Brevet FR2541132A1 — publié le 19840824

1. La présente invention concerne le mélange de ma- tières granulaires, particulaires ou pulvérulentes et a trait, en particulier, à un procédé et à un dispositif pour le mélange de telles matières par mouvement vibratoire, On connaît divers procédés généraux et types de dispositifs pour le mélange de deux ou plusieurs types de ma- tières granulaires, particulaires ou pulvérulentes On mélan- ge couramment de telles matières, par exemple, par mouvement rotatoire en chargeant la matière dans un récipient mélangeur fermé qu'on fait ensuite tourner autour de son propre axe ou d'un axe extérieur quelconque On constate, toutefois, qu'un tel mouvement tournant provoque souvent le mélange de matière par couches entières, de sorte que des zones de non mélange peuvent être présentes dans le mélange fini En variante, il est aussi courant de mélanger de telles matières au moyen de pales rotatives Bien que ce procédé fournisse souvent un produit final d'homogénéité supérieur à celle qu'il est pos- sible d'obtenir avec un récipient clos tournant, on constate que le choc des pièces tournantes contre les particules à mê- langer peut provoquer dans certains cas une dégradation inad- missible de ces particules De plus, le contact direct entre- les pales tournantes et les particules à mélanger risque d'- entraîner de gros frais d'entretien et de nettoyage de l'ap- pareil mélangeur. Compte tenu des inconvénients décrits ci-dessus, on a proposé de mélanger des matières particulaires et pulvéru- lentes par mouvement vibratoire Le brevet US 3 297 304, par exemple, décrit un mélangeur vibrant dans lequel un courant de matière particulaire s'écoule suivant l'axe longitudinal d'une gouttière vibrante et dans lequel une série d'organes inclinés plats sont disposés à intervalles de long de l'axe longitudinal de la gouttière L'extrémité d'amont de chacun de ces organes porte contre le fond de la gouttière et l'ex- trémité d'aval est espacée vers le haut de ce fond Ainsi, la matière à mélanger franchit chacun des organes inclinés et subit en s'écoulant un effet de plage lorsqu'elle tombe des extrémités d'aval surélevées de ces organes. Un autre mélangeur vibrant est décrit dans le bre- 7686 FR 2, vet US 3 687 420 Dans cet appareil, une gouttière inclinée contient une masse de matière pulvérulente qui, du fait de la pente descendante longitudinale de la gouttière, progres- se lentement de l'extrémité supérieure à l'extrémité de dé- chargement inférieure de la gouttière L'ensemble de la gout- tière vibre suivant une direction s'étendant de haut en bas perpendiculairement à l'axe longitudinal de la gouttière Du fait de cette vibration, la matière située dans la gouttière tend à se déplacer ou à rouler en circuit fermé, la matière en contact avec la gouttière se déplaçant vers le côté de la gouttière et vers le haut sur ce dernier, et celle située en haut glissant de haut en bas sur le coté inférieur de la mas- se de ïûatière. Bien que ces dispositifs mélangeurs vibrants suppri- ment les difficultés associées aux mélangeurs tournants ou à pales, ils obligent à faire vibrer une grande partie, sinon la totalité, de la structure de transport Il y a lieu de croire qu'on pourrait dans une certaine mesure augmenter le rendement par application plus sélective du mouvement vibra- toire La présente invention a donc pour objet de proposer un procédé et un appareil pour le mélange de matières particu- laires ou pulvérulentes qui permettent d'appliquer le mouve- ment vibratoire qu'à certains moments et en certains emplace- ments choisis. La présente invention propose un procédé pour le mélange de matières granulaires, particulaires ou pulvérulen- tes et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé Cet appareil comporte une structure de gouttière présentant des parois latérales rigides entre lesquelles est interposé un é- lément-plancher flexible Cette structure de gouttière com- porte aussi un élément-toit de forme concave De préférence, la gouttière est inclinée en sorte que, lorsqu'on introduit à son extrémité supérieure une couche de matière à mélanger, la matière s'écoule lentement vers le bas, en couche continue, sur l'élément-plancher flexible puis sedéverse à l'extrémité inférieure de ce dernier En un ou plusieurs emplacements iso- lés le long du trajet allant de l'extrémité haute à l'extrémi- té basse de la gouttière, cette couche de particules se trou- 7686 FR 41132 3. ve soumise à un mouvement vibratoire relativement intense au moyen d'un plongeur, oscillant dans l'ensemble verticalement, qui heurte le côté inférieur de l'élément-plancher flexible à une fréquence sensiblement constante et sous un angle droit par rapport à l'axe longitudinal de la gouttière Cet effet vibratoire est assez accusé pour que les particules de la couche de matière à mélanger entrent en suspension dans l'air. Par sa forme concave, l'élément-toit tend alors à conférer à ces particules des trajets transversaux, ce qui provoque un mélange doux, mais accusé sans qu'on ait à dépenser d'impor- tantes quantités d'énergie pour faire vibrer l'ensemble de l'appareil mélangeur. On va maintenant décrire l'invention en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels Fig 1 est une vue en élévation latérale schémati- que d'un appareil mélangeur qui constitue une réalisation préférée de la présente invention; et Fig 2 est une vue en coupe transversale de cet ap- pareil mélangeur prise suivant la ligne II-Il de la figure 1. Aux dessins annexés, l'appareil mélangeur selon la présente invention comporte une gouttière désignée par 10. Cette gouttière est montée en position inclinée au moyen d'un bâti 26 et comporte deux flancs longitudinaux rigides opposés 12 et 14 La gouttière comporte aussi un élément-plancher flexible solidaire 16, de préférence en un matériau élastomè- re tel que du caoutchouc naturel A l'extrémité supérieure de la gouttière est ménagée une entrée supérieure 18 à travers laquelle de la matière granulaire, particulaire ou pulvéru- lente de deux ou plusieurs types arrive d'un dispositif doseur désigné par 20 Au dispositif doseur d'o arrive la matière sont incorporés des trémies, dispositifs doseurs et transpor- teurs à vis De tels dispositifs sont bien connus dans la technique et ils peuvent être fournis, par exemple, par la Vibra-Screw, Inc, Totowa, New Jersey Pour ce qui est de la matière arrivante, on conçoit que l'appareil et le procédé suivant la présente invention peuvent permettre de mélanger une large gamme de matières qui peuvent être généralement di- tes granulaires, particulaires ou pulvérulentes L'appareil 7686 FR et le procédé de l'invention peuvent être adaptés en vue du mélange de telles matières avec une substance liquide ou visqueuse Toutefois, à des fins de simplicité, toutes ces matières et leurs mélanges avec d'autres substances seront matieres appelés ci-apres I"particulaires" sans tenir compte de ce que, dans le langage courant, ces matières peuvent être plus fré- quemment dites granulaires ou pulvérulentes. Une couche d'une telle matière particulaire est re- présentée en 22 Cette couche est formée sur l'élément-plan- cher flexible 16 et, du fait de la pente de la gouttière, el- le s'écoule vers le bas suivant l'axe longitudinal de la gout- tière pour être déchargée en continu à la sortie inférieure 24 située à l'extrémité basse de la gouttière, Un bâti 26 maintient la gouttière dans sa position inclinée. Sur la longueur de la gouttière sont disposés un ou plusieurs dispositifs de percussion indiqués en 28, 30, 32 et 34 En considérant en particulier la figure 2, on voit que chacun de ces dispositifs de percussion comporte d'une maniè- re générale un plongeur indiqué en 36, une tête de plongeur indiquée en 37 qui heurte le dessous de l'élément-plancher flexible, un bâti de montage de plongeur indiqué en 38 et un guide-plongeur indiqué en 40 Un moyen moteur ést prévu en 42 pour communiquer au plongeur un mouvement rectiligne al- ternatif ascendant, puis descendant Le moyen moteur 42 peut être l'un quelconque des dispositifs bien connus de produc- tion de mouvement alternatif rectiligne tel qu'un mécanisme moteur tournant utilisé conjointement avec un agencement du type à came et palpeur ou un mécanisme moteur à commande pneumatique ou par solénoïde. D'après la figure 2, on voit aussi que l'appareil selon la présente invention est muni de montures d'isolation 44 et 46 destinées à éviter que les vibrations communiquées à la gouttière ne se transmettent au bâtiment dans lequel est logé l'appareil La figure 2 montre aussi qu'un élément-toit de forme concave 48 recouvre la gouttière. D'après la figure 1, on observera que les disposi- tifs de percussion sont disposés en sorte que leursplongeurs se meuvent perpendiculairement à l'axe longitudinal de la 7686 FR s. gouttière 10 et heurtent l'élément-plancher flexible 16 en un point de son axe longitudinal De plus, les têtes de plon- geur heurtent, de préférence, l'élément-plancher flexible à une fréquence sensiblement constante On suppose que pour la plupart des matières particulaires, on obtient les résultats les meilleurs si le plongeur heurte l'élément-plancher flexi- ble à une vitesse d'environ 0,91 à 3,3 m/s et à une fréquence d'environ 5 à 20 Hz, bien que la vitesse et la fréquence opti- males peuvent varier avec la nature des matières à mélanger et peuvent dépendre, notamment, du coefficient de restitution de ces matières En tout cas, la vitesse du plongeur doit ê- tre assez élevée pour qu'il y ait transmission à la couche de matière particulaire d'énergie cinétique suffisante afin que la plupart des particules soient projetées vers le haut et é- cartées de la couche Grâce à la forme concave du toit 48, les trajectoires suivies par ces particules sont pour la plupart transversales par rapport & la gouttière de sorte que les par- t-icules tendent à être projetées d'un côté à l'autre de l'axe longitudinal de la couche 22. Le procédé selon l'invention est encore décrit dans les exemples ci-après Dans chacun-de ces exemples, on a uti- lisé un appareil semblable à celui décrit ci-dessus La struc- ture de gouttière avait 30 cm-de large et l'élément-plancher flexible était constitué par une feuille de caoutchouc natu- rel de 1,59 mm d'épaisseur Le poids combiné du plongeur et de la tête de plongeur de chaque dispositif de percussion é- tait d'environ 1,59 kg Les têtes de plongeur mesuraient 23 x 23 cm et étaient séparées l'une de l'autre par une distance de centre à centre de 30 cm suivant l'axe longutidinal de la gouttière On a utilisé quatre dispositifs de percussion qui fonctionnaient, dans ces exemples, aux fréquences et vitesses suivantes: 5 Hz et 0,9 m/s, 10 Hz et 1,8 m/s, 15 Hz et 2,7 m/s et 20 Hz et 3,6 m/s. Exemple 1. On a introduit dans l'appareil un mélange non homo- gène de farine et de sable à 84,8 % en poids de sable et à ,2 % en poids de farine La densité de la farine était de 400 kg/m 3 et celle du sable de 1520 kg/m 3 Le débit d'écoule- 7686 FR 41132 6, ment de cette matière à travers la gouttière inclinée était de 2,7 t/h Les dispositifs de percussion fonctionnaient aux fréquences et aux vitesses de choc indiquées plus haut et on a déterminé qu'on obtenait un mélange d'homogénéité supéri- eure à une fréquence de 5 Hz et à une vitesse de choc d'en- viron 0,9 rn/s. Exemple 2. On a tamisé du blé moulu d'une densité d'environ 640 kg/m pour obtenir une fraction à la maille 7 à 16 de grosseurs de 2,83 à 1,19 mm constituant 58,9 % en poids de l'ensemble du mélange et une seconde fraction à la maille 16 à 30 de grosseurs de 1,19 à 0,59 mm constituant 41,1 % en poids du mélange On a introduit ce mélange non homogène dans l'appareil Le débit était de 1 423 kg/h Les dispositifs de percussion fonctionnaient aux fréquences et vitesses indi- quées plus haut et on a déterminé qu'on obtenait un mélange d'homogénéité supérieure à une fréquence de 10 Hz et à une vitesse d'impact d'environ 1,8 m/s. Exemple 3. On a introduit dans l'appareil un mélange non homo- gène de deux dimensions de granules en matière plastique en forme de capsules Les granules avaient une densité approxi- mative de 560 kg/m 3 Les granules d'un format avaient 3,2 cm de long et 3, 2 cm de diamètre et constituaient environ 40 % en poids du mélange Les granules de l'autre format avaient 3,2 cm de long et 1,6 cm de diamètre et constituaient environ % en poids du mélange On a maintenu un débit de 1 573 kg/h Les dispositifs de percussion fonctionnaient aux fré- quences et vitesses indiquées plus haut et on a déterminé qu'on obtenait un mélange d'homogénéité supérieure à une fré- quence de 10 Hz et à une vitesse d'impact d'environ 1,8 m/s. On voit donc qu'on a décrit un procédé et un appa- reil pour le mélange de matières particulaires opéré en con- centrant de l'activité vibratoire à un niveau relativement élevé en un endroit particulier de l'appareil ou à un moment particulier du processus On a décrit l'invention relativement en détail, mais il va sans dire que la présente description n'est donnée qu'à simple titre d'exemple ne limitant nullement 7686 FR 254 b 1132 7. le cadre de l'invention En particulier, on conçoit qu'il n'est pas essentiel que la gouttière soit inclinée Si l'on prévoit des moyens quelconques pour déplacer à travers la gouttière la matière particulaire à mélanger, il est possi- ble d'utiliser une gouttière sensiblement horizontale Un e- xemple d'une telle adaptation de la réalisation préférée dé- crite ci-dessus consisterait à substituer à l'élément-plancher flexible, une courroie continue mobile et, à la gouttière in- clinée, une gouttière sensiblement horizontale On conçoit aussi qu'au lieu d'utiliser un toit de forme concave suréle- vé au milieu et incliné de haut en bas vers les deux flancs de la gouttière, on pourrait sans sortir du cadre de la pré- sente invention faire usage sur la gouttière d'un élément- toit, surmontant la gouttière, incliné d'abord vers une paroi latérale, puis-vers la paroi latérale opposée sur des sections longitudinales alternées de la gouttière Un tel agencement ferait en sorte que les trajectoires transversales des parti- cules en suspension dans l'air soient dirigées de manière prédominante d'abord vers un côté de la couche, puis vers 1 '- autre côté de la couche sur des sections longitudinales al- ternées de la gouttière au lieu d'être simultanément dirigées en sens opposés comme c'est le cas avec un toit de forme con- cave. 7686 FR REVENDICATIONS. 1 Appareil de mélange de matières particulaires, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une structure de gouttière inclinée vers le bas ( 10) comportant deux flancs longitudinaux opposes rigides ( 12, 14) et un élément-plancher flexible ( 16), interposé en- tre ces flancs et qui présente un dessus et un dessous; (b) un moyen d'entrée supérieur ( 18) pour superpo- ser une couche de matière particulaire ( 22), s'écoulant lon- gitudinalement en continu, au-dessus dudit élément-plancher flexible ( 16) ; (c) un moyen de sortie inférieur ( 24) pour évacuer en continu de la matière particulaire de ladite structure de gouttière ( 10); (d) des moyens ( 28, 30, 32, 34) pour heurter de ma- nière répétée une zone restreinte du dessous de l'élément- plancher flexible ( 16) avec assez d'énergie pour faire en sorte que de la matière particulaire de ladite couche soit projetée vers le haut afin de se trouver en suspension dans l'air au-dessus de ladite couche ( 22); et (e) un moyen ( 48) pour diriger lesdites particules en suspension dans l'air transversalement au=dessus de ladite couche. 2 Appareil de mélange de matières particulaires, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une structure de gouttière dans l'ensemble hori- zontale comportant deux flancs longitudinaux opposés rigides ( 12, 14) et un élément-plancher flexible ( 16), interposé en- tre les deux flancs et qui présente un dessus et un dessous; (b) un moyen d'entrée ( 18) pour superposer une cou- che continue ( 22) de matière particulaire au-dessus du côté supérieur dudit élément-plancher flexible ( 16); (c) un moyen pour déplacer la couche de matière par- ticulaire suivant une direction longitudinale à travers la gouttière; (d) un moyen de sortie ( 24) pour évacuer en continu de la matière particulaire de ladite structure de gouttière; (e) des moyens ( 28, 30, 32, 34) pour heurter de ma- 7686 FR 9. nière répétée une zone restreinte du dessous de l'élément- plancher flexible avec assez d'énergie pour faire en sorte que de la matière particulaire de ladite couche soit projetée vers le haut afin de se trouver en suspension dans l'air au- dessus de ladite couche; et (f) un moyen ( 48) pour diriger lesdites particules en suspension dans l'air transversalement au-dessus de ladite couche. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément-plancher ( 16) est en matière élastomère. 4 Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens ( 28, 30, 32, 34) pour heurter le dessous de l'élément-plancher flexible ( 16) ont un organe de percussion ( 36) qui décrit à va-et-vient à une fréquence sensiblement constante un trajet rectiligne dans l'ensemble perpendiculaire à l'axe longitudinal de la gouttière ( 10). Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de percussion ( 36) oscille à une fréquence de 5 à 20 hertz et à une vitesse de percussion de 0,9 à 3,35 m/s. 6, Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une série de moyens distincts ( 28, 30, 32, 34) pour la percussion continue du dessous de l'élément- plancher flexible ( 16) sont répartis à intervalles longitudi- naux au-dessous de la gouttière ( 10). 7 Appareil selon l'une des revendications l ou 2, caractérisé en ce que le moyen destiné à diriger transversa- lement les particules en suspension dans l'air est un élément- toit de forme concave ( 48) superposé à la gouttière ( 10) et qui est surélevé suivant son axe longitudinal et incliné transversalement et vers le bas à partir de celui-ci pour bu- ter contre les flancs rigides opposés ( 12, 14). 8 Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen destiné à diriger transversa- lement les particules en suspension dans l'air est un élément- toit ( 48) ayant une première section superposée à un tronçon longitudinal de la gouttière ( 10) et qui bute contre un pre- 7686 FR J mier flanc et est incliné transversalement vers le haut à partir de celui-ci pour buter contre l'autre flanc en un em- placement surélevé et une seconde section superposée à un au- tre tronçon longitudinal de la gouttière et qui bute contre l'autre flanc et est incliné transversalement par le haut à partir de celui-ci pour buter contre ledit premier flanc. 9 Procédé de mélange de matières particulaires, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: (a) introduire une couche de matière particulaire dans une gouttière inclinée vers le bas ayant des flancs ri- gides ainsi qu'un élément-plancher flexible, présentant un dessus et un dessous, interposé entre ces flancs en sorte que ladite couche est superposée au-dessus de l'élément-plancher flexible et s'écoule longitudinalement à travers la gouttiè- re; (b) percuter de manière répétée une zone restreinte du dessous de l'élément-plancher flexible avec assez d'éner- gie pour faire en sorte que de la matière particulaire de la- dite couche soit projetée vers le haut de manière à se trou- ver en suspension dans l'air au-dessus de ladite couche, et (c) diriger transversalement les particules en sus- pension dans l'air au-dessus de ladite couche. Procédé de mélange de matières particulaires, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: (a) introduire une couche de matière particulaire dans une structure de gouttière dans l'ensemble horizontale comportant des flancs rigides ainsi qu'un élément-plancher flexible, présentant un dessus et un dessous, interposé entre ces flancs de sorte que ladite couche est superposée au-des- sus dudit élément-plancher flexible; (b) déplacer longitudinalement la couche à travers la structure de gouttière; (c) percuter de manière répétée une zone restreinte du dessous de l'élément-plancher flexible avec assez d'énergie pour faire en sorte que de la matière particulaire de la cou- che soit projetée vers le haut de manière à se trouver en suspension dans l'air au-dessus de ladite couche; et 7686 FR 11, (d) diriger transversalement les particules en suspension dans l'air au-dessus de ladite couche,. 11 Procédé selon l'une des revendications 9 ou , caractérisé en ce qu'on applique la force de percussion à une fréquence sensiblement constante suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de la structure de gout- tière. 12 Procédé selon l'une des revendications 9 ou , caractérisé en ce qu'on applique la force de percussion à une fréquence de 5 à 20 hertz et à une vitesse de percus- sion de 0,9 à 3,35 m/s. 7686 FR