Brevet FR2543519A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne des appareils rotatifs de traitement d'une matière et en particulier des appareils du type des transporteurs à vis ayant des possibilités de transport, de mélange et d'échange de chaleur. Des appareils de traitement de matière qui assurent le transport, le mélange ou l'échange de chaleur entre des fluides sont déjà connus Le terme "fluide" utilisé dans le présent mémoire désigne toute matière non gazeuse qui peut être déplacée dans un appareil de traitement à vis ou à l'aide d'un tel appareil, et il recouvre donc des matières très diverses telles que des liquides, des suspensions et des matières particulaires. De tels appareils de traitement donnent tout à fait satisfaction dans les applications prévues mais ils sont souvent massifs, de conception compliquée et de fabrication lourde, avec des réparations difficiles La nécessité de la réduction des contraintes thermiques et des déformations lors du fonctionnement est une cause essentielle de la complexité de la réalisation Les appareils de traitement, lorsqu'ils font circuler un fluide d'échange de chaleur par exemple entre des disques, des tubes ou des spires creuses, doivent être très fiables et ne doivent pas présenter de trajectoire de fuite afin que le mélange du fluide de transfert de chaleur et du fluide déplacé dans l'appareil ou par celui-ci soit évité Les contraintes sont souvent introduites au cours de la fabrication, si bien que le maintien de l'ensemble de l'installation à l'état de fonctionnement est complexe. Des appareils de traitement de ce type nécessitent souvent des quantités importantes de soudage pendant la fabrica- tion si bien que la réparation peut être compliquée, et en particulier le remplacement de certains éléments. Par exemple, de tels appareils de traitement sont de deux types principaux Le premier type met en oeuvre des spires hélicoïdales creuses montées en perma- nence sur un arbre central rotatif qui supporte les spires et dirige un fluide de transfert de chaleur qui pénètre dans les spires et en sort Ces ensembles peuvent posséder d'excellentes caractéristiques de transport. Le second type a un seul tube disposé en hélice, enroulé sur un arbre rotatif central à spires jointives ou espacées La circulation d'un fluide de transfert de chaleur dans le tube en hélice et habituellement dans l'arbre peut donner d'excellentes caractéristiques de transfert de chaleur D'autres types de mélangeurs et de transporteurs sont connus, mais ils ne sont pas aussi courants On connait aussi la disposition de deux ou plusieurs appareils de transport ayant des spires hélicoïdales creuses de divers profils en parallèle de manière que les spires soient imbriquées et assurent un effet de nettoyage ou d'essuyage de l'arbre et des spires adjacentes. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 529 661 décrit un exemple du premier type d'appareil ayant des -spires hélicoïdales creuses soudées dans les espaces d'un garnissage enroulé en hélice autour d'un arbre central. Cet ensemble est extrêmement fiable et on l'utilise beaucoup dans diverses applications industrielles Cepen- dant, il nécessite en fait des opérations de soudage qui prennent beaucoup de temps Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 731 241 décrit aussi un tel exemple et indique la grande variété de profils utiles dans les spires creuses, chacune étant fixée à un arbre cen- tral, surtout dans le-cas o les ensembles formant les vis sont disposés en parallèle afin qu'ils exercent une action mutuelle de cisaillement. Un exemple du second type courant est décrit dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 2 639 898 qui décrit un préchauffeur ayant un arbre central rotatif et un enroulement hélicoïdal tubulaire fixé à l'arbre. Un fluide s'écoule dans une partie de l'arbre et dans la totalité de l'enroulement unique L'arbre peut aussi être cloisonné afin que du fluide puisse s'écouler dans l'arbre Ce brevet décrit aussi, en référence à sa figure 8, un ensemble de dissolution ayant deux disques rotatifs creux espacés formant des collecteurs entre lesquels sont disposés plusieurs tubes hélicoïdaux ayant un pas si grand que les tubes forment moins d'un tour Un fluide de chauffage s'écoule à partir d'un collecteur puis dans les tubes jusqu'à l'autre collecteur et est ensuite évacué. Parmi certairsdes autres types d'appareils de traitement, le brevet des EtatsUnis d'Amérique n O 2 753 159 décrit un appareil qui comprend des sous- ensembles ayant une seule spire creuse montée en perma- nence sur un arbre, avec un certain nombre de sous- ensembles fixés entre deux réservoirs rotatifs qui sont aussi raccordés par un arbre central Un fluide de trans- fert de chaleur circule dans une partie de l'arbre vers un réservoir, parallèlement dans plusieurs sous-ensembles vers l'autre réservoir et revient par un tronçon de l'arbre central La rotation de l'arbre central fait tourner la totalité de l'appareil. Un autre type d'appareil de traitement est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 386 708 et comprend plusieurs cylindres concentriques et plusieurs spires hélicoïdales concentriques creuses ou pleines de diamètres différents, réparties parmi les cylindres L'ensemble peut fonctionner à la manière d'un transporteur ou il est indiqué comme pouvant être réalisé sous une forme qui n'assure aucun transport mais simplement une rotation de la matière d'alimentation dans un cylindre. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 2 153 082 décrit un autre type d'appareil de traitement qui comprend des jeux de tubes de circulation d'eau qui paraissent de façon générale constituer une partie d'une spire d'hélice, tous les tubes recevant ou transférant du fluide échangé avec des collecteurs, à l'intérieur d'un arbre central dont dépassent les tubes Un racleur héli- coldal à plusieurs spires dépassant radialement sur la longueur de l'arbre central est aussi incorporé. Un autre type d'appareil de traitement, décrit dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 742 603, comporte des collecteurs creux espacés ayant chacun trois bras disposés radialement et de même dimension et plusieurs tubes rectilignes disposés entre les bras de deux collecteurs Un fluide de transfert de chaleur circule alternativement dans les bras et les tubes suivant un schéma préalablement déterminé de manière que la trajectoire globale de circulation du fluide puisse être considérée comme une trajectoire spiralée. Tous les appareils décrits de traitement, bien qu'ils soient utiles dans l'application prévue, présentent certains inconvénients qui nécessitent des perfectionnements Par exemple, la fabrication et la réparation de tous ces appareils présentent des difficultés. En outre, il existe souvent des contraintes importantes créées pendant la fabrication, surtout au voisinage des soudures, dans les différents éléments de l'appareil, ces contraintes étant accentuées dans les conditions de fonctionnement et pouvant finalement conduire à une panne Il est donc souhaitable qu'un appareil de trai- tement de matière ne présente pas ces inconvénients et ne pose pas ces probèmes et soit particulièrement fiable tout en étant facile à réparer et à entretenir, notamment en cas de panne. La présente invention concerne des appareils rotatifs de traitement de matière qui sont utiles pour le transport, le mélange ou le transfert de chaleur impliquant des fluides Dans un mode de réalisation avantageux, deux collecteurs parallèles espacés sont montés à demeure sur un arbre central et-placés dans un boîtier Les collecteurs peuvent avoir toute configu- ration commode, par exemple celle d'un disque, mais ils sont de préférence sous forme de plusieurs doigts de longueur prédéterminée dont certains au moins ont une longueur qui diffère de celle d'autres doigts d'une manière prédéterminée, les doigts dépassant vers l'exté- rieur d'une région centrale Plusieurs organes hélicoïdaux sont disposés entre les collecteurs réalisés, ces organes étant par exemple des conduits ou des tubes Chaque organe hélicoïdal ou enroulement a la forme générale d'un ressort hélicoïdal et de préférence il est mis sous forme enroulée à partir de tronçons rectilignes par une opération classique d'enroulement Les organes enroulés peuvent être facilement échangés Les enrou- lements ont une longueur, un pas et un diamètre de tube qui sont identiques, et ils-peuvent aboutir, à chaque extrémité, dans des blocs de montage qui sont fixés de façon amovible sur les collecteurs ou dans des coudes de montage Les organes enroulés peuvent aussi être soudés à leurs extrémités sur les collecteurs Il faut noter que, pendant le fonctionnement, les contraintes imposées aux raccords des organes enroulés et des collec- teurs sont en général égalisées entre chaque enroulement et le suivant car les enroulements ont tous la même forme et la même dimension et ils sont ainsi exposés à des conditions de fonctionnement sensiblement identiques. Dans un mode de réalisation préféré, chaque organe enroulé est entièrement placé sur le côté de l'arbre central De cette manière, l'arbre central ne perturbe pas le remplacement d'un organe enroulé quel- conque unique Dans un autre mode de réalisation avanta- geux, plusieurs organes enroulés ayant une configuration commune entourent l'arbre central De tels enroulements sont placés à distance autour de l'arbre et ils sont simplement supportés par les collecteurs Des barres de serrage peuvent être utilisées dans tous les cas afin que les parties intermédiaires des organes enroulés soient supportées en outre dans des positions choisies sur la longueur de l'arbre De tels supports sont de préférence amovibles. Les organes enroulés et l'arbre central peuvent être pleins, assurant essentiellement une fonction de transport ou de mélange Les organes enroulés de pas numériquement égaux mais de sens opposés peuvent être utilisés afin qu'ils assurent pas exemple un mélange et un transport De préférence, les collecteurs et les organes enroulés sont creux et un fluide de transfert de chaleur circule dans l'arbre central vers un premier collecteur, puis parallèlement dans plusieurs organes enroulés vers l'autre collecteur avant de revenir par l'arbre central à un circuit d'évacuation L'utilisation d'organes enroulés sans support ou arbre central pour chacun assure l'obtention d'une grande surface et ainsi un transfert de chaleur très efficace avec le fluide qui s'écoule dans l'ensemble de traitement. L'arbre, les collecteurs et les enroulements sont disposés dans un boîtier ou une auge dans lequel la matière peut être mélangée, transportée ou traitée d'une autre manière lorsqu'elle y est transmise Le boîtier a de préférence une évacuation latérale ou au fond et une entrée à la partie supérieure Des palettes peuvent être montées sur l'arbre central, à l'extrémité d'évacuation de l'ensemble, afin que le mélange et l'éva- cuation soient facilités et que le boîtier soit constam- ment raclé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure l est une perspective de l'ensemble principal d'un appareil rotatif simple de traitement de matière selon l'invention; la figure 1 A est une vue de bout d'un appareil de traitement du type représenté sur la figure I et représentant en particulier les points de fixation des enroulements sur les collecteurs dans une configuration préférée; la figure 2 est une perspective analogue à la figure 1 d'un autre mode de réalisation d'appareil de traitement selon l'invention; la figure 2 A est une vue de bout d'un appareil de traitement du type représenté sur la figure 2, repré sentant notamment les points de fixation des enroulements sur les collecteurs dans une configuration préférée la figure 3 est une vue de bout d'un enroulement ayant une section de configuration circulaire la figure 4 est une vue schématique simplifiée d'un mode de réalisation d'appareil de traitement selon l'invention la figure 5 est une vue en plan d'un mode de réalisation d'appareil de traitement de matière selon l'invention; la figure 6 est une vue de bout suivant les flè- ches VI-VI de la figure 5, certains détails étant supprimés par raison de clarté; la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 5 les figures 8 et 9 sont des élévations avec des parties arrachées de la région IX-IX de la figure 5 représentant le raccordement d'un enroulement et d'un collecteur; la figure 9 A est une perspective d'une variante, de raccordement d'enroulement et de collecteur; la figure 10 est une coupe d'une partie d'un arbre central utilisé selon l'invention la figure 11 est une vue de bout suivant les flèches XI-XI de la figure 10 la figure 12 est une vue en plan analogue à la figure 5, certains détails étant ajoutés et d'autres supprimés par raison de clarté la figure, 13 est un schéma simplifié représentant une vue de bout d'un mode de réalisation d'appareil de traitement selon l'invention; la figure 14 est une vue schématique simplifiée représentant l'enveloppe périphérique d'un appareil de traitement du type représenté sur la figure 5 la figure 14 A est une vue schématique simplifiée représentant l'enveloppe périphérique d'un appareil de traitement du type représenté sur la figure 2; la figure 15 est un schéma analogue à la figure 13 représentant des détails supplémentaires d'une autre configuration d'appareil de traitement selon l'invention; la figure 16 est un schéma analogue à -la figure représentant une autre configuration selon l'invention; la figure 17 est une élévation en coupe partielle d'un collecteur monté sur un arbre central; la figure 18 est un schéma simplifié d'une autre configuration d'appareil de traitement selon l'invention; la figure 19 est une vue en plan de l'appareil de traitement de la figure 5 et -représente en particulier un boîtier, et les figures 20 à 24 sont des graphiques repré- sentant les résultats d'essais donnant les caractéris- tiques de transport en fonction de la vitesse angulaire. On se réfère aux figures 1 et 2 qui représentent des exemples de modes de réalisation d'ensembles consti- tuant des appareils rotatifs de traitement de matière 10 selon l'invention Chaque appareil 10 de traitement a deux collecteurs parallèles distants 14 fixés de manière qu'ils tournent lors de la rotation d'un arbre central 16. Plusieurs enroulements 18 sont fixés entre les collecteurs 14 à demeure ou de façon amovible Les enroulements 18 de l'appareil 10 de la figure 1 sont placés sur le côté de l'arbre central 16 si bien que l'arbre ne recoupe pas l'enveloppe radialement périphérique délimitée par chaque enroulement 18 Les enroulements 18 de l'appareil de traitement de la figure 2 s'enroulent cependant autour de l'arbre central 16. Les figures 1 A et 2 A représentent les points de fixation 32 des enroulements aux collecteurs dans des configurations avantageuses Il apparaît sur la figure 1 A, correspondant à l'utilisation de quatre enrou- lements, que deux des points de fixation 32 sont placés le long d'un axe central 23, et les deux autres points de fixation sont disposés le long d'un axe 25 qui est distant d'un autre axe central 27 mais parallèle à celui-ci. Sur la figure 2 A, les points 32 de fixation des deux enroulements sont placés le long d'un axe central commun 29. Les enroulements 18 sont des organes hélicoïdaux ou spiralés qui sont fixés à chaque extrémité 20 au collecteur respectif 14 Les enroulements 18 sont pleins ou creux suivant les conditions voulues de fonctionnement de l'appareil 10 de traitement et ils sont formés de préférence par des opérations classiques d'enroulement d'une tige ou d'un conduit cylindrique Les enroulements 18 ont une même longueur (L), un même pas (P) et un même diamètre (d) (figures 2 et 3) Le diamètre d ou la "dimension externe" tel qu'utilisé dans le présent mémoire pour l'enroulement désigne la dimension externe du tube ou de la tige à partir duquel l'enroulement 18 est formé. Bien que chaque enroulement 18 soit formé de préférence à partir d'un élément cylindrique, des sections ayant d'autres configurations peuvent être utilisées, par exemple des structures à gorges ou à ailettes, des barres rectangulaires ou des organes à section profilée, notam- ment, tous ces éléments étant désignés parl'expression "dimension externe" Le rayon d'hélice, c'est-à-dire le rayon mesuré du centre axial (a) de l'enroulement hélicoïdal à la périphérie de l'enveloppe délimitée par l'enroulement unique 18 est appelé r comme indiqué sur lesfigures 3 et 4 et est aussi identique pour tous les enroulements 18 d'un appareil 10 de traitement. Les enroulements 18 sont donc interchangeables et peuvent- être placés à chaque emplacement d'enroulement comme indiqué sur la figure 1 ou la figure 2 Le rayon de l'appareil de traitement, c'est-à- dire la distance com-* prise entre le centre axial de l'arbre 16 et la périphérie de l'enroulement externe 18 (figures 4 et 18) est appelé R Comme décrit plus en détail dans la suite, les enrou- lements 18 sont de préférence fixés aux collecteurs 14 de manière que l'angle d'attaque formé par chaque enrou- lement avec le collecteur varie suivant un dessin préala- blement déterminé. Chaque enroulement ou conduit hélicoïdal 18 a un axe longitudinal central (a sur la figure 3) Dans un appareil de traitement du type représenté sur la figure 1, chaque axe (a) est de préférence parallèle à l'axe de l'arbre 16 mais distant de celui-ci Dans un appareil du type représenté sur la figure 2, l'axe (a) de chaque conduit peut être parallèle à celui de l'arbre 16 mais distant et peut aussi être aligné sur l'axe de l'arbre. Des collecteurs 14 peuvent avoir toute configu- ration commode, par exemple celle d'un disque tel que représenté sur les figures 1 et 2 Lorsque l'appareil 10 de traitement est utilisé simplement pour le transport ou le mélange, les collecteurs 14 sont de préférence pleins, de même que les enroulements 18 Lorsque l'appa- reil doit assurer une fonction de transfert de chaleur, les enroulements 18 et les collecteurs 14 sont creux afin qu'ils permettent la circulation d'un fluide de transfert de chaleur De même, l'arbre 16 peut être plein ou creux et peut même avoir une configuration autre que circulaire. Les figures 5 à 12 et 19 représentent un autre exemple d'appareil 10 de traitement, plus en détail. Les différents paramètres de la réalisation doivent être choisis en fonction des critères et des charges du fonctionnement et ils sont interdépendants Par exemple, le diamètre d de chaque enroulement 18 est essentiellement déterminé par les forcessubies et le débit volumique d'un fluide de transfert de chaleur qui doit chauffer ou refroidir la matière disposée dans l'appareil Le rayon d'hélice r est essentiellement choisi afin qu'il soit suffisamment petit pour donner une bonne solidité de la structure sans que des contraintes trop grandes de flexion soient appliquées par le fluide transporté à l'en- roulement, et il est suffisamment grand pour qu'il donne les vitesses voulues de transport et une relative com- modité de fabrication Le nombre d'enroulements est choisi-essentiellement afin que les caractéristiques de transport et de transfert de chaleur correspondent aux valeurs voulues, et en général, ce nombre est aussi grand que possible, compte tenu des restrictions fixées par les autres paramètres Le pas T de chaque spire est aussi déterminé essentiellement par des critères d'espa- cement Le nombre d'enroulements et le pas sont aussi de préférence choisis afin que le couple ne nécessite pas un dispositif d'entraînement en rotation excessivement grand, cette considération étant particulièrement impor- tante lors du transport de fluidestrès visqueux Dans la plupart des applications, les relations entre les diffé- rents paramètres limitent en fait la réalisation d'un appareil de traitement du type représenté sur les figures 1 et 2 à un nombre d'enroulements ne dépassant pas 6 à 8. Lorsque des enroulements identiques 18 sont fixés aux collecteurs 14 à une même distance radiale (f) de l'axe central de-l'arbre, comme indiqué schéma- tiquement sur la figure 13, une configuration simple et symétrique de collecteur convient Le profil périphé- rique présenté par l'arrangement de la figure 13 peut être proche de celui d'une vis de pas nul, c'est-à-dire en forme de verre de montre L'expression "profil péri- phérique" ou une expression analogue désigne l'aspect de la surface radiale externe de plusieurs enroulements, par exemple en plan, pour un observateur De manière tout à fait imprévue, on a constaté que le fait que le pas du profil de l'hélice soit nul ou au contraire important n'avait pratiquement ps d'effet sur les débits de transport. Sur la figure 14, un profil périphérique 27 a été superposé en trait interrompu sur une vue en plan de deux enroulements distincts 18 ayant une disposition analogue à l'orientation des enroulements de l'appareil de traitement de la figure 5 Sur la figure 14 A, un profil périphérique 29 a été superposé en pointillés sur une vue en plan de deux enroulements 18 disposés comme dans le mode de réalisation de la figure 2. On a constaté que, lorsque des enroulements communs 18 étaient fixés aux collecteurs 14 avec un angle variable d'attaque, les conditions obtenues assu- raient un transport élevé de manière souhaitable L'angle variable d'attaque est mieux décrit en référence aux figures 15 à 17 De préférence, la variation de l'angle d'attaque parmi les enroulements consécutifs 18 d'un appareil de traitement est constante et est déterminée par la variation d'angle v = 360 '/N, v étant la variation de l'angle d'attaque et N le nombre d'enroulements de l'appareil de traitement Par exemple, lorsque six enrou- lements sont utilisés, v = 60 Le cercle 29 en trait interrompu de la figuré 15 représente le plan d'un collec- teur 14 Les cercles plus petits en trait interrompu repré- sentent la surface externe de chacun des six enroulements hélicoïdaux 18, identifiés respectivement par les lettres A à F Les centres c des enroulements correspondant aux axes (a) sont régulièrement espacés sur le plus grand cercle 29, à 600, lors de la sélection de six enroulements. On considère d'abord une position angulaire choisie telle que la position "A", et la variation d'angle v est déterminée et, à-partir de cette position, la variation est appliquée à l'angle a jusqu'à la position F L'angle a est mesuré par rapport au rayon R passant par le centre c de chaque cercle plus petit 31, et il est mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre Dans une variante, l'angle a peut être mesuré dans le sens contraire des aiguilles d'une montre Ainsi, lorsque l'angle a est choisi comme étant égal à 0 dans la position A, il est de 600 à la position B, 1200 à la position C, 1800 à la position D, et ainsi de suite Les points 32 de fixj- tion sont ainsi déterminés. On a aussi constaté qu'un appareil de traitement pouvait être moins encombrant et pouvait donner de meil- leures caractéristiques de transport lorsque la position angulaie choisie initialement a était différente de 00 La figure 16 représente une configuration dans la- quelle, à la position A, l'angle a d'un appareil à six enroulements est de 330 . La figure 17 représente les points de fixation 32 tels que déterminés sur la figure 16, pour lesquels un collecteur 14 a été réalisé Il apparaît que, comme la distance radiale entre le centre de l'arbre central 16 et les points préférés 32 de fixation varie, un collecteur 14 en forme de disque tel que représenté par le cercle interrompu 33 sur la figure 17 peut donner des régions telles que celles qui portent la référence 34 dans la partie inférieure de la figure, dans lesquelles les caractéristiques d'écoulement et thermiques du fluide de transfert de chaleur entre le collecteur-en forme de disque et les points 32 de fixation des enroulements 18, dans certaines positions, diffèrent notablement des caractéristiques observées aux points de fixation des enroulements dans d'autres positions, avec apparition de contraintes thermiques indésirables Il est souhaitable d'éviter ces contraintes et de réaliser l'appareil 10 de traitement et notamment les collecteurs 14, d'une manière conforme à la détermination de l'angle variable d'attaque comme indiqué plus clairement sur les figures 16 et 17. On se réfère à nouveau aux figures 5 à 12 et 19 qui indiquent que les collecteurs 14 sont de préfé- rence disposés sous forme d'images spéculaires l'un de l'autre Ainsi, les enroulements 18 ont une longueur qui assure la présence d'un nombre entier de spires de pas P pratiquement Lorsque l'arbre 16 tourne à une vitesse angulaire w, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre comme indiqué sur les figures 5 et 6, un fluide est transporté dans une rigole ou un boîtier 36 de gauche à droite sur la figure 5 Les enroulements 18 peuvent être supportés entre les enroulements et peuvent aussi comprendre des structures supplémentaires de support disposées périodiquement La figure 7 repré- sente des supports 38 fixés de façon temporaire à un collier fendu 40 monté sur l'arbre central 16 par des organes 42 de fixation Les enroulements 18 sont supportés de façon temporaire contre les montants 18 par une pince supérieure 44 et des organes 46 de fixation D'autres structures de support peuvent également être utilisées lorsqu'il est souhaitable que le nombre de surfaces ou de crevasses au niveau des fixationssoit supprimé. Le fluide à traiter est transmis de préférence dans le boîtier 36 (figure 19) qui contient l'ensemble à enroulements, collecteurs et arbre, par une entrée supérieure 37 et est évacué par une sortie latérale et/ou inférieure, à l'extrémité d'évacuation du boîtier Un couvercle 39 est boulonné sur la rigole Lorsqu'une simple évacuation par le bas est utilisée à une extrémité de la rigole, une répartition irrégulière de la matière est probable En outre, la position et la dimension opti- males d'une sortie inférieure d'évacuation varient avec la matière transportée Il est préférable d'évacuer la matière par un orifice latéral de sortie, proche de la partie supérieure de la rigole Les palettes 48 placées à l'extrémité d'évacuation de l'ensemble empêchent l'accumulation de la matière et le tassement au fond de la rigole Des sorties inférieures 40 d'évacuation sont aussi utiles pour le nettoyage de l'appareil de traitement et l'évacuation de la matière qui peut être piégée derrière les collecteurs On a aussi constaté qu'une sortie latérale, par rapport à une évacuation inférieure, réduisait le débit de transport La position en hauteur et la dimension de l'orifice latéral d'évacua- tion peuvent aussi varier afin que le débit de transport varie. Les enroulements 18 sont soudés aux collecteurs 14 o un coude intermédiaire ( 49 sur la figure 9 A) peut être utilisé pour faciliter la fixation, le coude logeant les enroulements 18 et étant lui-même raccordé aux collec- teurs 14 Les enroulements 18 peuvent être fixés de façon permanente ou temporaire aux collecteurs 14 Un raccord étanche peut être réalisé comme mieux représenté sur les figures 8 et 9, par l'intermédiaire d'un bloc 50 de support qui est fixé de façon étanche à l'extrémité - de l'enroulement 18 Lorsqu'un bloc ou un autre raccord intermédiaire est utilisé, sans soudure directe de l'enrou- lement sur le collecteur, le nombre total de spires - des enroulements est réduit d'une petite quantité, et il n'est pas alors égal à un nombre entier Au cours de la fabrication, chaque bloc de support est fixé de manière étanche à l'extrémité de l'enroulement 18, par exemple par soudage ou emmanchement à force Le bloc 50 de support est maintenu de manière étanche en place par une rondelle 52 qui est elle- même boulonnée sur le collecteur 14 par des-boulons 54 Le raccordement est alors étanche au fluide mais démontable et il fait communi- quer l'intérieur du collecteur creux 14 avec l'intérieur de la spire creuse 18 Les enroulements en hélice sont suffisamment compressibles pour pouvoir être montés et, le cas échéant, démontés La fabrication initiale est assurée par fixation avec du jeu de la rondelle 52 sur le bloc 50, soudage de l'enroulement et blocage sous forme d'un sous-ensemble, avec mise en compression de l'enroulement, puis montage du sous-ensemble comprenant l'enroulement et le bloc et boulonnage de la rondelle sur le collecteur, les rondelles étant alors serrées de manière étanche en place. Un arbre central avantageux 16 est représenté sur les figures 10 et 11 L'arbre 16 a une barre externe 56 et un tube interne 58 Ce dernier est supporté à demeure dans la barre à une première extrémité par plu- sieurs tiges 60 de support et, à l'autre extrémité, par un collier 61 afin qu'un anneau 62 soit délimité entre ces éléments Le tube interne 58 comporte plusieurs orifices 64 près de son extrémité d'entrée Un fluide de transfert de chaleur circule en série, comme indiqué par les flèches 66, à une extrémité 68 d'entrée du tube interne 58, par les orifices 64, dans l'anneau 62 avant évacuation de l'arbre 16 à une extrémité 70 de sortie. Cette configuration crée avantageusement un écoulement turbulent dans l'anneau et facilite le transfert de chaleur Un simple arbre plein ou creux peut aussi être utilisé. Comme représenté sur la figure 12, le fluide de transfert de chaleur est évacué de l'anneau 62 dans le collecteur aval 14 ' par des doigts 22 de collecteur vers les enroulements puis circulé dans les enroulements vers le collecteur amont 14 " et dans ce collecteur et dans ce collecteur vers l'arbre et l'évacuation L'arbre central 16 a de préférence trois tronçons, un tronçon 72 d'entrée formant garniture d'étanchéité, un tronçon 74 de transfert de chaleur et un tronçon 76 d'entrai- nement Les tronçons et les collecteurs sont raccordés à des bords filetés qui se serrent automatiquement pendant la rotation L'appareil 77 d'entraînement en rotation (figure 5) et des conduits (non représentés) de guidage d'un fluide de transfert de chaleur transmis à l'appareil de traitement eten provenant sont ainsi placés aux extrémités opposées de l'arbre -16. Des essais ont été réalisés, sur des exemples d'appareil de traitement, avec plusieurs matières à transporter. Les appareils de transport avaient des pas et des configurations géométriques variables Le nombre de tuyauteries par vis était constant et égal à quatre dans toute la série d'essais Les matières utilisées étaient un sable de silice, du charbon, de la "Vermiculite", et du mais éclaté En outre, on a utilisé, pour certains des essais, un mélange de "Vermiculite" et de mais éclaté. La puissance nécessaire du moteur a été calculée d'après l'intensité du courant et la tension consommées par le moteur à courant continu La vitesse de rotation a été mesurée d'après le temps nécessaire à dix tours de l'arbre Le transport a été déterminé par mesure de la masse volumique apparente de la matière, puis par collecte de la matière évacuée pendant un intervalle de temps mesuré Le transport a alors été calculé en mètres cubes/heure. Les essais ont montré une interaction ou une interdépendance très forte entre la configuration géomé- trique de l'appareil de traitement et la matière traitée. Ainsi, un appareil de traitement peut fonctionner mieux qu'un autre pour une matière et cette relation n'est pas nécessairement vraie pour une matière différente, de manière tout à fait imprévue. Les appareils de traitement essayés comprenaient des appareils des types représentés sur les figures 1 et 2, et une configuration à pas nul Le transport a été mis en évidence dans tous les cas. Les essais initiaux étaient réalisés avec une évacuation inférieure libre Pour une matière s'écou- lant librement et présentant une faible résistance, la plus grande partie de la rigole était vide et une par- tie importante de la région de transfert de chaleur n'était pas au contact de la matière solide La configu- ration à évacuation latérale, avec des palettes, est ainsi préférable. Le débit de transport de la matière n'est pas une fonction simple de la configuration de l'appareil ou de la matière à transporter Les figures 20 à 24 sont des graphiques indiquant les résultats d'essais Le tableau qui suit correspond à ces figures Le paramètre identifié comme rayon au centre de l'hélice est la dis- tance comprise entre l'axe de l'arbre et l'axe de l'enrou- lement. Bien que les graphiques indiquent une relation non linéaire entre les caractéristiques de traitement et la vitesse de rotation de l'appareil, celle-ci n'est pas considérée comme significative La différence entre une fonction linéaire adaptée et les résultats réels entre dans la plage de tolérances compte tenu de la précision sur les essais Les courbes adaptées représentées sur les figures 20 à 24 correspondent à des fonctions du second ordre, c'est-à-dire y = a*xn Le tableau donne les valeurs ainsi que la pente moyenne et la puissance mesurée pour chaque appareil Le tableau indique aussi les caracté- ristiques principales des appareils de traitement La figure 20 représente les caractéristiques de transport d'un appareil ayant des enroulements amovibles Cet essai a été réalisé avec une évacuation inférieure. Les trois courbes correspondent à des conditions identi- ques, mis à part la matière traitée. Un appareil de traitement a configuration à pas nul et non amovible a été utilisé pour les essais représentés sur la figure 21 En outre, l'effet d'une cloison d'alimentation est indiqué La cloison a permis le remplissage de la rigole uniquement jusqu'à un niveau recouvrant les enroulements Cette addition supprime la matière qui aurait été transportée avec le courant de matière mais sans interaction avec ces enroulements. Les matières présentaient la même tendance relative de transport que dans le cas de la figure 20; le mélange de "Vermiculite" et de maïs était le meilleur, suivi de la "Vermiculite" puis du charbon L'appareil de traitement n O 3 (figure 22) avait une configuration analogue à celle de l'appareil de la figure 2, mais n'avait pas un pas nul, et le pas d'hélice a augmenté de 7,6 à 15,2 cm. On considère que le fait que la vis a un pas nul ou autre a peu d'effet sur le transport Un résultat surpre- nant de la figure 22 est que le charbon est mieux trans- porté que la "Vermiculite" Ceci est l'inverse des résul- tats des deux figures précédentes Le transport de toutes les matières est notablement accru par rapport à celui de l'appareil N O 2, ceci étant de façon générale un résultat du doublement du pas. Les courbes de la figure 23 représentent un ap- pareil de traitement ayant des enroulements amovibles et un pas notablement réduit Par ailleurs, il est iden- tique à l'appareil N O 1 La figure 23 représente l'effet de l'utilisation d'évacuation latérale à la place d'une évacuation inférieure Le débit de transport de la "Vermi- culite" à l'aide d'une évacuation latérale correspond environ à 50 % du débit de transport avec une évacuation inférieure Ceci implique que l'hélice doit tourner deux fois plus vite pour un même débit-de transport Etant donné la réduction du pas, on peut aussi prévoir que le débit de transport de l'appareil ne 4 est inférieur à celui de l'appareil N O 1 Cependant, le résultat ne correspond pas aux prévisions. Une évacuation inférieure de dimension limitée a été utilisée pour la série d'essais de la figure 24. Par rapport à la figuré 21, une réduction nette du débit de transport est évidente Les courbes semblent indiquer un débit constant de façon générale, indépendamment de la matière Bien que cela soit souhaitable, cette disposition correspond à des charges très importantes subies par l'appareil d'entraînement et accroît les contraintes créées dans l'appareil Une dégradation notable de la matière apparaît aussi. Les résultats des essais ont montré une très grande stabilité au cours de chaque essai Les résultats indiqués sur les figures jointes sont très peu dispersés. Cependant, ces résultats sont limités compte tenu du nombre important de variables En conséquence, les conclu- sions qui suivent sont données à titre purement illus- tratif. Une augmentation du pas augmente le débit de transport Celui-ci n'a-pas de limite supérieure puisqu'une configuration à pas infini est analogue à une série de tuyauteries parallèles Lorsque le pas augmente, la surface de transfert de chaleur diminue pour un même nombre de tuyauteries Si le pas est trop faible, la matière ne peut pas pénétrer efficacement dans la zone centrale de l'appareil et en sortir, si bien que la surface de transfert de chaleur est partiellement perdue. La configuration à pas nul donne en général les mêmes débits de transport qu'un appareil analogue n'ayant pas un pas nul Ceci ne peut pas être prévu puisque le déplacement de la matière n'est pas directement assuré à force sur toute la longueur Cette possibilité de transport de la matière parait due au transport à des emplacements séparés car la matière est poussée dans la cavité formée à l'endroit occupé antérieurement par l'enroulement. D'après ces résultats, on considère que les paramètres suivants de la matière sont très importants la dimension particulaire, les caractéristiques sous l'ac- tion des forces de cisaillement, la masse volumique apparente, la résistance à l'auto-adhérence, et les caractéristiques thermiques Les caractéristiques particu- lièrement importantes de la vis sont le pas, le nombre d'enroulements, la distance du centre de l'hélice, le rayon d'hélice, la longueur de l'enroulement, le diamètre de l'enroulement, la configuration des collecteurs, l'emplacement d'évacuation, la profondeur de la trémie d'alimentation et la vitesse de rotation. Il faut noter que d'autres configurations peu- * vent être utilisées Par exemple, de plus grands rayons peuvent donner des enroulements trop flexibles, surtout lorsqu'il es-t souhaitable que la structure ait des parois suffisamment minces pour que les caractéristiques de transfert de chaleur soient bonnes Le mode de réalisation de la figure 18 remédie à ces inconvénients Des enrou- lements internes 18 ' sont disposés comme décrit précédem- ment; Un second jeu d'enroulements externes 18 " est placé à une plus grande distance radia-le de l'arbre central que les enroulements internes Les enroulements externes 18 " peuvent avoirdes paramètres communs à ceux des enroulements internes 18 ' ou peuvent en différer. Par exemple, le rayon d'hélice r" des enroulements exter- nes 18 "-peut être plus faible ou plus grand que le rayon r' des enroulements internes 18 ' Les enroulements ex- ternes 18 " sont réalisés afin qu'ils soient interchan- geables mutuellement, et les enroulements internes 18 ' sont aussi interchangeables mutuellement. En outre, le sens du pas d'un nombre choisi d'enroulements peut être réorienté afin que le degré de mélange et de transport soit obtenu Par exemple, trois des cinq enroulements peuvent être orientés afin qu'ils assurent un transport de l'entrée vers la sortie, et les deux autres afin qu'ils transportent la matière de la sortie vers l'entrée Aucune perturbation n'est due au changement de sens du pas dans un appareil dans lequel les enroulements n'entourent pas individuellement l'arbre central. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. TABLEAU I Appareil Pas Rayon Rayon du Section Volume Angle de n d'hélice centre de d'enrou d'enrou décalage l'hélice lement lement "Vermiculite" Charbon "Vermiculite" et mais 1 "Vermiculite" (avec cloison) "Vermiculite" (sans cloison) Charbon "Vermiculite" et mais "Vermiculite" Charbon "Vermiculite" "Vermiculite" inf) "Vermiculite" lat) Sable (sortie 3 15,2 3 15,2 et mais 3 15,2 (sortie 4 (sortie 4 lat) Cendres de chaudière (sortie lat) Charbon 5 "Vermiculite" et mais 5 -90,0 -90,0 ul Ln U 4 (cm) 7,6 7,6 7,6 7,6 (cm) 3,97 3,97 3,97 6,35 6,35 6,35 6,35 6,35 6,35 6,35 7,6 7,6 7,6 (degré) -90,0 -90,0 -90,0 0,0 0,0 (cm) ,24 ,24 ,24 3,175 3,175 3, 1 75 3, 175 3, 1 75 3,175 3,175 ,24 ,24 ,24 ,24 3,175 3,175 (cm 2) 520,2 520,2 520,2 810,3 810,3 810,3 810,3 426,0 426,0 426,0 810,3 810,3 810,3 810,3 810,3 810,3 (cm 3) 82,6 82,6 82,6 128,6 128,6 128,6 128,6 67,6 67,6 67,6 128,6 128,6 128,6 128,6 128,6 128,6 4,76 3,97 4,76 3,97 4,76 3,97 4,76 3,97 t O N> 0,0 0,0 -90,0 -90, O -90,0 -90,0 -90,0 O -90,0 -90,0 7,6 7,6 6,35 6,35 TABLEAU I (suite) Appareil n "Vermiculite" Charbon "Vermiculite" et mais "Vermiculite"(avec cloison) "Vermiculite" (sans cloison) Charbon "Vermiculite" et mais "Vermiculite"'. Charbon "Vermiculite" et mais "Vermiculite" (sortie 4 inf) "Vermiculite" (sortie 4 lat) Sable (sortie lat) 4 Cendres de chaudière 4 (sortie lat) Charbon "Vermiculite" et mais Débit de transport m'/nr/tr/min 76,5 68,0 107,6 73, 6 99,1 59,5 87,8 107,6 121,8 ,3 99,1 53,8 ,3 42,5 73,6 82,1 Couple m.kg 0, 50 0,69 0,57 0,45 0,51 0,62 0,60 0,53 0,65 0,63 0,55 0,68 1,89 1,99 0,70 0,61 Paramètre des courbes a( 1) 3,835 3,045 4,272 3,546 3,954 2,260 3, 582 ,026 ,047 ,399 3,174 2,279 2,937 1,757 2,183 2,843 Paramètre des courbes n(l) 0,895 0,880 0,943 0,862 0,954 0,965 0,938 0,859 0,910 0,919 1,030 0,920 0,693 0,914 1,074 1,009 Désignation R R R Z,N Z,N Z,N Z,N N N N R N N ( 1) Coefficients utilisés pour correspondre à C = a (tr/min)" ( 2) R désigne les enroulements amovibles (type de la figure 1) Z désigne un enroulement à pas nul N désigne des tuyauteries non amovibles (type de la figure 2) r 4 Ln u 4 Ln %o REVENDICATIONS 1 Appareil rotatif de transport d'une matière, caractérisé en ce qu'il comprend A. deux collecteurs distants ( 14), un arbre rotatif allongé ( 16) fixé entre les collecteurs, et plusieurs enroulements hélicoïdaux ( 18) à plusieurs spires, les enroulements ayant une longueur, un pas et une dimension externe communs, chaque enroulement ( 18) étant fixé à une extré- mité à l'un des collecteurs et à l'autre extrémité à l'autre des collecteurs. 2 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'enroulement hélicoïdal ( 18) et les collecteurs ( 14) ont des parties creuses, et les parties creuses des enroulements ( 18) communiquent avec les parties creuses des collecteurs. 3 Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce que l'arbre ( 16) a une partie creuse, et la partie creuse de l'arbre communique avec les parties creuses des collecteurs. 4 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé-en ce que chaque enroulement ( 18) entoure circonfé- rentiellement l'arbre. 5 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que chaque enroulement ( 18) est logé dans un espace placé sur le côté de l'arbre. 6 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le sens du pas de l'un des enroulements ( 18) au moins est opposé à celui du pas d'un autre enroulement ( 18). 7 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les collecteurs ( 14) ont la forme de plusieurs doigts dépassant vers l'extérieur d'une masse centrale. 8 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte N enroulements ( 18) ayant chacun un axe longitudinal et placés chacun sur le côté de l'arbre, les axes longitudinaux étant disposés les uns par rapport aux autres dans des positions angulaires, par rapport au centre de l'arbre ( 16), égales à 3600/N, a étant un angle mesuré dans un plan choisi prallèle au plan de l'un des collecteurs ( 14) et compris entre un rayon (R) de l'appareil passant par l'axe longitudinal de chaque enroulement et une droite passant par l'axe longitudinal de l'enroulement et le point auquel l'enrou- lement recoupe le plan choisi, et a varie d'un enroulement à l'enroulement adjacent d'une valeur angulaire v telle que v = 360 '/N. 9 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre plusieurs palettes ( 48) fixéesà l'arbre et tournant avec celui-ci afin qu'elles dirigent la matière au moins partiellement autour de l'arbre. Appareil rotatif d'échange de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend: deux collecteurs parallèles distants ( 14) ayant chacun un espace interne de circulation, un arbre ( 16) fixé entre les collecteurs, un dispositif destiné à entraîner l'arbre et les collecteurs en rotation, plusieurs conduits hélicoïdaux ( 18) ayant plu- sieurs spires, tous les conduits ayant une longueur, un pas et une dimension externe communs, et un dispositif de fixation des extrémités des conduits aux collecteurs afin que les conduits communiquent avec les espaces internes de circulation des collecteurs. 11 Appareil rotatif de traitement de matière, caractérisé en ce au'il comprend: un arbre rotatif central ( 16); plusieurs enroulements hélicoïdaux ( 18) possé- dant chacun un axe longitudinal et plusieurs spires, ces enroulements ayant essentiellement les mêmes dimensions et la même configuration; ainsi que des moyens ( 14) tournant avec l'arbre ( 16) et disposés à chaque extrémité des enroulements ( 18) pour supporter ceux-ci avec leur axe longitudinal parallèle à l'arbre ( 16).