sont ménagées deux rainures diamétralement opposées 58 recevant les têtes de deux vis 60 fixées à l'extrémité de la vis 34a, 34b correspondante et deux rainures diamétralement opposées 62, disposées par exemple à 900 par rapport aux rainures 58 et recevant des têtes de vis (non représentées) comparables aux vis 60 et fixées à un prolongement du pignon 52a, 52b correspondant. On voit aussi sur- la figure 2 et sur la figure 4 que chacune des vis 34a, 34b est creuse et reçoit un support de résistance tubulaire 64 qui est solidaire du prolongement 32' du fourreau 32 par son extrémité opposée aux moyens pour entralner les vis 34a, 34b en rotation, c'est-à-dire à l'extrémité de celles-ci la plus proche de l'orifice de sortie 44 des gaz. Des paliers 72 sont prévus entre les extrémités des vis 34a, 34b et le fourreau 32. De même, un palier 74 est prévu à l'extrémité libre de chacun des supports 64 pour assurer son centrage par rapport à la vis correspondante. A l'intérieur du support 64, les résistances chauffantes 40 sont mon tees sur des barillets 66 régulièrement répartis sur toute la longueur du support 64. La forme des barillets 66 apparaît clairement sur la figure 4 sur laquelle on voit que, dans la variante représentée, douze résistances 40 sont réparties régulièrement sur un cercle relativement proche du support 64, de façon à assurer un chauffage aussi efficace et homogène que possible. On voit aussi sur la figure 2, que la section des filets des vis 34a et 34b est trapézoidale isocèle, les jeux entre les filets des vis et avec le fourreau 32 étant voisins de 1 mm. On décrira maintenant en se référant aux figures 2 et 5 la structure et le fonctionnement du dispositif de dépoussiérage 42. On voit sur la figure 2 que ce dispositif est constitué par des prolongements 34(a, 34'b des vis 34a, 34b au-delà de l'orifice d'entrée 30 par rapport à l'orifice de sortie 38 et par un prolongement correspondant 32' du fourreau 32 jusqu'à l'orifice de sortie 44 des gaz. On voit aussi sur la figure 2 que les prolongez ments 34'a, 34'b correspondant au dispositif de de poussiérage 42 définissent un pas inférieur à celui des vis 34a, 34b servant à acheminer la poudre entre l'orifice d'entrée 30 et l'orifice de sortie 38. Plus précisément dans le mode de réalisation représenté, le pas des prolongements 34'a, 34'b corresw pondant au dispositif de dépoussiérage 42 est sensi- blement égal à la moitié du pas des vis 34a, 34b du four de calcination proprement dit. On voit sur la figure 5 que les filets des prolongements 34'a, 34'b des vis imbriquées 34a, 34b du dispositif de dépoussiérage 42 constituent des obstacles disposés selon une direction sensiblement normale par rapport à l'écoulement des gaz entre l'orifice d'entrée 30 et l'orifice de sortie 44. L'écoulement des gaz est représenté schematiquement par des flèches en traits pleins 68 sur la figure 5. On comprend que lorsque le gaz se trouve d ns les interstices -formés entre le dessus des filets des vis et le fourreau 32, la vitesse des gaz atteint un maximum, de même qu'entre les faces des filets imbriqués. En revanche, la vitesse des gaz diminue brutalement lorsque ceux-ci se 3étendent dans le volume formé par le creux séparant deus filets contigus et le fourreau 32. De ce fait, les particules de poudre entraînées par le gaz suivent les trajectoires représentées en 70 par des traits discontinus sur la figure 5. Elles viennent ainsi s'agglomérer sur les faces des filets des prolongements 34'a, 34'b. Par suite de la rotation des vis, les filets se nettoient automatiquement dans la zone où les vis sont imbriquées. De plus, le sens de rotation des vis 34a, 34b permet de convoyer la poudre décroutée en sens inverse du flux gazeux, de telle sorte que cette poudre se mêle à la poudre circulant normalement entre l'orifice d'entrée 30 et l'orifice de sortie 38 pour être évacuée par cet orifice en même temps que le reste de la poudre. On a représenté sur la figure 3, des vis 34a, 34b synchronisées de façon à tourner dans le même sens. Dans cette variante de réalisation, les pas des vis sont donc de même sens. De même, on voit que les vis sont identiques dans leur partie qui s'imbrique et qu'elles sont décalées de u. Dans une variante de réalisation non représentée, les pas des vis pourraient être contraires, les vis imbriquées étant alors synchronisées pour tourner en sens contraire. REVENDICATIONS 1. Procédé de dépoussiérage d'un flux gazeux, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler le flux gazeux dans un passage de section réduite défini entre l'enveloppe externe de deux vis imbriquées (34'a, 34'b) à axes horizontaux et un fourreau (32'), parallèlement aux axes des vis et à faire tourner ces vis de façon à détacher la poussière déposée sur celles-ci dans la zone où ces vis s'imbriquent et dans un sens permettant d'acheminer cette poussière en sens inverse par rapport au sens de circulation du flux gazeux. 2. Dispositif pour le dépoussiérage d'un flux gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux vis imbriquées (34'a, 34'b) à axes morio zontaux disposées dans un fourreau (32') définissant avec l'enveloppe externe des vis un passage de sec~ tion réduite dans lequel le flux gazeux circule parallèlement aux-axes des vis entre un orifice den trée (30) et un orifice de sortie (44) formés à la partie supérieure du fourreau, et des moyens (46, 50) pour faire tourner les vis de façon à détacher la poussière déposée sur celles-ci dans la zone où ces vis s'imbriquent et à l'acheminer en sens inverse vers un second orifice de sortie (38) formé à la partie inférieure du fourreau,du côté de l'orifice d'entrée par rapport à l'orifice de sortie du flux gazeux. 3. Four pour le séchage ou la calcination d'une poudre en présence de gaz et le dépoussiérage de ces gaz, comprenant deux vis imbriquées (34a, 34b) à axes horizontaux disposées dans un fourreau (32) définissant avec l'enveloppe externe des vis un passage de section réduite dans lequel la poudre circule parallèlement aux axes des vis entre un orifice d'entrée (30 > formé à la partie supérieure du fourreau et un orifice de sortie (38) formé à la partie inférieure du fourreau, sous l'action de moyens (46, 50) pour faire tourner les vis, et des moyens (40) de chauffage de la poudre, caractérisé en ce que les vis imbriquées se prolongent (34la, 34'b) du côté de l'orifice d'entrée (30) opposé à l'orifice de sortie (38) de la poudre jusqu a un orifice de sortie (44) des gaz formé à la partie supérieure du fourreau, de telle sorte que la poudre entraînée par les gaz se dépose sur les filets des vis, que cette poudre se détache dans la zone où ces vis s'imbriquent et qu'elle est acheminée vers l'orifice de sortie de la poudre. 4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pas de la partie (34'a, 34'b) des vis comprise entre l'orifice d'entrée (30) et l'orifice de sortie (44) des gaz est inférieur à celui de la partie (34a, 34b) des vis comprise entre l'orifice d'entrée (30) et l'orifice de sortie (38) de la poudre. 5. Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pas de la partie (34'a, 34'b) des vis comprise entre l'orifice d'entrée (30) et l'orifice de sortie (44) des gaz est sensiblement égal à la moitié du pas de la partie (34a, 34b) des vis comprise entre l'orifice d'entrée (30) et l'orifice de sortie (38) de la poudre.