Brevet FR2523097A1 — publié le 19830916

L'invention concerne un procédé pour le transport par voie pneumatique de produits granuleux et pulvérulents d'un réservoir d'expédition dans une tuyauterie de transport prévue à sa suite, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ceprocédé. On sait que les produits granuleux et pulvérulents se laissent transporter à travers des tuyauteries au moyen de gaz en écoulement Dans ce domaine, différents procédés de transport pneumatique ont été développés en fonction des caractéristiques phy- siques spécifiques des produits et de leurs granulométries D'un côté, ces procédés visent à transporter des quantités maximales de produit avec le minimum d'air de transport, c'est-à-dire à obtenir une concentration de transport (rapport des débits-masses, corres- pondant à des kilogrammes de particules solides par kilogramme de gaz) élevée, afin d'économiser l'énergie devenant de plus en plus onéreuse D'un autre côté, on s'efforce de maintenir la vitesse de transport faible afin de réduire l'usure. La concentration de transport possible dépend de la masse volumique du produit à transporter, de sa porosité, de la masse volumique et de la viscosité du gaz de transport et des frot- tements dans la tuyauterie de transport La pression de transport nécessaire croit avec la concentration Le dépassement de la concen- tration maximale possible provoque l'engorgement de la tuyauterie. S'il s'agit d'un produit de grande porosité d'un granulé exempt de poussière par exemple -,le gaz de transport peut parvenir à travers les espaces intersticiels du produit jusqu'à la fin de la tuyauterie de transport Il se forme alors, dans le cas d'une installation fonctionnant en phase dense discontinue, partant de la fin de la tuyauterie, des dépôts compacts distincts appelés "bouchons" qui remplissent toute la section de la tuyauterie et se déplacent à une vitesse relativement faible vers la fin de la tuyau- terie de transport. Cet effet de formation automatique de bouchons est exploité pour le transport pneumatique de matériaux en vrac poreux, de granulés de matière plastique et de sables de quartz contenant peu de poussière par exemple. Pour introduire de tels produits dans la tuyauterie de'transport, on utilise des récipients appelés "réservoirs d'expédi- tion", qui sont équipés de dispositifs de mesure pour le niveau de remplissage du produit Lorsque le réservoir d'expédition est vide, à la fin d'un cycle de transport, on le met en décompression; le produit qui se trouvait éventuellement encore dans la tuyauterie de transport peut y rester jusqu'au cycle de transport suivant Au début du cycle suivant, le fluide de transport parvient à travers les vides de la tuyauterie jusqu'à la fin de celle-ci et le trans- port pneumatique décrit avec formation automatique de bouchons recommence. Ce procédé de transport a des inconvénients consi- dérables Premièrement, il est seulement applicable à des produits poreux, c'est-à-dire à des produits formant des espaces intersticiels par lesquels peut passer le gaz de transport, car ce n'est qu'ainsi que la formation automatique des bouchons est possible Un autre inconvénient est qu'il n'y a pas de transport dans la phase initiale ou d'établissement du régime d'un cycle de transport, pendant laquelle le fluide de transport s'écoule à travers les vides de l'ins- tallation de transport jusqu'à la fin de la tuyauterie Les temps morts ainsi produits sont considérables dans le cas de parcours de transport relativement longs et de produits de faible porosité Les temps morts devant être compensés par une capacité de transport plus élevée dans la phase de transport proprement dite, les coûts d'inves- tissement et d'exploitation en sont fortement accrûs. Les produits de très faible porosité doivent être transportés à une vitesse relativement élevée et une concentration relativement faible afin d'éviter des engorgements Pour qu'un nouveau cycle puisse commencer, la tuyauterie de transport ne doit pas con- tenir des restes de produit du cycle précédent A cet effet, on chasse, à la fin de chaque cycle, tout le produit se trouvant encore dans la tuyauterie, en utilisant le fluide de transport, c'est-à-dire l'air comprimé Ceci coûte du temps, non utilisable pour le transport, et du fluide de transport, ne pouvant pas être utilisé pour le trans- port proprement dit, ce qui augmente de nouveau les coûts d'investis- sement et d'exploitation. Un autre inconvénient est que la vitesse du gaz de transport dans la tuyauterie augmente considérablement lorsque, pendant la phase de vidage de la tuyauterie, la fraction de produit dans la tuyauterie diminue Suivant la nature du produit, il en résulte des dommages au produit ou à la tuyauterie de transport. Dans le cas des produits ayant une porosité insuf- fisante, on tente d'obtenir les avantages du transport par bouchons en introduisant le produit de façon discontinue dans la tuyauterie de transport à partir du réservoir d'expédition On obtient ce résultat, soit par la commande périodique des injecteurs d'air sur le réservoir d'expédition, soit par la manoeuvre rythmée d'une vanne à la transition entre le réservoir d'expédition et la tuyau- terie de transport. Lorsque les bouchons qui se sont formés ont une trop grande porosité, ou lorsque le gaz de transport peut passer à côté des bouchons à des changements de direction par exemple -, les bouchons se rattrapent La pression de fonctionnement disponible est généralement insuffisante en pareil cas pour déplacer le bouchon plus long ainsi formé, de sorte que la tuyauterie est engorgée. Lorsque les parcours de transport sont relativement longs, les systèmes de ce type ne conviennent que pour des produits formant des bouchons très compacts et denses. Dans le but de pouvoir réaliser un transport par bou- chons avec des produits qui ne s'y prêtent pas de façon idéale, on a tenté de stabiliser artificiellement les conditions dans la tuyauterie de transport On utilise pour cela des injecteurs d'air répartis sur la tuyauterie, des conduites conjuguées le long et à l'intérieur de la tuyauterie et même des injections d'air commandées en fonction de la pression le long de la tuyauterie. Hormis les défauts techniques indiqués dans ce qui précède, les procédés connus ont surtout l'inconvénient qu'ils demandent des investissements importants et qu'ils posent des pro- blèmes pour le nettoyage des tuyauteries de transport. Partant de cet état de la technique, l'invention vise à créer un procédé et un dispositif, du type indiqué au début, qui conviennent pour des matériaux ou des produits ayant les porosités les plus diverses et qui permettent de transporter de tels produits sans les inconvénients décrits, surtout dans les phases initiale et finale d'un cycle de transport. Selon une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, après le vidage du réservoir d'expédition à la fin d'un cycle de transport et avant que le matériau en vrac ou le pro- duit qui s'y trouve alors n'ait quitté la tuyauterie de transport, on ferme la tuyauterie aux deux extrémités et on la maintient intérieurement à la situation établie à ce moment Après la fermeture des deux extrémités de la tuyauterie, contenant donc du produit, les pertes par fuites d'air ou d'un autre gaz de transport doivent être compensées par injection dans la tuyauterie d'un quantité de gaz équivalente Donc, selon l'invention, au vidage du réservoir d'expédition mais alors que la tuyauterie de transport contient encore du produit, on ferme l'entrée et la sortie de la tuyauterie, par des vannes ou d'autres organes de fermeture, et on compense par une injection dite de gaz de fuite le gaz de transport ayant pu s'échapper de ce système fermé, par des fuites éventuelles de ces organes de fermeture ou de la tuyauterie de transport elle- même Ainsi, le régime de transport est en quelque sorte "gelé" dans la tuyauterie. Au début d'un nouveau cycle de transport, après rem- plissage du réservoir d'expédition, on ajuste la pression dans le réservoir d'expédition à celle régnant dans la tuyauterine de trans- port puis on ouvre les vannes ou autres organes de fermeture aux deux extrémités de la tuyauterie, simultanément ou l'un après l'autre. Grâce à ces mesures selon l'invention, les cycles de transport ne comportent pas de phases de mise en régime ou d'arrêt susceptibles de demander du gaz de transport et du temps sans transport effectif De plus, on peut maintenant travailler indépen- dament de la porosité du produit à transporter et les appareils et dispositifs supplémentaires répartis lebng de la tuyauterie de transport peuvent être supprimés. Il fait également partie de l'invention de pouvoir choisir à volonté l'endroit ou les endroits o s'effectue l'in- jection de gaz de fuite dans la tuyauterie de transport, respecti- vement les organes de fermeture, de même que les instants de déclenchement et d'arrêt de cette injection, la pression dans la tuyauterie de transport pendant que les vannes sont fermées et la pression différentielle entre le réservoir d'expédition et la tuyauterie à laquelle les vannes fermant la tuyauterie sont ouvertes, simultanément ou l'une après l'autre. Le dispositif selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que la tuyauterie de transport est pourvue d'au moins un organe d'arrêt à la suite du réservoir d'expédition et à son extrémité de sortie, pour servir de vanne d'entrée respective- ment de vanne de sortie Il est avantageux qu'une conduite d'arrivée d'air d'une soupape d'air de fuite débouche dans la tuyauterie de transport ou dans un organe d'arrêt, de préférence immédiatement en aval de la vanne d'entrée de la tuyauterie de transport. Il est également dansle cadre de l'invention que l'intérieur du réservoir d'expédition soit relié à l'intérieur de la tuyauterie de transport par une conduite de pression contenant un interrupteur manométrique ou un organe analogue sensible à la diffé- rence entre leurs pressions, afin de pouvoir réaliser l'égalisation mentionnée des pressions Il s'est avéré avantageux de faire débou- cher cette conduite de pression dans le volume de tête du réservoir d'expédition. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que le réservoir d'expédition ou la vanne d'entrée, respectivement l'organe d'arrêt correspondant, est pourvu d'au moins une sonde de minimum, qui est reliée à un élément de commande de la vanne d'entrée Il devient ainsi possible de fermer la vanne d'entrée et la vanne de sortie, afin de "geler" la situation établie à l'intérieur de la tuyauterie de transport au moment indiqué, avant que l'entrée de la tuyauterie de transport ne soit complètement déchargée. Bien que le procédé décrit puisse en principe être mis en oeuvre à l'aide des vannes employées couramment dans la manu- tention et le transport par voie pneumatique de matériaux en vrac, par exemple sous forme de volets, tiroirs ou guillotines, robinets à boisseau sphérique ou robinets à pincement ces appareils peuvent être utilisés séparément mais aussi en groupes l'un derrière l'autre pour obtenir une plus grande étanchéité -, il s'est révélé particu- lièrement avantageux de réaliser les organes d'arrêt comme des vannes à plateau x La-vanne dite d'entrée à l'entrée de la tuyauterie de transport peut, lorsque cette dernière est ouverte, maintenir fermée la conduite contenant l'interrupteur manométrique mentionné, ou un organe analogue; l'appareillage nécessaire peut ainsi être simplifié. Selon un mode de réalisation préféré de l'objet de l'invention, l'organe d'arrêt ou vanne de sortie à la fin de la tuyauterie de transport forme un vanne double comportant deux pla- teaux L'un des plateaux est conjugué à l'embouchure de la tuyau- terie de transport, se terminant dans un corps de vanne formant en même temps boîte de sortie, dont l'ouverture de sortie peut être fermée par l'autre plateau Il est avantageux que les deux plateaux d'une telle vanne de sortie occupent des emplacements mutuellement décalés et/ou soient commandés automatiquement avec un décalage dans le temps: un plateau fermant d'abord l'embouchure de la tuyauterie de transport et, après son vidage, l'autre vanne ferme de façon étanche au gaz la boîte de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement dela description qui va suivre d'exemples de réalisation préférés mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique par- tiellement en coupe d'une installation de transport pneumatique avec des vannes selon l'invention-installées dans une tuyauterie de transport la figure 2 est une coupe axiale à plus grande échelle de l'une des vannes de la tuyauterie; et la figure 3 est une coupe axiale à plus grande échelle d'une autre forme de réalisation d'une vanne. La figure 1 représente à gauche un réservoir d'expédi- tion 1, comprenant une partie inférieure 3 qui se rétrécit conique- ment et possède intérieurement une garniture de fluidisation 5 dis- posée-à distance et parallèlement à la paroi de cette partie infé- rieure Le réservoir d'expédition 1 est fermé en haut par une plaque de recouvrement 7 qui est pourvue, à c Oté d'une soupape 8 de décompression, d'une tubulure de chargement 11 contenant un organe de fermeture 9 pour un produit pulvérulent à transporter (non représenté). Sur une tubulure de départ courbe 13 en bas dans la partie inférieure 3 est montée une vanne 15, à laquelle est conju- gué un injecteur d'air 17 auquel se raccorde une tuyauterie de transport 19 Cette dernière se termine par une autre vanne 21 au-dessus du recouvrement 23 d'un récepteur-silo 25 dont les pieds sont désignés par 27. Une tuyauterie de gaz de transport 29 venant d'lun régulateur de pression 39 débouche, chaque fois avec interposition d'un étranglement 31 et d'un robinet de gaz de transport 33, dans le volume de tête 35 du réservoir d'expédition, dans une zone de fluidisation 4 sur la garniture 5 et dans l'injecteur 17. Une conduite de dérivation 30 part d'un point 42 situé en amont du régulateur de pression 39, contient un régula- teur de pression indépendant 40 et une soupape d'air de fuite 41 et rejoint au point 43 la branche de la tuyauterie de gaz de transport 29 menant à l'injecteur 17 de la vanne d'entrée 15. Une sonde de maximum 47 pénètre d'en haut dans le réservoir d'expédition 1 et une sonde de minimum 49 pénètre dans la partie inférieure de ce réservoir Un autre capteur de minimum 51 qui pourrait éventuellement remplacer la sonde de minimum 49 est incorporé dans la vanne d'entrée 15 de la tuyauterie de transport 19. Le volume de tête 35 du réservoir 1 est relié à l'intérieur de la tuyauterie de transport 19 par une conduite 53 qui contient un inter- rupteur manométrique 55 sensible à la différence des pressions La figure 1 représente en outre un tube plongeur 44, muni d'une vanne 46 et d'un injecteur d'air 18, qui pourra être utilisé à la place de la tubulure de départ 13, de la vanne 15 et de l'injecteur 17, au cas o la tuyauterie de transport devrait partir d'un point situé au-dessus du réservoir d'expédition 1 La tuyauterie de gaz 29 serait alors branchée sur l'injecteur 18, ce qui n'est pas représenté. Lorsqu'un cycle de transport s'achève, les sondes de minimum 49 et 51 indiquent que le réservoir d'expédition 1 est vide, ce qui a pour effet que la vanne d'entrée 15 et la vanne de sortie 21 sont fermées L'injecteur 17 fait ensuite entrer dans la tuyauterie de transport 19 qui vient ainsi d'être fermée un débit de gaz déterminé qui suffit à compenser la perte par fuites occasionnée par des défauts d'étanchéité de la tuyauterie et/ou des vannes. Le réservoir d'expédition 1 est détendu au moyen de sa soupape de décompression 8 et est ensuite rempli de produit à transporter, jusqu'à ce la sonde de maximum 47 réagisse Le charge- ment du réservoir est alors interrompu par l'organe de fermeture 9 - et le réservoir 1 est alimenté en gaz de transport par la tuyau- terie 29. L'interrupteur manométrique 55 provoque l'ouverture des vannes 15 (ou 46) et 21 quand la pression à l'intérieur du volume de tête 35 du réservoir 1 est sensiblement égale à la pression à l'intérieur de la tuyauterie de transport 19, de sorte que le transport est poursuivi. La figure 2 représente une forme de réalisation par- ticulièrement avantageuse pour la vanne d'entrée 15 prévue au début de la tuyauterie de transport 19 La vanne est raccordée par une bride 57 à l'injecteur d'air 17 La vanne 15 est raccordée par une bride 59 située à l'opposé de la bride 57 à la tubulure de départ 13, d'o le produit à transporter pénètre dans la vanne 15 comme indiqué par la flèche X La bride 59 est formée sur une extré- mité d'une portion de vanne tubulaire dont l'autre extrémité forme un siège à l'intérieur d'un corps dewnne cylindrique 61 Ce siège peut être fermé par un plateau 63 qui est porté, à l'intérieur du corps 61, sous un couvercle 65 de la vanne, par la tige 69 du piston 70 d'un vérin de commande 71 qui est seulement représenté schématiquement sur la figure 2 pour plus de clarté A la position ouverte représentée de la vanne d'entrée 15, le plateau 63 obture la tubulure de raccordement 67 pour l'interrupteur manométrique 55. La figure 3 représente, également en position ouverte. une forme de réalisation avantageuse de la vanne de sortie 21 prévue à la fin de la tuyauterie de transport 19 La vanne 21 comprend un corps polygonal 73, formant en même temps une boîte de sortie de la tuyauterie de transport 19, et deux vannes à plateau 74 qui sont disposées l'une au dessus de l'autre et sont en outre fermées avec un certain décalage dans le temps, comme décrit ci-après. Le plateau 75 de la vanne du haut est situé en face de l'embouchure 79 de la tuyauterie de transport et coupe le courant de matériau en vrac lorsqu'il est appliqué contre cette embouchure Lorsque, comme représenté, le plateau 75 est écarté de l'embouchure 79, le matériau en vrac peut sortir de la tuyauterie de transport 19. Lorsque le plateau 77 de la vanne du bas est égale- ment maintenu à distance de l'ouverture de sortie 81 en face de laquelle il est situé de la botte de sortie 73, le matériau en vrac peut tomber de la botte 73 comme indiqué par la flèche y Le plateau 77 ferme l'ouverture 81 de façon étanche au gaz après que la botte 73 s'est vidée. Chacun des deux plateaux 75 et 77 est relié par une tige 79 au piston d'un vérin de manoeuvre 71 Les deux vérins sont montés dans une partie de support 73 a du corps-boîte de sortie 73. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le transport par voie pneumatique de produits granuleux ou pulvérulents d'un réservoir d'expédition dans une tuyauterie de transport prévue à sa suite, caractérisé en ce que, après le vidage du réservoir d'expédition ( 1) à la fin d'un cycle de transport et avant que le matériau en vrac ou le produit qui s'y trouve alors n'ait quitté la tuyauterie de transport ( 19), on ferme la tuyauterie ( 19) aux deux extrémités et on la maintient intérieurement à la situation établie à ce moment 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après la fermeture aux deux extrémités de la tuyauterie de transport ( 19), contenant encore du matériau en vrac formant le produit à transporter, on compense des pertes par fuites d'air de trasnsport, ou d'un autre gaz de transport, par introduction d'une quantité de gaz correspondant à celle s'échappant par des fuites. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, après le remplissage du reservoir d'expédition ( 1) avant un nouveau cycle de transport, on ajuste la pression dans le réservoir d'expédition ( 1) à la pression dans la tuyauterie de transport ( 19) puis on ouvre les deux extrémités de la tuyauterie de transport. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ouverture de la sortie de la tuyauterie de transport ( 19) et l'ouverture de l'entrée de cette tuyauterie s'effectuent avec un décalage dans le temps. Dispositif pour le transport par voie pneumatique de produits granuleux ou pulvérulents d'un réservoir d'expédition dans une tuyauterie de transport prévue à sa suite, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la tuyauterie de transport ( 19) est pourvue d'au moins un organe d'arrêt à la suite du réservoir d'expédition ( 1) et à son extrémité de sortie, pour servir de vanne d'entrée ( 15) respectivement de vanne de sortie ( 21). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une conduite d'arrivée d'air ( 30) d'une soupape d'air de fuite ( 41) débouche dans la tuyauterie de transport ( 19) ou dans un organe d'arrêt ( 15, 21). 7 Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la conduite d'arrivée d'air débouche dans la tuyauterie de transport ( 19) sur la vanne d'entrée ( 15). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'intérieur du réservoir d'expédition ( 1) est relié à l'intérieur de la tuyauterie de transport ( 19) par une conduite de pression ( 53) contenant un interrupteur manométrique ( 55) ou un organe analogue sensible à la différence entre les pressions dans le réservoir ( 1) et la tuyauterie ( 19). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la conduite de pression ( 53) débouche dans le volume de tête ( 35) du réservoir d'expédition ( 1). 10 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le réservoir d'expédition ( 1) est équipé d'au moins une sonde de minimum ( 49) ou un organe analogue relié à un élément de commande de la vanne d'entrée ( 15). 11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 55 à 9, caractérisé en ce que la vanne d'entrée ( 15) présente une sonde de minimum ( 51) ou un organe analogue servant d'organe de commande pour la vanne d'entrée. 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt ( 15, 21) est une vanne à plateau. 13 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 5 à 12, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt ou la vanne de sortie ( 21) à la fin de la tuyauterie de transport possède, dans un corps de vanne formant en même temps boite de sortie ( 73), deux vannes à plateau ( 74), le plateau ( 75) d'une de ces vannes étant conjugué à l'embouchure ( 79) de la tuyauterie de transport ( 19) et le pla- teau ( 77) de l'autre vanne étant conjugué à une ouverture de sor- tie ( 81) de la boite de sortie ( 73). 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les deux vannes à plateau ( 74) sont commandées l'une après l'autre. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 14, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt ou la vanne d'entrée ( 15) à l'entrée de la tuyauterie de transport ( 19) maintient la conduite ( 53) pour l'interrupteur manomètrique ( 55) ou un organe analogue à l'état fermé lorsque la tuyauterie est ouverte.