Brevet FR2552542A1 — publié le 19850329

DISPOSITIF DE MESURE ET DE REGULATION DU DEBIT VOLUMIQUE DE POUDRES FLUIDISABLES ET/OU DE MATIERES DE STRUCTURE GRANULEUSE La présente invention concerne un dispositif de mesure et de régulation du débit volumique de poudres fluidisables et/ou de matières de structure granuleuse qui peut avantageusement être utilisé dans les processus de transport des matières précitées, par exemple dans des dispositifs de transport pneumatique de cendres volantes de centrales thermiques pour la distribution de cendres volantes et d'eau ou bien pour le mélange de cendres volantes et d'hydrate de chaux en vue de leur dosage dans une proportion prédéterminée. Conformément à un procédé connu de mesure et de dosage dans une proportion déterminée du débit pondéral ou du débit volumique de deux ou plusieurs composants de poudres et/ou de matières de structure granu15 leuse, les différents écoulements de matières sont pesés périodiquement et ces quantités de matières pesées sont mélangées Les dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé satisfont évidemment au problème posé au moyen de la partie électronique utilisée mais ils présentent cependant des inconvénients du fait que leurs dimensions sont trop importantes et 20 qu'ils ne peuvent être utilisés que périodiquement, ce qui a une influence perturbatrice sur l'homogénéité du mélange et en outre, lors d'une variation de l'écoulement principal de matières, on ne peut provoquer aucune variation simultanée et non retardée de l'écoulement secondaire de matière. La relation fonctionnelle entre les écoulements principal et secondaire de matières ne peut pas être établie car il faudrait alors peser des quantités de matières si petites que cela s'avérerait en pratique impossible ou très difficilement réalisable. On connaît d'autres solutions dans lesquelles l'écoulement pri30 maire et l'écoulement secondaire sont transportés au moyen de ce qu'on appelle un sas à roue cellulaire, la régulation du débit volumique des matières étant effectuée par modification de la vitesse de rotation des différents sas à roue cellulaire Dans de telles conditions, la vitesse de rotation du sas à roue cellulaire transportant l'écoulement secondaire de matière est en relation avec la vitesse de rotation du sas à roue cellulaire transportant l'écoulement principal de matière Egalement, cette solution présente plusieurs inconvénients Les sas à roue cellulaire sont sensibles à l'usure, notamment lorsqu'il existe une différence de pression, et notamment un écoulement de reflux entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie, et leur vitesse de rotation relativement faible rend en outre nécessaire l'incorporation de dispositifs réducteurs assez coûteux D'après la littérature spécialisée, on'-connait d'autres dispositifs dans lesquels le débit pondéral est mesuré dans les processus de transport de matières sur la base de la force d'impulsion D'après l'équation de mouvement de Newton, on sait 15 que la variation de l'écoulement de matière signifie également une variation de force lorsque la vitesse de l'écoulement de matières est constante Lorsque l'on introduit une plaque de rebondissement suspendue à la façon d'une balance dans le trajet d'écoulement de la matière et lorsqu'elle entre en contact avec l'écoulement de matière avec une 20 vitesse constante, la variation de l'écoulement de matière est alors signalée comme une variation de la force maintenant la plaque de rebondissement en équilibre La régulation de l'écoulement secondaire de matière peut être effectuée par conversion des variations de force en signaux électriques L'inconvénient majeur des dispositifs connus de 25 mesure d'écoulement pondéral consiste en ce qu'ils ne sont capables de fonctionner qu'à une vitesse constante et que, lorsque la vitesse des écoulements de matière varie, ils doivent être à nouveau étalonnés, ou bien les dispositifs ne sont pas utilisables dans le cas d'écoulements de matière variant constamment Un autre inconvénient réside dans le fait que la variation de la densité de matière de l'écoulement pondéral nécessite un nouvel étalonnage ou bien que le dispositif est inutilisable en cas de variation continue de la densité de matière. L'invention a pour but, en éliminant simultanément les inconvénients mentionnés ci-dessus, de créer un dispositif à l'aide duquel il 35 soit possible de mesurer la valeur instantanée du débit de poudres fluidisables et/ou de matières de structure granuleuse ou bien la variation temporelle de la valeur instantanée du débit avec une précision suffisante en pratique et de pouvoir ainsi établir une relation entre le débit volumique ou le débit pondérai d'une ou plusieurs matières secondaires avec le débit volumique d'une matière primaire. L'invention a pour but d'agencer le dispositif considéré de telle sorte que, grâce à sa simplicité de construction, on soit assuré d'obte5 nir une mesure du débit volumique de poudres fluidisables et/ou de matières de structure granuleuse sans que la mesure soit influencée ou empêchée par la variation de la densité et/ou de la vitesse d'écoulement des matières. Le problème posé a été résolu au moyen d'un dispositif de mesure 10 et de régulation du débit volumique de poudres fluidisables et/ou de matières de structure granuleuse, qui contient une chambre de fluidisation et une entrée et une sortie pour le gaz de fluidisation Le dispositif a été en outre agencé de manière qu'au moins une ouverture de passage de section avantageusement réglable soit formée dans une paroi 15 latérale de la chambre de fluidisation, cette ouverture de passage débouchant dans une chambre collectrice pourvue d'une ouverture de sortie, et en outre de façon qu'il soit prévu dans la chambre de fluidisation un capteur pour mesurer le niveau des poudres et/ou matières fluidisées proportionnel au débit volumique de la matière fluidisée. Selon un exemple avantageux de réalisation du dispositif conforme à l'invention, les ouvertures de passage sont disposées parallèlement aux surfaces équipotentielles du champ de gravitation verticalement ou approximativement verticalement dans la paroi latérale de la chambre de fluidisation. Selon un autre mode de réalisation, il est prévu avantageusement à l'entrée du gaz de fluidisation un capteur mesurant la pression de sous-couche du gaz de fluidisation, proportionnelle à la hauteur de couche de la matière fluidisée. Selon un autre mode avantageux de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la chambre collectrice est reliée à une vanne de réglage assurant la régulation du débit volumique d'au moins une matière secondaire et qui est elle même relié au capteur de niveau ou au capteur de pression par l'intermédiaire d'un étage de traitement de signaux de type connu et d'une unité de commande. Selon un autre exemple de réalisation, il est avantageusement prévu une tubulure séparée pour l'évacuation du gaz de fluidisation. Selon encore une autre forme avantageuse de réalisation, l'admission du débit volumique secondaire est effectuée à part du dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une forme de réalisa5 tion du dispositif selon l'invention; la figure 2 est une coupe d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 1. Comme le montre la figure 1, un dispositif de mesure et de régulation du débit volumique de poudres fluidisables et/ou de matières de 10 structure granuleuse, comporte une tubulure d'entrée 1 du débit volumique d'une matière primaire Cette tubulure d'entrée 1 est placée dans la partie supérieure d'une chambre de fluidisation 2 du dispositif tandis qu'il est prévu à la partie supérieure de la chambre de fluidisation 2, une ouverture 3 d'admission du gaz de fluidisation, par exemple de l'air, au-dessus de laquelle est disposé un organe de fluidisation 4 qui remplit toute la section de la chambre de fluidisation 2. Dans l'exemple de réalisation représenté, il est prévu à la partie supérieure de la chambre de fluidisation 2 une tubulure 5 de décharge du gaz de fluidisation, par exemple de l'air Dans la paroi latérale de la 20 chambre de fluidisation 2, il est prévu des ouvertures 7 de passage du fluide primaire qui sont disposées verticalement La chambre de fluidisation 2 est reliée par l'intermédiaire des ouvertures de passage 7 à une chambre collectrice 8 qui comporte dans son fond une tubulure de sortie 9 Dans la chambre de fluidisation 2, est disposé un capteur 10 25 de type connu qui détecte le niveau du fluide primaire L'ouverture 3 d'admission d'air est reliée à un capteur 11 qui mesure la pression de l'air de fluidisation proportionnelle au niveau du fluide primaire Dans la forme de réalisation du dispositif représentée sur la figure 2, il est prévu une autre tubulure d'admission 12 reliée à la partie supé30 rieure de la chambre collectrice 8 'par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation, par exemple par l'intermédiaire d'une vanne 13, la tubulure d'entrée 12 étant alors reliée à un récipient, non représenté, pour la ou les matières secondaires La vanne 13 est reliée avec le capteur 10 ou avec le capteur 11 du dispositif par l'intermédiaire d'un 35 étage de traitement de signaux de type connu et d'une unité de commande. Le mode de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention peut être expliqué en faisant intervenir les fonctions d'état statique et d'état dynamique d'un récipient de passage Dans le cas d'un débit volumique constant à la sortie et dans le cas d'un débit volumique variable à l'entrée, il se produit une variation du niveau dans un récipient Cette variation de niveau peut être déterminée directement au moyen d'un capteur ou bien indirectement par une mesure de la pression du gaz de fluidisation Le résultat de mesure fournit d'une part une information sur la valeur instantanée du débit volumique et, d'autre part, une impulsion indirecte de régulation pour un autre organe servant à la régulation du débit volumique ou du débit pondérai de la matière secondaire La grandeur et le nombre des ouvertures de passage doivent 10 être déterminés de telle sorte que la totalité des débits volumiques passant par les ouvertures 7 en fonction de la hauteur de la colonne de matière fluidisée correspond, dans le cas d'un débit volumique maximal, au débit volumique fluidisé de l'écoulement primaire de matière entrante Le niveau dans la chambre de fluidisation 2 ou bien la pression de 15 l'air de fluidisation définit un débit volumique primaire déterminé dans une condition statique à laquelle un ou plusieurs débits volumiques peuvent être associés Lorsque le débit volumique primaire d'entrée varie dans un sens positif ou négatif, de nouvelles ouvertures de passage 7 peuvent toujours rester en service ou rester inutilisées Cela 20 signifie que le niveau de matière fluidisée monte ou descend pendant un temps correspondant à une fonction transitoire établie à partir de la fonction de condition dynamique, et après que le niveau ait été à nouveau établi dans une condition statique, les écoulements pondéraux secondaires peuvent être réglés proportionnellement en fonction de la 25 variation de niveau La poudre, ou la matière de structure granuleuse, qui est introduite par l'intermédiaire de la tubulure d'admission i du dispositif dans la chambre de fluidisation 2 se comporte comme un liquide pendant la fluidisation dans le champ de gravitation et elle s'écoule par l'intermédiaire des ouvertures de passage 7 en correspon30 dance aux lois de l'hydraulique dans le cas o un gaz de fluidisation, comme de l'air, est introduit par l'intermédiaire de l'ouverture d'admission se trouvant en-dessous de l'organe de fluidisation 4 L'air de fluidisation sort de la chambre de fluidisation 2 par l'intermédiaire de la tubulure 5 ou bien, en même temps que le fluide primaire, par l'in35 termédiaire des ouvertures de passage 7 La matière primaire se comporte pendant la fluidisation comme un liquide dans la chambre de fluidisation 2 dans le champ de gravitation et elle s'écoule par les ouvertures de passage 7 ménagées dans la paroi latérale 6 à une vitesse qui est proportionnelle à la racine carré du niveau fonction du débit volumique jusque dans la chambre collectrice 8 de laquelle elle est ensuite déchargée par l'intermédiaire de la tubulure de sortie 9 Le niveau du fluide primaire dans la chambre de fluidisation 2 est mesuré au moyen du capteur 10 et la valeur obtenue est proportionnelle au débit volumique correspondant Ainsi, il est possible de déterminer de façon continue le débit volumique ou sa variation temporelle à l'aide du capteur 10 Le résultat de mesure, obtenu d'une manière appropriée, du niveau du fluide primaire fournit sous la forme de signaux électriques des informations 10 concernant le débit volumique ou bien il permet la régulation d'un ou plusieurs débits volumiques secondaires de telle sorte que le débit volumique secondaire pénétrant dans le dispositif conforme à l'invention par l'intermédiaire de l'autre tubulure d'entrée 12 peut être réglé au moyen de la vanne 13 à l'aide d'un signal de commande qui est obtenu à 15 partir des signaux électriques de mesure. Un avantage important du dispositif conforme à l'invention consiste en ce qu'il convient pour une mesure et une régulation simultanées des débits volumiques de matières solides-et liquides fluidisables Les entrées des débits volumiques secondaires peuvent être formées ou disposées également à part du dispositif dans le circuit de transport des matières fluidisées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on s'écarte de 25 l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure et de régulation du débit volumique de poudres fluidisables et/ou de matières de structure granuleuse, qui comporte une chambre de fluidisation ainsi qu'une entrée et une sortie 5 pour le gaz de fluidisation, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une ouverture de passage ( 7) de section avantageusement réglable dans une paroi latérale ( 6) de la chambre de fluidisation-( 2) et en ce que l'ouverture de passage ( 7) débouche dans une chambre collectrice ( 8) pourvue d'une tubulure de sortie ( 9) et, en outre, en ce qu'il est prévu 10 dans la chambre de fluidisation ( 2) un capteur ( 10) pour la mesure du niveau des poudres et/ou matières fluidisées, proportionnel au débit volumique de la matière fluidisée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de passage ( 7) sont disposées, parallèlement aux surfaces équipotentielles du champ de gravitation, verticalement ou approximativement verticalement dans la paroi latérale ( 6) de la chambre de fluidisation ( 2). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entrée ( 3) du gaz de fluidisation est reliée à un capteur ( 11) qui 20 mesure la pression de sous-couche proportionnelle à la hauteur de couche de la matière fluidisée. 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre collectrice ( 8) est reliée à une vanne ( 13) de régulation d'au moins une matière secondaire, qui est reliée au capteur ( 10) 25 pour la mesure de niveau ou au capteur ( 11) de mesure de la pression de sous couche par l'intermédiaire d'un étage de traitement de signaux de type connu et d'une unité de commande. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu une tubulure séparée ( 5) pour la décharge du gaz de 30 fluidisation. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'introduction du débit volumique secondaire est effectuée à part du dispositif proprement dit.