Brevet FR2566287A1 — publié le 19851227

"Installation pour doser et mélanger des substances soli- des et des liquides pour constituer une suspension de faible viscosité ". L' invention concerne une installation pour doser et mélanger des substances solides et des li- quides pour constituer une suspension de faible viscosité, installation comprenant au moins un dispositif-mélangeur fonctionnant en continu et un dispositif d'alimentation pour amener les composants au dispositif-mélangeur. Une installation de ce type doit notam- ment permettre également la réalisation d'une telle suspen- sion mettant en oeuvre des substances abrasives pulvéru- lentes et qui est extraite sous pression. Pour la réalisation de suspensions à faible viscosité de ce type, on utilise des systèmes de pompe constituant des chambres individuelles fermées axialement, par exemple deux vis parallèles à filetages inversés, telles que des pompes à vis. De tels systèmes de pompe ou de mélange peuvent, avec des jeux très réduits entre les filetages et le carter, engendrer des pressions élevées mais du fait de leur cinématique, elles provoquent une usure importante qui augmente d'une part les frais d'entretien et qui fait que d'autre part les possibilités de montée en pression diminuent avec le temps. Dans le cas o il est nécessaire d'obtenir une possibilité de mon- tée en pression déterminée, les possibilités de mélange et d'homogénéisation de telles vis à tors inversés sont - en effet peu satisfaisantes. En outre, les vitesses de rotation dans le cas de dispositifs de vis à filetages inversés sont relativement basses et en conséquence le débit susceptible d'être obtenu, rapporté aux dimensions de la machine, est relativement bas. Par contre, les pompes sans refoulement forcé, telles que des vis à filetages de même sens, ont un débit de mélange élevé et ne subissent qu'une usure réduite, mais ne se prêtent par contre pas, lorsqu'elles sont mises en oeuvre de façon classique, à établir dans le cas de suspensions à faible viscosité les pressions de sortie nécessaires pour certains procédés, car les possi- bilités de montée en tension de ces pompes dépendent, en dehors de la géométrie et de la longueur des vis, de la viscosité du produit à refouler. Des solutions mettant en oeuvre des mélangeurs fonctionnant de façon discontinue et une pompe supplémentaire pour élever la pression, sont irrationnel- les, subissent d'importantes limitations du fait de l'in- tervention de différentes contraintes ou de différents problèmes en ce qui concerne la technique du procédé. Par les documents DE-PS 972 895 et DE-PS 28 50 121, l'utilisation de vis transporteuses est connue en soi pour alimenter en substances solides, au moyen d'une vis-transporteuse, un processus se déroulant sous pression. Dans ce cas toutefois la montée en pression ne pose aucun problème du fait de la ferme consistance des substances à alimenter. Une étanchéité aux gaz entre le dispositif de refoulement ou le dispositif de mélange et la chambre de réaction est obtenue grace à un bouchon de masse se formant à l'extrémité de la vis-transporteuse, ce bouchon étant expulsé de façon continue dans la cham- bre de réaction o il se trouve à nouveau dispersé. Le problème à la base de l'invention est de créer un dispositif du type initialement mentionné, de façon qu'il permette une montée en pression nécessai- re pour introduire une suspension de faible viscosité dans une étape d'un procédé, et qu'il permette en outre un débit élevé en-maintenant un mode opératoire continu. Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce que le dispositif d'alimentation est une pompe à écoulement entraînée, cette pompe à écoulement entraînée et le dispositif-mélangeur étant branchés l'un à la suite de l'autre par l'intermédiaire d'une canalisa- tion sous pression, au moins un dispositif d'introduction de substances solides et un dispositif d'introduction de liquides étant respectivement prévus le lonq de la pompe à écoulement entraînée, tandis qu'à la suite de la pompe à écoulement entraînée est disposé au moins un dispositif d'introduction de liquides. Par l'expression "pompe à écoulement entraînée", on entend des systèmes dans lesquels des pro- duits visqueux ou pâteux sont transportés en continu, en surmontant une résistance extérieure, grâce à l'effet d'entraînement de la surface d'un rotor mouillé par le produit, c'est-à-dire des systèmes dans lesquels il n'y a pas de refoulement forcé. Crâce à la combinaison con- forme à l'invention d'au moins une telle pompe à écoule- ment, entraînée et d'un dispositif-mélangeur fonctionnant en continu, il devient possible d'obtenir la montée en pression nécessaire alors que cela n'était pas possible de la façon classique, et par ailleurs de diminuer les phénomènes d'usure tel s qu'ils se manifestent dans les systèmes à refoulement forcé. Grâce à l'utilisation d'un système clos fonctionnant en continu, les paramètres des dispositions techniques souhaitées du procédé peuvent être avantageusement réalisés ou introduits. C'est ainsi qu'il devient possible sans problème de réaliser la gazéification et le dégazage, l'adjonction au mélange de plusieurs additifs, l'injection contrôlée d'énergie, le chauffage et le refroidissement ainsi que le recyclage complet ou partiel de la suspension dans le système en cas de prélèvements fluctuants ou bien en cas d'incidents sur les équipements annexes. Dans la première pompe à écoulement entraînée, les substances solides sont dosées et mélan- gées de façon homogène avec une quantité de liquide telle que nécessaire pour des raisons de viscosité afin de créer la pression souhaitée à la sortie de la première pompe à écoulement entraînée. La suspension sous pression sortant de cette pompe est amenée au dispositif-mélangeur branché à la suite, o des liquides supplémentaires sont ajoutés au mélange pour obtenir la viscosité ou la compo- sition souhaitée. A la sortie de ce dispositif-mélangeur, on dispose alors d'une suspension présentant à la fois la consistance et la pression nécessaires. Le dispositif-mélangeur fonctionnant en continu branché à la suite de la pompe à écoulement par entraînement peut en principe être d'une constitution quelconque. I1 peut même s'agir dans un cas limite d'un melangeur statique sans pièce tournante. La fonction de ce dispositifmélangeur branché à la suite consiste en premier lieu à l'introduction dans le mélange du liquide encore manquant pour obtenir la viscosité finale souhaitée. Mais il est avantageux selon une autre caractéristique de l'invention de réaliser également ce dispositif-mélan- geur branché à la suite sous la forme d'une pompe à écou- lement entraînée, dans laquelle peut alors s'effectuer encore une montée en pression. L'utilisation prévue selon une autre caractéristique de l'invention d'une machine à engrènement avec deux vis parallèles tournant dans le même sens comme pompe à écoulement entraînée, est particulièrement avanta- geuse. Toutefois, des vis à filetage unique ou multiple -2566287 utilisées isolément ou bien sous forme de deux vis en parallèle et en cas de nécessité avec des profils s'engre- nant peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention. Une autre caractéristique de l'inven- tion selon laquelle au moins un des dispositifs d'intro- duction de liquides est disposé à la suite de la pompe à écoulement entraînée et débouche dans la canalisation sous pression et/ou dans le dispositif-mélangeur fonction- nant en continu et donne de préférence des possibilités pour introduire dans le dispositif-mélangeur branché à la suite du liquide a incorporer dans le mélange. Notam- ment, lorsqu'une partie ou la totalité du liquide à ajou- ter en supplément, au lieu d'être injectée dans le dispo- sitif-mélangeur branché à la suite est injectée par des buses dans la canalisation sous pression reliant la pompe à écoulement entraînée et le dispositif-mélangeur branché à la suite, il en résulte dans cette canalisation, même si ce mélange n'est pas homogène, un prémélange avec la suspension sortant de la pompe à écoulement entraînée, grâce à quoi la perte de pression dans cette canalisation sous pression est nettement abaissée. On obtient en effet une lubrification par rapport à la paroi de la canalisa- tion sous pression et en outre déjà un abaissement de la viscosité de la suspension. En outre, la canalisation sous pression et un organe d'arrêt prévu éventuellement dans cette canalisation peuvent être ainsi rincés après mise en circuit de la pompe à écoulement entraînée ser- vant de dispositif d'alimentation. Selon d'autres caractéristiques de l'in- vention, un organe d'arrêt est disposé sur la canalisation sous pression reliant la pompe à écoulement entraînée et le dispositif-mélangeur fonctionnant en continu et il est prévu à la sortie de la pompe à écoulement entrainée une canalisation d'extraction comportant un organe d'arrêt. Les organes d'arrêt ainsi prévus permettent un démarrage 256628? ou un arrêt du système de refoulement en contre-pression. En outre, l'organe d'arrêt placé sur la canalisation sous pression assume ne fonction de sécurité car la pression du processus est fréquemment due à la pression de gaz combustibles chauds et nuisibles pour l'environnement tels que par exemple des hydrocarbures, ces gaz ne devant pas se détendre de façon incontr6ôlée vers l'arrière à tra- vers la vis sans fin, mais ceux-ci devant surtout être empêchés lorsque le volume de gaz disponible en amont et constitué par des réservoirs, des réacteurs, etc..., est très important. Grâce à l'organe d'arrêt, on empêche également qu 'en cas d'incidents, c'est-à-dire d'interrup- tions de l'alimentation en substances solides et de l'em- pêchement qui en résulte à une montée de la pression, une irruption de gaz ait lieu. A cela contribue également un bouchon de masse se constituant entre l'extrémité de la pompe à écoulement entratnée et l'organe d'arrêt. Une autre caractéristique de l'inven- tion selon laquelle il est prévu à la sortie de la pompe à écoulement entraînée une canalisation d'extraction com- portant un organe d'arrêt, permet lors de l'arrêt du système une marche à vide de la pompe à écoulement entrait- nee. Pour certaines applications, le système conforme à l'invention se prête également à la réalisation des dispositions prévues selon d'autres caractéristiques de l'invention selon lesquelles il est respectivement prévu le long de la pompe à écoulement entraînée et/ou le long du dispositif-mélangeur fonctionnant en continu une pluralité de dispositifs d'introduction. Si l'on utilise comme pompe à écoulement entraînée par exemple une pompe à vis à engrènement comportant deux vis parallèles tour- nant dans le même sens, la longueur de montée en pression à partir de l'extrémité ne correspond qu'à un petit nom- bre de diamètres de vis c'est-à-dire que la majeure partie de la vis est dans une large mesure exempte de pression. En conséquence, la vis est complètement remplie sur une longueur d'accumulation en retour relativement courte et dans la majeure partie sa longueur de fonctionnement n'est que partiellement remplie. Dans cette partie, on peut alors loger sans problème les uns à la suite des au- tres plusieurs dispositifs d'introduction pour des compo- sants solides ou liquides. D'autres caractéristiques, avantages et particularités de l'invention découlent de la descrip- tion ci-après d'une forme de réalisation préférée de l'in- vention à l'aide des dessins ci-joints dont la figure unique représente sous la forme d'un schéma de branchement un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif représenté sur le dessin comprend une première pompe à écoulement entraînée 1 revêtant la forme d'une pompe à vis à engrènement à deux vis parallèles tournant dans le même sens. Cette pompe comprend un moteur d'entraînement 2, une transmission 3 et un bottier de refoulement 4 dans lequel sont logées les vis, ce boitier étant porté par un châssis de soutien 5. Une seconde pompe à écoulement entrai- née 6 est constituée de façon correspondante, cette pompe comportant un moteur d'entraînement 7, une transmission 8 et un bottier de refoulement 9 porté par en châssis de soutier, 10. La sortie 11 du boîtier 4 est reliée à l'entrée 12 du boltier 9 de la seconde pompe 6 par l'in- termédiaire d'une canalisation sous pression 13. Sur cette canalisation 13 est disposé un organe d'arrêt 14. Dans l'exemple de réalisation représenté, un dispositif d'introduction 15 pour des substances soli- des, un dispositif d'introduction 16 pour un composant liquide, un dispositif d'introduction 17 pour une autre substance solide et un dispositif d'introduction 18 pour un autre composant liquide débouchent les uns à la suite des autres dans le bottier 4 de la pompe 1. Les disposi- tifs d'introduction pour les composants liquides peuvent comprendre des pompes classiques. Les dispositifs d'intro- duction pour l'alimentation et le dosage des substances solides sont également constitués de façon connue et com- prennent respectivement pour l'essentiel un réservoir 19 ou 20. une peseuse à bande 21 ou 22 disposée à la suite et une tubulure d'introduction 23 ou 24. A l'extrémité du bottier 4, il est prévu en dehors de la sortie ll une canalisation d'extrac- tion 25 qui est susceptible d'être fermée par un organe d'arrêt 26. Un autre dispositif d'introduction 27 pour un composant liquide aboutit à la canalisation sous pression 13 et au bottier 9 de la pompe 6, dans lequel débouche une canalisation de retour 28. La sortie 29 du bottier 9 débouche dans une canalisation 30 qui aboutit directement à la chambre de réaction ou du processus sous pression. La canalisation de retour 28 assure en retour du produit délivré par l'intermédiaire de la canalisation dans le cas o du fait de perturbations un prélèvement de production est impossible en totalité ou partiellement. En cours de fonctionnement des substan- ces solides (par exemple une poudreabrasive, de la pous- sière de charbon) sont amenées à la première pompe 1 par l'intermédiaire des dispositifs d'introduction 15, 17, tandis que par l'intermédiaire d'un dispositif d'introduc- tion 16, 18, sont amenés des liquides (par exemple de l'eau, de l'huile), une alimentation dosée étant obtenue en ce qu'à la sortie il du bottier 4, il s'établit une pression P1 plus élevée que la pression de sortie Po exis- tant au début. Cette pression P1 correspond au moins à la pression du processus y compris les pertes de pression dans les équipements suivants. Par l'intermédiaire de la canalisation sous pression 13, la suspension obtenue dans la première pompe 1 provient dans le boltier 9 de la se- conde pompe 6. Dans ce bottier règne la pression du proces- sus. Le liquide résiduel amené par l'intermédiaire de dis- positifs d'introduction 27 pour obtenir la viscosité sou- haitée et/ou la composition souhaitée est délivré soit dans la canalisation sous pression 13 par l'intermédiaire de buses et/ou dans le bottier 9 de la seconde pompe 6. Pour répartir convenablement ce liquide résiduel de la façon décrite, deux organes d'arrêt 31, 32 sont prévus. A la sortie 29 de la seconde pompe 6, on dispose alors d'une suspension de faible viscosité et de la pression nécessaire. En cas d'incidents, l'organe d'arrêt 14 peut être fermé pour interrompre un écoulement en retour des gaz. L'organe d'arrêt 26 à l'extrémité du boltier 4 de la première pompe 1 est en général fermé. Pour vidanger le boltier 1 par l'intermédiaire de la cana- lisation 25, cet organe d'arrêt 26 peut être ouvert. 2566287_ RE V E N D I CA T IONS 1 ) Installation pour doser et mélan- ger des substances solides et des liquides pour constituer une suspension de faible viscosité, installation compre- nant au moins un dispositif-mélangeur fonctionnant en continu et un dispositif d'alimentation pour amener les composants au dispositif-mélangeur, installation caracté- risée en ce que le dispositif d'alimentation est une pompe à écoulement entraînée (1), cette pompe à écoulement en- traînée (1) et le dispositif-mélangeur étant branchés l'un à la suite de l'autre par l'intermédiaire d'une canalisa- tion sous pression (13), au moins un dispositif d'intro- duction de substances solides et un dispositif d'intro- duction de liquides (15, 17 ou bien 16, 18) étant respec- tivement prévus le long de la pompe à écoulement entrai- née (1), tandis qu'à la suite de la pompe à écoulement entraînée (1) est disposé au moins un dispositif d'intro- duction. de liquides (27). 2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif-mélangeur fonction- nant en continu est également une pompe à écoulement en- trainée (6). ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu comme pompe à écou- lement, entraînée (1 et/ou 6) une pompe à vis à engrène- ment comportant deux arbres tournant dans le même sens. 4 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un des dispositifs d'in- troduction de liquides (27) est disposé à la suite de la pompe à écoulement entraînée (1) et débouche dans la cana- lisation sous pression (13) et/ou dans le dispositif-mé- langeur fonctionnant en continu. ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un organe d'arrêt (14) est dis- posé sur la canalisation sous pression (13) reliant la pompe à écoulement entraînée (1) et le dispositif-mélan- geur fonctionnant en continu. 6 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu à la sortie de la pompe à écoulement entraînée (1) une canalisation d'extrac- tion (25) comportant un organe d'arrêt (26). 7 ) Installation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisee en ce qu'il est respectivement prévu le long de la pompe à écoulement entraînée (1) et/ou le long du dispositif-mélangeur fonc- tionnant en continu une pluralité de dispositifs d'intro- duction (15, 16, 17, 18, 27, 26).