Brevet FR2519950A2 — publié le 19830722

FR 2519950 A2 19830722 FR 8200917 A 19820121 Dispositif de transport pneumatique de matière pulvérulente. La présente invention constitue une addition à la demande de brevet français nO 81 00100 du 6 janvier 1981, concernant la mise en suspension à haute concentration d'une matière pulvérulente dans un gaz porteur, en vue du transport pneumatique dans une conduite du mélange ainsi obtenu. L'invention, selon le brevet principal a pour objet un dispositif de transport pneumatique de matière pulvérulente, comportant un distributeur de poudre alimentant une vis sans fin, suivie d'une mise en suspension de la matière pulvérulente dans un gaz porteur, caractérisé en ce que la matière pulvérulente, à sa sortie de la vis sans fin, pénètre dans un diffuseur fermé, en forme extérieure de disque creux recevant latéralement au moins une arrivée de gaz porteur, et débouchant dans un convergent raccordé à la conduite à alimenter, ce diffuseur comportant intérieurement une pièce fixe, de révolution, dont la partie centrale creuse reçoit sans discontinuité la matière pulvérulente issue de la vis sans fin, dont le profil en aval constitue avec le disque creux une chambre annulaire alimentée en gaz porteur et débouchant dans ledit convergent, et qui comporte plusieurs fentes insufflant du gaz porteur dans ladite partie centrale creuse, afin de désagré- ger la matière pulvérulente comprimée à sa sortie de la vis sans fin, avant qu'elle se trouve entraînée dans le convergent par le débit principal de gaz porteur en provenance de ladite chambre annulaire. Cette invention selon le brevet principal donne toute satisfaction en fonctionnement normal, avec une contre-pression faible ou modérée en aval du dispositif. En revanche, dans les cas exceptionnels ou accidentels soit de manque de matière pulvérulente dans la vis sans fin, soit de contre-pression anormalement élevée, il est nécessaire d'éviter les risques possibles, par exemple d'explosion de mélange tonnant s'il s'agit de charbon pulvérisé et d'air (ou d'air enrichi), en assurant une étanchéité parfaite entre la vis sans fin et tout le circuit en aval de celle-ci. Le but de la présente a d d i t i o n est de réaliser cette étanchéité parfaite entre la vis sans fin et le diffuseur, en cas de besoin, automatiquement, au moyen d'un dispositif de sécurité approprié. A cet effet, la présente addition a d'abord pour objet un dispositif selon le brevet principal, caractérisé en ce que l'on intercale, entre la vis sans fin et le diffuseur, un clapet anti-retour de forme oblongue dans le sens vertical, et solidaire d'une tige mobile en rotation autour d'un axe horizontal. Cette forme oblongue peut être avantageusement constituée d'une forme rectangulaire terminée par deux arrondis à ses extrémités haute et basse. Ce clapet anti-retour est mobile autour d'un axe horizontal disposé en haut de l'ouverture à obturer. La tige disposée selon cet axe horizontal et traversant la paroi peut être munie d'un contre-poids, réglable ou non. L'une de ses extrémités externes peut être avantageusement munie d'un levier dont la position indique l'ouverture ou la fermeture du clapet. La présente addition a aussi pour objet de disposer ledit clapet anti-retour dans une bote à clapet, intercalée entre le carter de la vis sans fin et le diffuseur, et caractérisé en ce qu'elle est constituée de deux pièces tubulaires de révolution, qui s'embottent l'une dans l'autre, en ce que la partie centrale creuse de la première de ces deux pièces constitue une première chambre placée en amont dudit clapet et qui entoure l'extrémité de la tige de la vis sans fin, et en ce que la partie centrale creuse de la deuxième de ces deux pièces constitue une deuxième chambre, cylindrique, placée en aval dudit clapet, de longueur au moins égale à la longueur du clapet, et de même diamètre que la partie centrale creuse du diffuseur. Suivant une caractéristique particulière de la boîte à clapet selon la présente addition, la première chambre présente, d'amont en aval de l'écoulement de matière, un rétrécissement horizontal réalisé par deux parois verticales de raccordement avec la largeur de l'ouverture obturable par le clapet anti-retour, sans aucun rétrécissement vertical. Suivant une autre caractéristique particulière de la botte à clapet selon la présente addition, l'ouverture obturale par le clapet a une surface au moins égale à la différence entre la section transversale interne du carter contenant la vis sans fin et la section transversale de la tige de ladite vis sans fin. Suivant une autre caractéristique particulière de la boîte à clapet selon la présente addition, la section transversale de la deuxième chambre est plus grande que la section transversale interne du carter de la vis sans fin, qui est d'ailleurs égale à la section d'entrée de la première chambre. Plus avantageusement encore, suivant une autre caractéristique particulière du dispositif de sécurité selon la présente addition, la section transversale de la deuxième chambre de la botte à clapet est un peu supérieure à la somme de l'ouverture obturable par le clapet anti-retour et de la section transversale de la tige de la vis sans fin. Enfin, suivant une autre caractéristique particulière de l'invention selon la présente addition, l'extrémité utile de la tige de la vis sans fin est arrondie selon une demi-sphère de même diamètre que la tige. Ainsi, le dispositif de sécurité selon la présente addition présente à la fois l'avantage de se refermer automatiquement en cas de contre-pression intempestive trop élevée, tout en s'effaçant completement en position horizontale en fonctionnement normal de l'ensemble du dispositif de transport pneumatique, tandis que la conception de la botte à clapet permet de conserver tous les avantages de bon écoulement et de désagrégation des mottes de matière pulvérulente décrits dans le brevet principal. I1 peut être également avantageux que la fermeture du clapet anti-retour entraîne automatiquement l'arrêt de l'installation, c' est-à-dire l'arrêt de la rotation de la vis sans fin. Ce peut être le cas lorsque l'approvisionnement de la vis sans fin est interrompu accidentellement. On peut aussi équiper la fermeture du clapet d'un signal sonore ou lumineux. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif de sécurité selon la présente invention, à intercaler entre la vis sans fin et le diffuseur de l'exemple décrit dans le brevet principal. I1 faut rappeler que, dans cet exemple, il s'agit de mettre en suspension du charbon pulvérisé dans un courant d'air comprimé afin d'alimenter une tuyère de haut-f ourneau. La conduite d'alimentation en charbon pulvérisé de la tuyère de haut-fourneau a un diamètre de 25,4 millimètres (soit un pouce) et sa longueur entre le dispositif de transport pneumatique selon l'invention et la tuyère de haut-fourneau, dans laquelle elle pénètre, est de 80 mètres. La contre-pression, mesurée juste en aval du convergent placé en tête de la conduite, est de 1,8 bar. La dénivellation entre le dispositif selon l'invention et la tuyère à alimenter est de 9 mètres. Le dispositif de sécurité, constitué par le clapet anti-retour et la bote à clapet selon la présente addition, est intercalé entre la vis sans fin et le diffuseur décrits dans le brevet principal. - La figure 1 est une coupe verticale longitudinale de ce dispositif de sécurité ; - la figure 2 est une coupe verticale transversale II-II de ce dispositif avec vue d'une bride de fixation. - la figure 3 est la même coupe que la figure 2, le clapet étant ôté- - la figure 4 est une coupe horizontale transversale selon IV-IV de ce dispositif. Sur la figure 1, on voit, à gauche, l'extrémité du carter 1 contenant l'extrémité de la vis sans fin, constituée d'une tige 2 et d'un filet 3. Le diamètre intérieur du carter 1 est de 96 millimètres. La tige de la vis a un diamètre de 48 millimètres, tandis que le pas du filet est de 68 millimètres. I1 résulte de ce qui précède que la section intérieure du carter est de 7240 millimètres carrés, et que la section transversale de la tige de la vis est de 1810 millimètres carrés. L'extrémité 2' de cette tige est une demi-sphère, de même diamètre que la tige, c > est-à-dire 48 millimètres. La longueur de la tige de la vis, laquelle n'est pas entièrement représentée sur la figure 1, est en fait de 800 millimètres, ce qui est anormalement long par rapport aux vis sans fin usuelles, compte tenu du diamètre. Mais cette caractéristique est délibérément voulue, afin d'assurer une excellente compression de la matière pulvérulente véhiculée, ce qui, d'une part, donne une relation favorable entre la vitesse de rotation de la vis et le débit de matière transportée, et d'autre part, procure une bonne étanchéité et donne une marge de sécurité dans les cas exceptionnels de manque de matière à l'entrée de la vis, en provenance du distributeur ou meme simplement en cas de ralentissement de cette alimentation. Vers l'aval, le carter est rendu solidaire d'une bride 4. La boîte à clapet selon la présente invention est cons tituée de deux pièces tubulaires 5 et 6 qui s'emboîtent l'une dans l'autre comme représenté sur la figure 1. La première pièce 5 est fixée à la bride 4 du carter au moyen de sa bride 7. La deuxième pièce 6 est fixée, vers l'aval, au diffuseur selon le brevet principal (non représenté sur la figure 1) par l'intermédiaire d'une bride 8. L'intérieur de la pièce 5 constitue une première chambre 9, et l'intérieur de la pièce 6 une deuxième chamhre 10. La première chambre 9 contient l'extrémité 2' de la tige 2 de la vis sans fin. Sa section d'entrée 11 est constituee par un cercle égal à la section transversale intérieure du carter 1, de surface égale à 7240 mm2. Sa section de sortie 12, visible sur les figures 1 à 3, constitue l'ouverture à obturer par le clapet anti-retour 13. C'est une ouverture oblongue comprenant une partie principale rectangulaire de 60 mm de largeur, terminée par deux arrondis, la longueur totale de l'ouverture étant de 96 millimètres, égale au diamètre intérieur du carter 1. La première chambre 9 se trouve, en conséquence, délimitée par deux parois verticales 18 et 19, dont la coupe horizontale est visible sur la figure 4. La surface dé la section 12 est égale à 5.500 mm2. Le clapet anti-retour 13 est solidaire d'une tige cylindrique 14 qui tourne autour d'un axe horizontal 15, visible sur la figure 2. La position de cet axe 15 et le diamètre de la tige 14 doivent etre tels que le clapet, avec une largeur de 64 mm, puisse venir se placer en position horizontale en haut de la chambre 10 pendant le fonctionnement normal de l'ensemble du dispositif. C'est une des raisons - ce n est pas la seule pour laquelle la deuxième chambre 10 est d'un diamètre supérieur à 96 mm. Ce diamètre est en fait de 106 mm dans le présent exemple, d'ou une section de 8840 mm2. La pièce 6 est intérieurement cylindrique, et sa longueur est juste un peu supérieure à la longueur du clapet ; elle vaut 110 mm. Une deuxième raison pour que la deuxième chambre 10 ait un diamètre un peu supérieur au diamètre de la section d'entree 11 de la première chambre 9 est qu'il est nécessaire que la matière pulvérulente, à sa sortie de la vis sans fin, ne se trouve plus aussi comprimée et puisse commencer à se disloquer, grâce à l'élargissement de la chambre 10, après le passage rétréci de l'ouverture 12 obturable par le clapet 13. En cas de besoin, le clapet anti-retour 13 se rabat en venant obturer complètement l'ouverture 12. Ce rabattement peut s'effectuer par gravité, soit sous l'effet du propre poids du clapet, soit, en plus, sous l'effet d'un contre-poids fixé à la tige 14 et non représenté sur les figures. L' extrémité externe 16 de la tige 14 est munie d'un levier 17 dont la position indique d'une façon très visible l'ouverture ou la fermeture du clapet 13. La fermeture du clapet peut etre équipée d'un signal sonore ou lumineux. On peut aussi installer, en cas de fermeture de ce clapet 13, un système d'arret automatique de l'installation, c' est-à-dire d'arrêt automatique de la vis sans fin. Pour terminer la description du présent exemple, il est utile de remarquer la bonne application des règles selon l'invention, concernant les surfaces en présence. Tout d'abord, l'ouverture obturable par le clapet a bien une surface (5.500 mm2) supérieure à la différence (5.430 mm2) entre la section transversale interne (7.240 mm2) du carter contenant la vis sans fin et la section transversale (1.810 mm2) de la tige de ladite vis sans fin. Ensuite, la section transversale (8.840 mm2) de la deuxième chambre 10 est plus grande que la section transversale interne (7.240 mm2) du carter de la vis sans fin. Enfin, la section transversale (8.840 mm2) de la deuxième chambre 10 est bien un peu supérieure à la somme (7.310mm2) de l'ouverture (5.500 mm2) obturable par le clapet 13 et de la section transversale (1810 mm2) de la tige de la vis sans fin. L'observation de toutes ces règles est nécessaire pour le bon écoulement de la matière pulvérulente dans la boîte à clapet, avant sa mise en suspension par le diffuseur selon le brevet principal. En résumé, la coopération d'une grande longueur de la vis sans fin avec la boîte à clapet qui vient d'etre décrite assure au dispositif de transport pneumatique de matière pulvérulente selot le brevet principal une sécurité de fonctionnement absolument totale en meme temps qu'une parfaite étanchéité, tout en réalisant un excellent écoulement de la matière pulvérulente. Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible d'adjoindre des compléments ou d'imaginer des variantes ou des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité à adjoindre à un dispositif de transport pneumatique de matière pulvérulente selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 du brevet principal nO 81 OOlOO,comportant un distributeur de poudre alimentant une vis sans fin (2) suivie d'un diffuseur assurant la mise en suspension de la matière pul vérulente dans un gaz porteur, ce dispositif de sécurité étant caractérisé en ce que, entre la vis sans fin (2) et le diffuseur, est intercalé un clapet anti-retour (13) de forme oblongue et solidaire d'une tige (14) mobile en rotation autour d'un axe horizontal (15) disposé en haut de l'ouverture à obturer (12). 2. Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit clapet anti-retour (13) est disposé dans une boîte à clapet, elle-meme intercalée entre le carter (1) de la vis sans fin (2) et le diffuseur, et constituée de deux pièces tubulaires de révolution (5) (6) qui s'emboltent l'une dans l'autre, la partie centrale creuse de la première (5) de ces deux pièces constituant une première chambre (9) placée en amont dudit clapet (13) et qui entoure l'extrémité (2') de la tige (2) de la vis sans fin, tandis que la partie centrale creuse de la deuxième (6) de ces deux pièces constitue une deuxième chambre (10), cylindrique placée en aval dudit clapet (13), de longueur au moins égale à la longueur du clapet, et de même diamètre que la partie centrale creuse du diffuseur. 3. Dispositif de sécurité selon la revendication 2, carac térisé en ce que la première chambre (9) de la boîte à clapet présente, d'amont en aval de l'écoulement de matiere, un rétrécissement horizontal réalisé par deux parois verticales (18/19) de raccordement avec la largeur de l'ouverture (12) obturable par le clapet (13), sans aucun rétrécissement vertical. 4. Dispositif de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ouverture (12) obturable par le clapet (13) a une surface au moins égale à la différence entre la section transversale interne du carter (1) de la vis sans fin et la section transversale de la tige (2) de ladite vis sans fin. 5. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la section transversale de la deuxième chambre (10) de la boîte à clapet est plus grande que la section transversale interne du carter (1) de la vis sans fin. 6. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la section transversale de la deuxième chambre (10) de la boîte à clapet est un peu supérieure à la somme de l'ouverture (12). obturable par le clapet (13) et de la section transversale de la tige (2) de la vis sans fin. 7. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité (2') de la tige (2) de la vis sans fin est arrondie suivant une demi-sphère de seme diamètre que la tige (2). 8. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'une (16) des extrémités de la tige (14) solidaire du clapet (13) et mobile en rotation autour de l'axe horizontal (15) est munie d'un levier (17) dont la position indique de manière visible l'ouverture ou la fermeture du clapet (13). 9. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la fermeture du clapet (13) entraîne automatiquement l'arrêt de la rotation de la vis sans fin. 10. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la fermeture du clapet (13) est équipée d'un signal sonore ou lumineux.