Brevet FR2546513A1 — publié le 19841130

Les "masses" céramiques qui sont des mélanges d'argile et de matières premières diverses, dont les formules sont définies en fonction des produits à fabriquer, se préparent, pour les carreaux de revêtement en particulier, par voie sèche ou par voie humide. Dans le premier cas, les constituants de ces "masses", réduits à l'état pulvérulent, sont mélangés avant d'être additionnés d'eau pour être façonnés soit sous forme de pâte molle, soit sous forme de poudre humidifiée. Dans le second cas, l'argile et les divers constituants sont broyés en milieu aqueux dans une proportion pondérale respective et approximative de 60 % et 40 %; il en résulte un liquide chargé appelé "Barbotine" Cette façon d'opérer est en général préférée pour l'élaboration des pâtes et poudres dites "composées", parce que permettant une meilleure intégration, dans l'argile de base, des matières premières additionnelles. Les barbotines obtenues sont raffermies en pâtes pouvant être directement utilisées pour le façonnage des produits désirés Mais ces pâtes peuvent aussi, à leur tour, être séchées et transformées en poudres qui, réhumidifiées, seront aptes au pressage. La présente invention consiste en un équipement industriel permettant, suivant les cas, et même parfois simultanément, soit le raffermissement des barbotines sous forme de pâtes, soit leur transformation en poudres humidifiées à un taux prédéterminé, et ce, en un temps aussi réduit que possible, en un automatisme de fonctionnement total, et avec des consomma- tions d'énergie bien adaptées à chaque cas considéré, Jusqu'à ce jour, les barbotines sont raffermies, sous for- me de pâtes, selon trois procédés qui sont: la décantation évaporation, le coulage, la filtration sous pression Un quatrième procédé, l'atomisation, permet d'obtenir, non pas une pâte, mais une poudre à humidité et granulométrie très précises, immédiatement apte au pressage. La Y Idécantation-évaporation", mode utilisé depuis la plus haute antiquité, sollicite, dans sa forme la plus ancienne, l'énergie thermique solaire, la plus économique de celles connues, mais qui emploie une main d'oeuvre nombreuse et coûteuse Elle est peu utilisée avec d'autres sources dténer- 4 a gie. I 4 I Le "coulage" -necessite un E-upport absorbant, le plus sou- vent fait de plâtre, dans lequel la barbotine abandonne son eau de dissolution, et, sur lequel, se dépose la pâte argileuse raffermie. La "nfiltratipn sous pression" se fait dans des appareils appelés filtrespresses, qui sont constitués de chambres dont les parois sont recouvertes de tissus filtrants sur lesquels la barbotine, pompée et refoulée, à une pression déterminée, se dépose sous forme de gâteaux. Ces trois procédés nécessitent des appareillages divers, et une main d'oeuvre expérimentée. L'"latomisation"t, quant à elle, consiste à pulvériser, à l'intérieur d'une tour en acier inoxydable, par buse et sous pression, la barbotine à sécher O Les gouttelettes de barbotine produites par la buse, sont prises dans les tourbillons d'air chaud de la tour, et séchées sous forme de grains Ce procédé ne nécessite qu'une surveillance pour son fonctionnement, mais sa consommation en énergie thermique, le fait progressivement abandonner par ses utilisateurs. 6 o L'invention décrite permet l'obtention d'un cycle de fabrication continu, peu consommateur d'énergie, et ne nécessi- tant, en main d'oeuvre, qu'un seul surveillant. Une pompe ( 1), susceptible de développer une pression de I 5 à 20 bars, constitue la première partie de l'ensemble décrit. Elle envoie la barbotine dans une presse-diviseur ( 2) La pres- se-diviseur est composée d'une cloche métallique ( 3) en position ve*rticale, dont l'axe central supporte des plateaux d'acier, fonte ou plastique, deunl diamètre inférieur à celui de la cloche, et dont chacun d'eux est couvert d'une toile filtran- te, qui peut e Atre de tissu ou de métal ( 4) Sur cette toile, vient se déposer la barbotine injectée sous pression; alors que cette barbotine contenait 40 % d'eau à son entrée dans l'appareil, elle dépose, sur les plateaux filtrants, des gâteaux dont la teneur en eau n'est plus que de 15 à 20 % Lorsque les gâteaux sont complètement constitués, l'arrivée de barbotine est stoppée, et les g Ateaux sont encore plus raffer- mis par de l'air comprimé envoyé dans la cloche Cette opéra- ftion permet également la vidange de la barbotine non fixée sur les plateaux qui est récupérée dans les vasques d'agitation. 8 Après ce raffermissement, l'axe sur lequel reposent les plateaux est mis en rotation par le moteur ( 5) situé à une extrémité de la cloche Sous l'action de la lorce centrifuge, les gâteaux se dissocient pour être projetés contre les parois internes de cette cloche, aidés en cela par l'air comprimé qui continue à être injecté En quelques minutes, les frag- ments de gâteaux sont chassés vers la partie inférieure de- l'appareil Là un racleur les évacue vers un orifice de sortie ( 6) situé au-dessus d'une trémie intermédiaire d'o les fragments de gâteaux chutent dans la seconde partie de la 9 O presse-diviseur qui est constituée par le diviseur proprement l dit ( 7). de Oe diviseur est composé d'une cuve cylindrique perforée de trous, dont les diamètres sont définis en fonction de la dimension des particules d'argile désirées. Cette cuve est directement fixée sur l'arbre d'un moteur qui se met en rotation simultanément avec celui assurant la rotation des plateaux dans la cloche Elle tourne dans une enceinte extérieure qui lui est concentrique Des râcleurs situés à l'intérieur et à l'extérieur de la cuve tournante, W décollent et fragmentent les particules formés par le diviseur, qui sont projetés vers l'extérieur par la force centrifuge, Les particules ainsi formées, qui ne contiennent, comme les gâteaux qui leur ont donné naissance, que 15 à 20 % d'humidité, offrent une surface très augmentée à l'action du système séchant mis en oeuvre dans le granulateur et le pulvo-sécheur, qui constituent la suite de la chaîne décrite. L'eau filtrée issue de la presse-diviseur peut, quant à elle, être éventuellement récupérée et renvoyée dans les réservoirs de stockage servant à la préparation des barbotines. IIC Le granulateur ( 8) est constitué d'un ensemble de deux tubes cylindriques concentriques dont le tube intérieur est animé d'un mouvement giratoire dans le tube extérieur, qui, lui, est immobile Le tube extérieur ( 9) est métallique, calorifugé, de longueur variable, et d'une inclinaison qui sera plus ou Io moins accentuée en fonction de celle, identique, que l'on désiri donner au tube intérieur. | Ce second tube intérieur (IO) est constitué d'une matière transparente aux ondes électromagnétiques hyperfréquentielles, (Téflon par exeiple) Il est percé, dans sa portion la plus Dé | basse, de trous de diamètres prog; ressivement réduits, jusqu'à t j |la dimension miinaiale requise pour l'oitention des granules du plus petit diamètre admissible, alors que sa partie haute forme un cylindre continu Sa rotation est assurée par un motovariateur situe à sa partie la plus basse (Il) Cette D Le rotation, plus ou moins rapide, engendre une force centrifuge, qui, associée à la force de-gravité créée par l'angle de pente du tube extérieur (I 2) permet aux fragments de pâte encore plastique, de se déplacer de haut en bas de l'appareil,plus ou moins rapidement, en roulant sur eux-mêmes, sur les parois l 2 C de ce tube. Ce mouvement rotatif, tend à transformer la plupart des particules qui étaient faites à la sortie de la presse-diviseur de fragments identiques, sais de formes diverses, en grains sphériques qui offriront une facilité particulière pour leur I 2 écoulement et pour le remplissage des alvéoles des moules de presse. Les micro-ondes ne sont émises que dans la partie infé- rieure du cylindre Leur action est rapide et ne constitue qu'un début de séchage, évitant plus particulièrement à ce 13 stade de traitement, que les particules,encore à l'état d'ébauche sphérique,n'adhèrent,à nouveau,les unes aux autres. Ces micro-ondes sont produites par un ( 13) ou plusieurs magnétrons répartis sur le tube métallique extérieur Ces magnétrons rayonnent dans des guides cintrés sur le tube, dont les fentes, parallèles à leur grand axe, sont directement ouvertes dans la cavité du tube Elle déclanchent la migration de l'eau du coeur des grains d'argile jusqu'à leur surface. L'eau ainsi vaporisée est evacuée par un ilux d'air chaud de à I 50 éventuellement produit par une récupération des 4 fumées de fours, ou par un petit générateur spécifique (I 4). Cet air circule à contre-courant des grains, retenu par des chicanes (I 5) placées dans l'espace compris entre les 2 tubes, obligeant la plus grande quantité de cet air, à traverser les grains en rotation o il se charge de l'eau, qui les recouvre, I 4 encore, à ce niveau Cet air chargé en humidité est évacué par une cheminée (I 6) équipée éventuellement d'un ventilateur d'extraction et dosée d'un filtre en laiton perforé qui ne laisse pas passer les ondes électromagnétiques à l'extérieur. Le granulateur permet en outre de régulariser, par le i i Z 2546513 If O stockage tampon qu'il constitue, le fonctionnement séquentiel de la ou des presses diviseurs. Les grains a ce stade de traitement possèdent une humidité qui peut être encore variable, et qui permet de les orienter vers une double destination I 55-s'ils sont appelés à être repris dans un malaxeur, qui les dirigera vers une mouleuse extrudeuse, fonctionnant-en pâte molle, leur taux d'humidité pourra être abaissé entre 12 et %,/ce qui facilitera leur compression, sans refoulement, par les spires des vis sans fin de la mouleuse ainsi approvisionnée 16 -si au contraire, leur utilisation en poudre dite sèche, (c'est-à-dire, contenant encore 4 à 7 % d'humidité, pour être apte au pressage) s'avère nécessaire, les grains seront, par une vanne placée à la sortie du granulateur, dirigés vers le pulvo- sécheur, composant la dernière partie de l'ensemble décrit 16 Le pulvo- sécheur ( 17) est constitué par un tube horizontal de forme rectangulaire, conçu dans ses dimensions pour offrir la meilleure répartition possible aux ondes électro-magnétiques dont l'action va permettre d'affiner le taux d'humidité rési- duelle des granules d'argile sphériques, obtenus en amont de la V 7 chaîne. Les grains sont véhiculés par un tapis transparent à ces ondes (I 8), mû par un moto-variateur (I 9) pouvant faire varier sa vitesse d'avancement, et amenés, par lui, vers une sortie munie d'un filtre dissipatif non dissipatif des ondes électro- 17 magnétiques, qui évite la propagation de celle-ci à l'extérieur de l'appareil Ces micro-ondes sont produites par des magné- trons ( 20) en nombre variable, en fonction de l'appareil cons- truit et réparties dans la cavité du pulvo-sécheur, par des guides, percés de fentes, identiques à ceux placés sur le It C granulateur précédemment décrit, mais qui, au niveau du pulvo- sécheur, seront des guides rectilignes, occupant les portions de toit amovibles de ce pulvo-sécheur Celui-ci est, comme le granulateur, parcouru par un flux d'air chaud dont l'action identique assure l'évacuation de la vapeur d'eau issue des J 35 granules vers l'extérieur de l'appareil Suivant les besoins de recyclage de cet air plus ou moins chargé d'humidité, son évacuation vers la cheminée d'extraction peut se faire à tra- vers le granulateur placé en amont, ou, directement, vers cette j li i i i cheminée; cette opération est obtenue par une vanne située 19 C à l'union du granulateur et du pulvo-sécheur ( 2 I). Les grains d'argile amenés au taux d'humidité désiré sont recueillis à la sortie du pulvo-sécheur dans une trémie équipée d'une sonde ( 22) mesurant en continu l'humidité des grains obtenus. Z 5 Cette sonde commande la régulation automatique de l'ensemble et autorise la reprise des grains par un élévateur ( 23) qui les amène dans une seconde trémie de stockage alimentant les presses et dans laquelle l'humidité des granules sthomogénéi- se en un laps de temps réduit, lié au fait que tous les C granules ont été admis dans cette trémie à un taux d'humidité toujours sensiblement le même. L'équipement décrit fonctionne en continu dans l'espace par une suite d'opérations succédant les unes aux autres Pour éviter que ce fonctionnement soit discontinu dans le temps, deux équipements de filtration de la presse-diviseur pourront être montés en parallèle ( 24) et produire, en alternance, la pâte alimentant le diviseur proprement dit. Un système de régulation automatique équipe l'ensemble décrit Il intègre dans une même commande: O I) les séquences de fonctionnement de la pressediviseur, ou de ses séquences alternéesavec un appareil monté en parallèle. 2) la pression de la barbotine envoyée dans la presse-diviseur et de l'air comprimé qui lui succède dans cet appareil. 3) la commande séquentielle de l'admission de la barbotine dans la presse diviseur, l'admission de l'air comprimé de raffermissement des gâteaux, l'admission de l'air comprimé de fragmentation de gâ- teaux, l'évacuation des fragments de gâteaux vers le diviseur la mise en rotation simultanée des plateaux de la presse à barbotine et de la chambre de division 4) l'humidité enregistrée par la sonde de la trémie de récolt des granules qui commandera à son tour; ) le nombre des magnétrons mis en fonctionnement sur le granulateur et le pulvo-sécheur ainsi que la puissance de LI leur rayonnement, i - vifs- 2546513 6) la température et la vitesse de l'air chaud adjis dans les diifférentes parties de l'équipement, 7) la vitesse de rotation du tube interne du granulateur par réglage de la rotation de son motovariateur de commande. 8) la vitesse d'avancement du tapis équipant le pulvo-sécheur par réglage de la rotation de son motovariateur de commande 2351 9) la commande d'ouverture et fermeture des registres d'éva- cuation d'air humide permettant éventuellement son recyclage l i ç i i l i i r 1 REVENDICATIONS 1/ Ensemble de séchage de barbotines, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: au moins une presse de filtration composée d'une cloche ( 3) d'axe approximativement vertical, de plateaux superposés à toile filtrante ( 4) montés rotatifs au- tour d'un axe sensiblement vertical, de moyens ( 5) d'entraîne- ment en rotation desdits plateaux, de moyens d'admission sous pression du mélange dans la cloche ( 3), de moyens d'évacuation du filtrat par le centre des plateaux, d'au moins un racleur tournant situé en partie basse de la cloche, de moyens ( 6) d'évacuation des mottes, et de moyens d'évacuation du reliquat liquide, un diviseur ( 7), composé d'une encein- te extérieure, d'une cuve tournante perforée montée rotative à l'intérieur de ladite enceinte, de moyens d'entraînement en rotation de ladite cuve, de moyens d'admission des mottes dans la cuve, de racleurs appliqués contre la surface interne et la surface externe de la cuve-, et de moyens d'évacuation des par- ticules de l'enceinte, des moyens d'acheminement des mottes entre les moyens d'évacuation de la presse et les moyens d'ad- mission du diviseur, un granulateur ( 8), composé d'un tube cylindrique extérieur ( 9) d'axe incliné, d'un tube cylindri- que intérieur ( 10) monté rotatif et percé de trous, de moyens ( 11) d'entraînement en rotation du tube intérieur, de-moyens d'admission des particules dans le- dit tube intérieur débouchant en partie haute de celui-ci, et d'une goulotte d'évacuation des granulés en partie basse, des moyens d'acheminement des parti- cules entre les moyens d'évacuation du diviseur ( 7) et les moyens d'admission du granulateur ( 8). 2/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux presses de filtration disposées en parallèle. 3/ Ensemble selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque presse de filtration comprend des moyens d'injection d'air comprimé. 4/ Ensemble selon l'une des reven- dications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le tube intérieur ( 10) du granulateur est en matériau transparent ou peu-absor- bant à l'égard des ondes électromagnétiques hyperfréquences, ledit granulateur comprenant un générateur d'ondes hyperfré- quences ( 13) agencé pour irradier le volume intérieur du tube ( 9). / Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le granulateur comprend des moyens d'arrivée d'air chaud débouchant en partie basse de celui-ci.