Brevet FR2567498A1 — publié le 19860117

PROCEDE ET DISPOSITIFS PERMETTANT DE TRANSFERER DES POUDRES SECHES VERS UN MILIEU LIQUIDE EN S'AFFRANCHISSANT DES PROBLEMES POSES PAR LA POUSSIERE ET LA FORMATION DE CROUTES. La présente invention concerne un procédé et des dispositifs pour aspirer une poudre sèche et la transférer en mi Lieu Liquide en s'affranchissant des probLèmes posés par la poussière et La formation de croûtes. Ces dispositifs rentrent dans la catégorie des appareiLs procédant par aspiration. Tranferer une poudre sèche dans un milieu liquide, réacteur chimique, patouillet, etc...,reste toujours un probLème dans L'état actuel de ta technique. Par aspiration on évite Les problèmes de poussière du côté de la poudre à transférer contenue dans un sac, un fût, etc..., mais on en crée côté utilisation, ou mise en solution dans le milieu liquide, que ce soit dans un réacteur, un patouillet, une piscine, etc... La dépression qui provoque l'aspiration doit se faire au travers de filtres qu'il faut décolmater ou changer, autre occasion de poussière. Cette dépression qui doit être importante, doit régner au dessus du liquide; Le toit du réacteur, du patouillet, etc...,peut ne pas le supporter. Enfin quelque soit le moyen employé, de La poudre persiste à flotter en surface et même à adhérer aux parois de la cuve finaLe. Le procédé objet de l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Un objectif de la présente invention est d'aspirer La poudre contenue dans un sac, un fût, etc..., ce qui est une bonne méthode pour Lutter contre la poussière, surtout si le produit est pulvérulent. Un deuxième objectif est de faire en sorte que plus loin dans le tuyau d'aspiration la poudre soit mise en contact avec un liquide de mouilLage, l'aspiration devenant pompage . Un troisième objectif est que le déversement dans le liquide final se fasse immergé à la profondeur la mieux adaptée à l'opération qui doit suivre. Plus précisément les dispositifs objets de L'invention, représentés schématiquement sur la figure 1, sont caractérisés en ce qu'ils comportent deux parties: + un organe créant l'aspiration et le refoulement, qui préférentiellement est constitué d'une pompe péristaltique de bon débit (1). Ce peut être selon la nature du travail à effectuer une pompe à anneau liquide, ou à membranes, une pompe alternative à pistons, ou encore un système de trompe. La pompe péristaltique est l'organe le plus polyvalent et le plus résistant -aux différentes qualités de poudre. Une des conditions requises pour -la bonne marche du système est que le débit de la pompe soit tel qu'il crée dans le tuyau d'aspiration une vitesse d'air comprise entre 1 et 30 m/s et préférentiellement de 2 à 12 m/s. + un deuxiéme organe (2), qu'on appellera "mouilleur", disposé en amont de La pompe, constitué de deux tubes coaxiaux (3) et (4), délimitant une chambre dans le haut de laquelle est injecté Le liquide de mouillage, te dispositif d'injection, conçu pour éliminer les dépôts de poudre qui ont tendance à se former à La jonction liquide-sotide, répartissant l'arrosage autour du tube central et étant contre en débit par une vanne (6).. Le tuyau aval (3 > est ajusté au diamètre de t'aspiration de la pompe.Le tuyau amont (4) a un diametre compris entre 0,2 et 0,8 fois le diamètre du tuyau aval et préférentiellement entre 0,3 et 0,5. Le tuyau amont (4) pénètre dans le tuyau avaL(3) de 0.5 à 3 fois te diamètre du tuyau aval et préférentieLLement de 1 à 2 fois. Le raccordement entre les deux tuyaux est etanche; il peut être à joints tournants pour faciliter les mouvements d'aspiration autour d'un axe vertical. Le mouilleur peut être alimenté en liquide par une pompe asservie à la rotation de La pompe péristaltique. Il peut aussi être simplement raccordé à un tuyau qui trempe dans le Liquide de dissolution; le Liquide est alors succé du fait de La dépression régnant dans te mouilLeur. La vanne permet de régLer l'alimentation en liquide de la pompe dans les proportions voulues et de ta couper des t'arrêt de La pompe.Ce liquide peut d'ailleurs être différent du liquide final dans le cas ou une imprégnation par un premier Liquide améliore L'appLication dans le deuxième et dernier liquide. La quantité de Liquide à injecter correspond à 0.5 à 50 fois la masse de poudre à transférer et préférentiellement dé 1 à 10 fois. L'axe du mouilleur est préférentiellement verticaL, et le tuyau amont dans sa partie horizontale est equipé préférentieLLement d'une valve anti-retour(S) pour supprimer la possibilité à tout brouillard de venir mouiLLer la poudre que l'on aspire. Cette valve peut être remplacée par une vanne à passage intégral asservie au fonctionnement de la pompe, ou bien à la dépression régnant en amont du mouilleur. De plus le tuyau amont est raccordé par un tuyau souple à un succeur(7) fait d'un embout aplati ou d'une crepine adapté à la granulométrie de la poudre à aspirer. Enfin le tuyau de refoulement(9), en aval de la pompe (1), a préférentiellement le même diamètre que le tuyau(4). Trois dispositifs préférentiels d'injection sont représentes sur les figures 1,2,3: Dans la figure 1, L'arrivée de liquide est tangentielle à la chambre de sorte que le liquide dessine une hélicoïde vers le bas pendant son écoulement en ruisselant sur les parois de la chambre. Le toit de cette chambre a dans cette optique une forme hélicoidale; on dit que l'injection est cyclonique. Dans la figure 2, le tuyau (4) est équipé d'une boite à eau alimentée par le tuyau (10). Cette boite dispose à sa partie inférieure de gicleurs (11) dont le nombre dépend de la quantité de liquide à injecter et du débit de chaque gicleur; ils répartissent l'injection de liquide autour du tuyau central. Dans la figure 3, il existe une boite à eau analogue à celle de la figure 2, mais elle est perforée en sa partie inférieure en forme de couronne; cette couronne limite un étroit passage circulaire près de La paroi intérieure du tuyau (3), à travers lequel s'écoule le liquide d'injection. Ces dispositifs peuvent être à l'évidence, et comme le montrent les figures, formés de pièces amovibles, chacune d'elle échangeable avec une pièce de même destination. La nature des matériaux de réalisation peut être quelconque pourvu qu'elle soit adaptée à l'application. On obtient ainsi, quelque soit le dispositif, le fonctionnement suivant que représente la figure 1: Au moyen d'un tuyau souple on aspire la poudre dans un sac posé sur une bascule ou une balance; on connaîtra ainsi avec précision la quantité transférée. La poudre passe ensuite dans le mouilleur ou elle s'imprègne de liquide. Grâce aux formes particulières du mouilleur les dépôts solides n'obstruent pas les écoulements.Une première dissolution de la poudre commence, et se poursuit en passant dans la pompe péristaltique. La présence de liquide dans la pompe permet de la refroidir, de diminuer considérablement l'agressivité de certaines poudres par rapport au tuyau qui sert de corps de pompe et transforme cette pompe en aspirateur dans sa partie amont, en améliorant L'étanchéité au passage des galets écraseurs(8). L'ensemble du fluide air, liquide, solide, ressort sous pression et est conduit par le tuyau de refoulement vers le réacteur, le patouillet, etc..,disons l'utilisation finale de la poudre. Le tuyau de refoulement est avantageusement immergé dans le bassin final; ainsi tout problème de poussière est évité aussi à ce niveau là. Aucune croûte ne se forme à la surface du bain. Le procédé objet de l'invention, peut être utilisé dans la plupart des transferts de poudres vers un liquide et spécialement dans les cas suivants: +injection de réactifs solides dans un patouillet ou un réacteur. A titre d'exemple on a transféré 12,5 kg de permanganate de potassium de densité apparente 1,5 en 15 secondes, et encore 20 kg de carbone pulvérulent de densité apparente 0,34 en 20 secondes. La pompe péristaltique avait un débit équivalent en eau de 30 m3/h,avec un corps de 60 mm de diamètre. L'entrée du mouilleur avait 30 mm de diamètre et la pression de l'eau alimentant le mouilleur était de 5 bar à raison de 7 m3/h. La hauteur d'aspiration de la poudre était de 1,2 m et celle de refoulement vers Le bassin de 2 m, à une distance de 15 m. Le refoulement se faisait immergé à 1,5 m de profondeur. Le transfert de poudre s'est fait sans générer à aucun moment de poussière et en prédissolvant les produits de façon à améliorer leur dissolution finale ou leur mouillabilité dans le liquide. +transfert de poudres en milieu liquide pour des considérations de sécurité contre les explosions, l'oxydation rapide, etc,.. L'invention n'est ainsi pas liée au caractère obligatoire de la dissolution. +intervention en milieu contaminant que ce soit biologique, chimique ou nucléaire. Le fait d'aspirer les poussières et les placer dans la même opération en milieu humide ou même dissolvant, est une garantie contre la dissémination de particules dangereuses. +alimentation d'un appareil en mélange triphasique gaz, solide, liquide. Cette liste n'est pas limitative du champ d'application de L'invention qui pourra être utilisée avec profit du laboratoire à l'usine, du médical à l'industrie alimentaire, chimique ou nucléaire. REVENDICATIONS 1-Procéde permettant d'aspirer une poudre sèche et la transférer en milieu liquide en s'affranchissant des problèmes posés par la poussière et la formation de croûtes, caractérisé en ce que La poudre est d'abord aspirée, puis plus Loin dans le tuyau d'aspiration mise en contact avec un liquide de mouillage, l'aspiration devenant pompage, et enfin déversée dans le Liquide final de manière immergée, à la profondeur la mieux adaptée à L'opération qui doit suivre. 2-Procédé selon la revendication 1, dans Lequel le liquide de mouillage est différent du Liquide d'immersion final. 3-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on aspire la poudre dans un sac, un fût,etc..,posé sur une bascule ou une baLance, afin de connattre avec précision La quantité transférée. 4- Dispositifs représentés schematiquement sur la figure 1, permettant de tranférer Les poudres dans un Liquide en s'affranchissant des problèmes posés par la poussière et la formation de croûtes, caractérisés par le fait qu'ils comportent d'une part, un organe créant L'aspiration et Le refoulement appelé "pompe"(1), créant dans le tuyau d'aspiration une vitesse d'air comprise entre 1 et 30 m/s, et préférentiellement entre 2 et 12 m/s, et d'autre part en amont de cet organe un "mouilleur" (2) constitué de deux tubes coaxiaux (3) et (4), délimitant une chambre dans Le haut de Laquelle est injecté le liquide de mouillage, le dispositif d'injection conçu pour éliminer les dépôts de poudre qui ont tendance à se former à ta jonction liquide-solide, répartissant l'arrosage autour du tube central et étant contrôlé en débit par une vanne (6);La quantité de liquide à injecter correspond à 0,5 à 50 fois la masse de poudre à transférer et préférenti- ellement de 1 à 10 fois. Le tuyau amont au mouiLLeur (4), a un diamètre compris entre 0,2 et 0,8 fois le diamètre du tuyau aval (3) et préférentieLLement entre 0,3 et 0,5 fois; le tuyau amont (4) pénètre dans- le tuyau aval (3), de 0,5 à 3 fois le diamètre du tuyau aval, et préférentiellement de 1 à 2 fois, le tuyau avaL ayant par ailleurs un diamètre ajusté au diamètre de l'aspiration de la pompe. Le tuyau de refoulement(9) en aval de la pompe (1) a préférentiellement le même diamètre que le tuyau(4). 5-Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pompe est une pompe péristaltique. 6-Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'axe du mouilleur étant préférentiellement vertical, le tuyau amont dans sa partie horizontale est équipé d'une valve anti-retour(S) ou d'une vanne à passage intégral asservie au fonctionnement de la pompe ou à la dépression régnant en amont du mouilleur. 7-Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le tuyau amont est raccordé par un tuyau souple à un succeur(7), fait d'un embout aplati ou d'une crépine adapté à la granulométrie de la poudre à aspirer. 8-Dispositif d'injection selon la revendication 4, représenté sur ta figure t, dans lequel t'arrivée de Liquide est tangentieLle à la chambre de sorte que le liquide dessine une hélicoide vers te bas pendant son écoulement en ruisselant sur Les parois de La chambre. Le toit de cette chambre a dans cette optique une forme hélicoidale; on dit que l'injection est cyclonique. 9-dispositif d'injection selon la revendication 4, représenté sur la figure 2 , dans lequel le tuyau(4) est équipé d'une boite à eau alimentée par le tuyau (10). Cette boite dispose à sa partie inférieure de gicleurs (11) dont le nombre dépend de la quantité de liquide à injecter et du débit de chaque gicleur; iLs répartissent l'injection de Liquide autour du tuyau central. 10-Dispositif d'injection selon la revendication 4, représenté sur la figure 3, dans lequel il existe une boite à eau analogue à ceLle de la figure 2, mais perforée en sa partie inférieure en forme de couronne; cette couronne limite un étroit passage circulaire près de la paroi intérieure du tuyau(3 > , à travers lequeL s'écoule Le Liquide dtinjection.