Brevet FR2508816A1 — publié le 19830107

2508-8 16 La présente invention concerne l'homogénéisation de matières pulvérulentes contenues dans un silo par injec- tion d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo. Selon les procédés connus, le fond du silo est divisé en plusieurs zones et on injecte dans l'une des zones un débit d'air par unité de surface élevé, pour flui- diser la matière située au-dessus de cette zone, et dans les autres zones un débit d'air par unité de surface beau- coup plus faible de façon que la matière au-dessus de ces zones soit simplement aérée Dans la zone oû la matière est fluidisée, elle se dilate et déborde dans le haut du silo sur la matière des zones voisines dont la faible aération est suffisante pour permettre le glissement, dans le bas du silo, vers la zone à fort débit d'air Il se produit donc un mouvement ascendant des couches horizontales de matière au-dessus des zones à fort débit d'air et un mouve- ment descendant au-dessus des autres zones De plus, au- dessus de la zone à fort débit d'air, la matière fluidisée est soumise à une forte turbulence qui provoque une dis- torsion et un mélange des couches horizontales entre elles. Le fond du silo est généralement divisé en plu- sieurs secteurs égaux dont un seul est alimenté avec un débit d'air élevé, tous les autres étant alimentés à faible débit, et ceci avec une permutation circulaire assurant successivement la fluidisation de la matière au-dessus de chaque secteur. Cette permutation régulière des fonctions des secteurs risque de provoquer de simples va-et-vient verti- caux des couches de matière, sans mélange des couches entre elles, ce qui est contraire au but recherché. Par ailleurs, cette solution oblige à équiper tous les secteurs du fond du silo d'aérateurs capables de fournir les débits d'air élevés nécessaires pour assurer la fluidisation intensive de la matière. Le but de la présente invention est de réduire le coût d'un tel silo et de la centrale d'air comprimé qui l'alimente, de diminuer sa consommation d'énergie et d'éli- miner les risques inhérents aux systèmes à permutation cir- culaire. Le procédé d'homogénéisation objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on divise le volume de matière con- tenue dans le silo en volumes partiels par des plans fic- tifs, verticaux et parallèles entre eux, on injecte dans la zone médiane de l'un des dits volumes partiels, au moyen d'aérateurs prévus sur la zone correspondante du fond du silo, un débit d'air par unité de surface élevé pour assu- rer une fluidisation intensive de la matière dans cette zone, on injecte simultanément dans les zones latérales du dit volume partiel, par les mêmes moyens, un débit d'air par unité de surface beaucoup plus faible pour simplement aérer la matière dans ces zones, la matière contenue dans les autres volumes partiels n'étant pas aérée; au bout d'un temps prédéterminé on arrête l'injection d'air dans ledit volume partiel et on injecte de l'air, dans les mêmes conditions, dans un autre volume partiel On assure ainsi le brassage successif et répété de tous les volumes partiels. Etant donné qu'à chaque instant seule une partie de la masse totale de matière est aérée ou fluidisée, le débit d'air nécessaire est beaucoup plus faible qu'avec les procédés connus et, par conséquent, le coût et la consomma- tion de la centrale d'air comprimé s'en trouvent réduits. Comme, par ailleurs, les zones latérales ne nécessitent que des débits d'air faibles, la surface totale des aéra- teurs équipant ces zones sera moins importante que dans les silos connus et le prix de revient du silo sera moindre. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on utilise un silo dont le fond est divisé en segments par des lignes switendant d'un bord à l'autre du silo, dans des plans verticaux parallèles, chaque segment étant lui-même divisé en une zone médiane et deux zones latérales, et qui comporte dans les zones médianes des aérateurs qui sont capables de fournir un débit d'air, rapporté à l'unité de surface du fond, nettement supérieur à celui que sont capables de four- nir, sous la même pression d'air, les aérateurs équipant les zones latérales. Les aérateurs équipant chaque zone médiane sont reliés à l'oule de refoulement d'un premier compresseur ou surpresseur par une tuyauterie sur laquelle est placée une vanne permettant d'isoler-ou d'alimenter en air comprimé chaque zone médiane individuellement De même, les aérateurs équipant les zones latérales de chaque segment sont reliés à l'oule de refoulement d'un second compresseur ou surpres- seur par une tuyauterie sur laquelle est placée une vanne permettant d'isoler ou d'alimenter en air comprimé les zones latérales de chaque segment individuellement. Une sortie centrale-ou latérale est prévue dans le fond du silo pour l'extraction de la matière Un tunnel aboutissant à cette-sortie et disposé diamétralement et transversalement aux segments est prévu sur le fond du silo; il communique par des ouvertures latérales avec l'intérieur du silo et son sol est recouvert d'aéroglis- sières inclinées vers la sortie Le fond du silo est incli- né vers le tunnel. D'autres caractéristiques de l'invention apparai- tront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels: La figure 1 est une vue en plan du fond du silo montrant la disposition des aérateurs et les circuits d'air La figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle de la partie inférieure du silo, la coupe étant faite suivant un plan vertical proche de l'axe du tunnel d'évacuation et parallèle à celui-ci; La figure 3 est une coupe transversale, à une autre échelle, du tunnel d'évacuation et d'une partie du fond du silo; et Les figures 4, 5 et 6 sont des représentations schématiques du silo illustrant trois phases de fonctionne- ment. Le silo représenté partiellement sur les dessins comporte, de façon classique, une paroi cylindrique 10, à axe vertical, un fond 12 et un plafond; une ouverture de sortie latérale 16 est prévue à sa base. Le fond du silo a la forme d'un dièdre dont l'arête fictive est disposée dans le plan diamétral conte- nant l'axe de l'ouverture de sortie 16 et est inclinée vers cette ouverture pour faciliter l'extraction des matières. Le fond du silo est divisé dans cet exemple en trois segments A, B et C dont les frontières, représentées par les lignes en traits mixtes 18 et 20 sur la figure 1, sont situées à l'intersection de deux plans fictifs, verti- caux et parallèles entre eux, et de la surface du fond. Chaque segment A, B et C est lui-même divisé en une zone médiane AI, Bl et CI et deux zones latérales A 2, B 2 et C 2 dont les frontières sont parallèles à l'arête du dièdre formé par le fond du silo et situées à égales dis- tances de celle-ci Ces différentes zones sont équipées d'aérateurs qui sont constitués par des tubes plats à sec- tion rectangulaire dont la face supérieure est réalisée en un matériau poreux. Les aérateurs 22 équipant les zones A 1, B 1 et C sont disposés parallèlement à l'arête du dièdre formé par le fond du silo alors que les aérateurs 24 équipant les zones A 2, 2 et C 2 sont disposés perpendiculairement à cette arête Les aérateurs 22 sont plus larges et plus rap- prochés les uns des autres que les aérateurs 24, de sorte que le débit d'air que l'on peut injecter par unité de sur- face du fond dans les zones A 1, Bl et Ci est nettement supé- rieur à celui que l'on peut injecter dans les zones A 2, B 2 et C 2, sous une même pression, de façon à pouvoir réaliser une fluidisation intensive de la matière au-dessus des zones médianes et une simple aération audessus des zones latérales A titre d'exemple, le rapport de la surface des aérateurs à la surface du fond est d'environ 0,5 dans les zones médianes et d'environ 0,2 dans les zones latérales. Tous les aérateurs équipant chaque zone sont re- liés à une tuyauterie d'alimentation commune Les trois tuyauteries Ta, Tb et Tc alimentant les zones médianes A 1, Bl et C 1 sont reliées à un compresseur 26 à travers des électro-vannes 28 a, 28 b et 28 c Les trois tuyauteries T'a, T'b et T'c alimentant les zones latérales A 2, B 2 et C 2 sont reliées à un second compresseur 30 à travers des élec- tro-vannes 32 a, 32 b et 32 c. Sur chacune des figures 4, 5 et 6, on n'a repré- senté que les tuyauteries d'alimentation des zones en ser- vice pendant la phase considérée. Un tunnel d'évacuation 34 est prévu sur le fond 12 du silo, le long de l'arête du dièdre qu'il forme Ce tunnel, qui aboutit à l'ouverture de sortie 16, comporte sur ses deux côtés et sur toute sa longueur des ouvertures latérales 36 assurant la communication avec l'intérieur du silo Le sol du tunnel est équipé d'aéroglissières 38 ali- mnentées en air comprimé par un surpresseur 40 En variante, le silo pourrait comporter une sortie centrale, le tunnel étant alors à double pente et incliné des bords vers le centre du silo. Le principe de fonctionnement du silo va mainte- nant être décrit en se référant aux figures 4, 5 et 6 Dans une première phase (figure 4) seuls les aérateurs équipant le segment A sont alimentés en air comprimé, les électro- vannes 28 a et 32 a correspondantes étant ouvertes alors que les autres vannes sont fermées Les aérateurs de la zone centrale fournissant un débit d'air par unité de surface élevée la matière située au-dessus de cette zone est forte- ment fluidisée; elle se dilate et déborde à la partie su- périeure du silo sur la matière recouvrant les zones laté- rales A 2 Simultanément, la matière se trouvant dans la partie inférieure du silo, au-dessus des zones latérales A 2 glisse sur le fond incliné du silo vers la zone A 1, ce déplacement étant rendu possible par l'aération créée par l'air injecté dans ces zones, à faible débit A titre d'exemple, le débit d'air par m 2 de surface du fond du silo injecté dans la zone A 1 est de l'ordre de 30 l/s et dans les zones A 2 de 6 i/s Il se produit donc un mouvement de la matière suivant les flèches de la figure 4 qui assure une bonne homogénéisation dans le volume partiel du silo surmontant le segment A. Au bout d'un temps prédéterminé, une minuterie 2508 E 816 ferme les vannes 28 a et 32 a et ouvre les vannes 28 b et 32 b, les vannes 28 c et 32 c restant fermées La matière située au-dessus du segment B est alors mise en mouvement, comme indiqué par les flèches de la figure 5, grâce à une fluidi- , sation intense au-dessus de la zone médiane Bl et une aéra- tion réduite au-dessus des zones latérales B La minuterie commande ensuite la fermeture des vannes 28 b et 32 b et l'ouverture des vannes 28 c et 32 c, pour homogénéiser de la même façon la matière au-dessus du segment C (figure 6) Ces trois phases peuvent être répétées aussi souvent que nécessaire pour obtenir la qualité souhaitée du mélange pour la matière contenue dans le silo. Pour extraire la matière du silo, on alimente les aéroglissières 38 en air comprimé ce qui permet à la matière qui pénètre dans le tunnel 34 à travers les ouvertures la- térales 36 de s'écouler à l'état fluidisé jusqu'à l'ouver- ture de sortie 16 L'extraction peut être continue ou dis- continue. Il est évident que la forme et le nombre des seg- ments du mode de réalisation décrit ne sont pas limitatifs et qu'ils dépendent, en particulier, de la forme et des di- mensions du silo, et il est bien entendu que toutes les mo- difications apportées au mode de réalisation décrit par l'em- ploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Procédé d'homogénéisation d'une matière pulvérulente contenue dans un silo par injection d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo, caractérisé en ce que le volume de matière contenue dans le silo étant divisé en volumes partiels par des plans fictifs, verti- caux et parallèles entre eux, dans une première phase on injecte dans la zone médiane de l'un des dits volumes partiels, au moyen d'aérateurs prévus sur la zone corres- pondante du fond du silo, un débit d'air par unité de surface élevé pour assurer une fluidisation intensive de la matière dans cette zone et on injecte simultanément dans les zones latérales du dit volume partiel, au moyen d'aérateurs prévus sur les zones correspondantes du fond du silo, un débit d'air par unité de surface beaucoup plus faible pour aérer la matière dans ces zones, la ma- tière contenue dans les autres volumes partiels n'étant pas aérée, puis au cours des phases successives on injecte de l'air, dans les conditions définies ci-dessus, dans chacun des volumes partiels en laissant au repos la ma- tière dans les autres volumes partiels. 2 Silo pour l'homogénéisation d'une matière pulvérulente dont le fond est divisé en segments par des lignes s'étendant d'un bord à l'autre du silo dans des plans verticaux parallèles et comporte des aérateurs alimentés en air comprimé, caractérisé en ce quie chaque segment (A, B, C) est divisé en une zone médiane (A 1, B 1, C 1) et deux zones latérales (A 2, B 2, C 2), et les aérateurs ( 22) équipant les zones médianes des segments sont capables de fournir un débit d'air, rapporté à l'unité de surface du fond du silo, nettement supérieur à celui que sont capables de fournir, sous la même pression d'alimentation, les aérateurs ( 24) équipant les zones latérales. 3 Silo selon la revendication 2, caractérisé en ce que les aérateurs équipant chaque zone médiane (A 1, B 1, C 1) des segments sont reliés à l'oule de refoulement d'un pre- mier compresseur ou surpresseur ( 26) par une tuyauterie (Ta, Tb, Tc) sur laquelle est placée une vanne ( 28 a, 28 b, 28 c) permettant d'isoler ou d'alimenter en air com- primé chaque zone médiane individuellement. 4 Silo selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les aérateurs équipant les zones latérales (A 2, B 2, C 2) de chaque segment sont reliés à l'oule de refoule- ment d'un second compresseur ou surpresseur ( 30) par une tuyauterie (T'a, T'b, T'c) sur laquelle est placée une vanne ( 32 a, 32 b, 32 c) permettant d'isoler ou d'ali- menter en air comprimé les zones latérales de chaque segment individuellement. Silo selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte sur son fond un tunnel d'évacuation ( 34) disposé transversalement aux dits segments (A, B, C) et aboutissant à une ouverture de sortie ( 16) prévue au fond du silo, ce tunnel étant muni sur ses deux côtés d'ouvertures latérales ( 36) établissant une communica- tion avec l'intérieur du silo, et des aéroglissières ( 38) placées à l'intérieur du tunnel pour permettre l'écoulement de la matière vers l'ouverture de sortie, celle-ci pouvant être centrale ou latérale.