Brevet FR2561943A1 — publié le 19851004

DISPOSITIF PNEUMATIQUE POUR MEILANGER DES MATIERES EN VRAC La présente invention se rapporte à un dispositif pneumatique pour mélanger des matières en vrac, muni d'un réservoir cylindrique présentant, dans sa partie supérieure, une plaque perforée dont les perforations sont concentriques à des groupes cylindriques de filtra- tion fixés à la plaque perforée dort ils dépassent vers le bas, ledit réservoir comportant, au-dessus de la plaque perforée, plusieurs buses de rinçage à contre-courant qui sont raccordées à des conduites de gaz comprimé, débouchent coaxialement dans les ouvertures desdits groupes de filtration et par l'intermédiaire desquelles de l'air de rinçage à contre-courant peut être introduit dans ces groupes de fil- tration. Des dispositifs pneumatiques de ce genre pour mélanger des ma- tières en vrac, également qualifiés de 'mélangeurs à jets de gaz", servent à homogénéiser et à mélanger des matières en vrac au moyen de courants de gaz projetés. Un dispositif mélangeur pneumatique connu consiste en une cuve cylindrique agencée verticalement et dotée d'un fond tronconique d'évacuation,dans la zone la plus basse duquel se trouve une couronne de buses destinées à ilnsuffler un gaz de mélmange. Un filtre à air évacué et un raccord ld'air évacué sont installés dans la partie supé- rieure cylindrique, au-dessous du couvercle du mélangeur. Le filtre à air évacué se compose de plusieurs groupe.s de filtration du type bougies, munis de filtres à comrnets de papier plié et fixés à une plaque perforée à laquelle ils sont suspenrdus. Ces groupes de filtra- tion du type bougies sont concentriques aw-u perforations de la plaque perforée et sont ouverts vers le haut. Des conduites de gaz comprimé sont fixées au couvercle du mélangeur, conduites dont partent des raccords tubulaires qui s'engagent coaxialement dans les ouvertures des groupes de filtration du type bougies, et par l'intermédiaire desquels de l'air de rinçage à contre-courant peut être introduit dans lesdits groupes en vue du nettoyage des filtres à cornets en 256 1943 papier plié. Au cours du processus de mélange, le gaz de mélange est expulsé par l'entremise des groupes de filtration et du raccord d'air évacué. Par suite du brassage intensif de la matière en vrac, lors du- quel des tourbillons brusques sont imprimés à tout le contenu du mélangeur à l'aide de jets gazeux projetés par saccades, il se pro- duit souvent une détérioration des filtres à cornets en papier plié. Dans le cas d'une destruction du filtre, la matière en vrac devant être mélangée peut s'échapper dans l'atmosphère d'une manière incon- tr8lée, en empruntant le raccord d'air évacué. En outre, notamment dans le cas d'une matière mélangée granulaire et pulvérulente, cette matière se dépose entre les lamelles individuelles du filtre en papier plié. De la sorte, le nettoyage par rinçage à contre-courant, déclen- ché lorsque le filtre accuse une perte de pression déterminée, est empêché par le fait qu'un trop fort accroissement de pression, lors iS du rinçage à contre-courant, provoque également une destruction du filtre en papier. Lorsque ce filtre n'est pas détruit, des rinçages à contre- courant sont pour le moins déclenchés à intervalles de plus en plus courts par la surpression qui se développe, étant donné que les pores du filtre en papier se bouchent de plus en plus. Ainsi, le dispositif mélangeur pneumatique doit être souvent mis à l'arrêt, puis être remis en fonction après le nettoyage effectué par rinçage à contre-courant. De surcroît, l'obstruction rapide des pores du fil- tre en papier, et la perte de pression croissante sur le filtre qui en résulte, nécessitent un remplacement fréquent de ce filtre. L'invention a pour objet de créer un dispositif mélangeur pneumatique du type précité, qui permette une grande longévité du moyen de filtration et fonctionne avec une faible perte de pression. Conformément à l'invention, pour atteindre cet objet, il est prévu que les groupes de filtration consistent en des filtres à chaussette; et que, au-dessous de chaque buse de rinçage à contre- courant, une buse respective de filtration, munie de deux régions s'évasant mutuellement opposées, soit fixée à la plaque perforée coa- xialement au filtre à chaussette considéré et s'engage dans ce filtre à chaussette. La combinaison de la buse de rinçage par contre-courant (introduisant éventuellement par pulsions du gaz de rinçage sous forte pression dans la buse de filtration) et de la buse de filtration qui accélère progressivement le gaz de rinçage évacué dans sa région se rétrécissant pour convertir ensuite, dans son ajutage s'évasant, la vitesse de ce gaz de rinçage en une pression permettant de nettoyer à contre-courant les chaussettes des filtres, autorise un guidage de l'air mieux concentré au cours du rinçage à contre-courant et, en fin de compte, une meilleure répartition de pression dans le filtre à chaussette. De la sorte, la fixation du filtre à chaussette à son extrémité supérieure est soulagée, et l'on évite une détérioration du moyen de filtration résultant d'une répartition irrégulière de la pression, en particulier lors de la contrainte alternative provo- quée par un flux pulsé de gaz de rinçage à contre-courant. La répar- tition de pression améliorée dans le filtre à chaussette garantit un nettoyage uniforme et intense du matériau de filtration. Du fait que les groupes de filtration consistent en des filtres à chaus- sette présentant une surface cylindrique sensiblement lisse, il s'opère principalement une filtration superficielle,d'o il résulte que le matériau de filtration peut être nettoyé à contre-courant d'une manière particulièrement aisée. Le nettoyage amélioré des filtres à chaussette et le fait qu'on évite une détérioration mécani- que permettent d'atteindre un accroissement notable de la longévité du moyen de filtration. Un perfectionnement avantageux consiste en ce que les buses de rinçage à contre-courant présentent deux régions s'évasant mutuel- lement opposées, et sont installées à distance axiale des buses de filtration. De la sorte, le gaz de rinçage sortant des buses de rin- çage à contre-courant est déjà focalisé, si bien que la buse de rinçage à contre-courant peut être espacée, de l'orifice des buses de filtration, d'une distance grâce à laquelle la buse de filtration peut être pourvue d'une partie supérieure cylindrique à laquelle les filtres à chaussette peuvent être fixés d'une manière simple. Un exemple de réalisation préférentiel de l'invention est carac- térisé par le fait que les buses de filtration consistent en des buses de Venturi, dont la région s'évasant progressivement est orientée en direction des buses de rinçage à contre-courant. Cette région des buses s'évasant graduellement est parcourue à contre-courant par le gaz de rinçage, si bien que ce gaz de rinçage est de plus en plus accéléré. Le court tronçon d'admission de la buse de Venturi, provoquant un brusque élargissement de la section d'écoulement dans la direc- tion de circulation du gaz de rinçage, imprime à ce gaz de rinçage un fort mouvement tourbillonnaire assorti concomitamment d'une forte réduction de la vitesse et d'un fort accroissement de la pression. Il en résulte un nettoyage à contre-courant particulièrement intense du moyen de filtration, par le gaz de rinçage à contre-courant. Lors de l'exploitation des filtres, le gaz de mélange traverse les buses de Venturi dans le sens inverse. Ces buses de venturi offrent alors l'avantage d'occasionner une faible perte de pression. Un perfectionnement avantageux de l'invention prévoit de fixer, à la plaque perforée, un chassis externe d'appui ou de support des filtres à chaussette, qui est suspendu à ladite plaque perforée et ceinture les extrémités inférieures des filtres à chaussette. Un mou- vement tourbillonnaire est imprimé à la matière en vrac devant être mélangée sous une pression tourbillonnaire élevée de 8 bars à 13 bars, par plusieurs saccades d'impulsions du gaz de mélange. Il en résulte qu'une forte sollicitation mécanique est imposée aux filtres à chaussette suspendus à la plaque perforée, à cause de leur grande surface exposée à l'écoulement tourbillonnaire. Le châssis externe de support des filtres à chaussette permet avantageusement de garantir que ces filtres conservent sensiblement leur position en suspension verticale,aussi bien lors du nettoyage par un flux pulsé de gaz de rinçage que lors du mélange avec un flux pulsé rotatoire de gaz de mélange, ce qui permet en particulier d'éviter des dété- riorations mécaniques du moyen de filtration, et d'accroître consi- dérablement la longévité du filtre à chaussette. Il est de préférence prévu que le châssis de support consiste, à son extrémité inférieure emprisonnant les extrémités des filtres à chaussette, en plusieurs bagues situées dans un plan et reliées rigidement les unes aux autres. L'on obtient de la sorte que, d'une part, chaque filtre à chaussette individuel soit à proprement parler maintenu à distance des filtres à chaussette voisins et que, d'autre part, une plus grande robustesse soit conférée au chassis de support proprement dit, à cause des bagues assujetties les unes aux autres. En particulier, les forces de l'écoulement tourbillonnaire agissant sur ce chassis de support, qui s'exercent sur des régions radiales opposées du groupe comprenant les filtres à chaussette, se compensent mutuellement. Les filtres à chaussette,occupant des positions sta- bles dans leurs supports, ne peuvent plus accomplir qu'un faible mou- vement pivotant, ce qui diminue fortement l'éventualité d'une dété- rioration mécanique du filtre à chaussette. S Un exemple de réalisation préférentiel de l'invention comporte un matériau de filtration en un tissu de polyester ou en un tissu de polyamide de coton. Ces matériaux de filtration permettent une grande longévité et une faible perte de pression sur le filtre. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur les- quels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif pneumatique mélangeur muni de buses de Venturi logées dans des filtres à chaussette; la figure 2 est une vue fragmentaire à échelle agrandie et avec arrachements, correspondant à la figure 1 et montrant l'agencement mutuel de la buse de rinçage à contre-courant et de la buse de fil- tration; les figures 3a à 3c montrent par trois représentations la buse de rinçage à contre-courant; la figure 4 est une perspective du chassis de support; et la figure 5 est une perspective par-dessous de ce chassis de support. Le dispositif mélangeur pneumatique consiste en un réservoir cylindrique i dressé à la verticale et muni d'un fond tronconique d'éva- cuation 2. La zone inférieure extrême de ce fond 2 loge tune couronne de buses 3, ainsi que les conduits d'admission et les organes d'isole- ment associés au gaz de mélange. Ce gaz de mélange est délivré aux buses 3 par l'intermédiaire d'une pompe 4 et d'un réservoir de pression S. La partie supérieure du réselwci.r cylindrique 1 est obturée par un couvercle amovible 6 du mélangeur. Ce couvercle 6 possède untm ou plusieurs conduits ou orifices d'admission 7 dont l'obturation est actionnée pneunatiquement et par l'inte-.Idiaire desquels nm gaz de rinçage sous pression, destiné à un groupe de filtration 8, peut eêtre introduit dans la partie supérieure du réservoir cylindrique 1. En outre, un manchon 9 de sortie d'air, situé coaxialement au réservoir 1, fait saillie vers l'extérieur au-delà du couvercle 6. 6 256 1943 Dans le plan d'appui du couvercle 6 du mélangeur, le réservoir 1 présente une plaque perforée 10 comptant un nombre total de dix-neuf perforations 11 qui sont agencées symétriquement à distance les unes des autres et selon une configuration hexagonale, un côté de cet hexagone étant formé par trois perforations 11 situées sur une ligne, et les diagonales passant par les coins étant formées par cinq perfo- rations 11 regroupées sur une ligne. Dans le réservoir 1, la plaque perforée 10 sépare hermétiquement une zone inférieure de mélange 12 d'une zone supérieure 13 des gaz purifiés, sous-jacente au couvercle 6. Une buse de Venturi 14, engagée dans chacune des perforations 11 de la plaque 10 et suspendue dans la zone de mélange 12 à partir de la zone 13 des gaz purifiés, est fixée à la face supérieure de la- dite plaque perforée 10. A cette fin, la buse 14 comporte à l'une de ses extrémités une collerette 15 percée en tout de huit trous uni- forcément répartis à sa périphérie, grâce auxquels ladite buse 14 peut être assujettie par vissage à la plaque perforée 10. Une garni- ture annulaire d'étanchement 16 est interposée entre la plaque perforée et la collerette 15 de la buse 14. A l'extrémité de cette buse 14 tournée à l'opposé de la collerette 15, se trouve une région zo20 d'admission 17 tronconique et arrondie, se prolongeant jusqu'à la section la plus étroite de la buse. Apres cette section la plus resser- rée, la buse 14 s'évase progressivement par une région 18 débouchant, par son extrémité, dans une région cylindrique 19 qui s'achève par la collerette 15. La région 19 de la buse, creuse et cylindrique, est munie d'une gorge annulaire externe 20 qui peut recevoir un joint torique d'étan- chement, ou bien dans laquelle peut s'encliqueter une protubérance correspondante du châssis interne 21 d'appui ou de support d'un filtre 22 à chaussette. Dans ce cas, un châssis de support 21 connu en soi est embolté sous la forme d'une carcasse interne sur la région cylindrique 19 de la buse. Il est ensuite possible d'enfiler, sur ce chassis interne 21, un matériau de filtration 34 qui, à l'extrémité supérieure dudit châssis 21 et à la hauteur de ladite région 19 cy- lindrique et creuse, est serré fermement contre cette région cylin- drique 19 à l'aide d'un collier de serrage 33, conjointement audit châssis 21. Coaxialement aux buses 14 de Venturi et à distance axiale vers le haut, la zone 13 des gaz purifiés renferme des raccords respectifs 23 à gaz de rinçage, dépassant de conduites de pression 24 qui s'éten- dent horizontalement et communiquent avec l'orifice d'admission 7. Les raccords 23 présentent, à chacune de leurs extrémités, une buse 25 de rinçage à contre-courant qui est vissée dans le raccord 23 et comprend deux régions évasées 26 et 27 mutuellement opposées, ainsi qu'un canal rectiligne 28 intercalé entre ces régions. Dans la zone centrale de sa surface circonférentielle, la buse 25 de rinçage à contre-courant comporte un collet annulaire 29 jusqu'auquel s'étend un filetage externe 30 partant d'une extrémité de ladite buse 25. Le filetage externe 30 de la buse 25 sert à visser cette buse 25 dans un filetage interne correspondant 31 ménagé dans le raccord 23 à gaz de rinçage. Du côté de la buse 25 tourné à l'opposé du filetage exter- ne 30, deux méplats 32 mutuellement parallèles sont élaborés par fraisage sur des côtés opposés dans l'enveloppe externe de la buse de rinçage à contre-courant, pour permettre l'insertion par vissa- ge de cette buse à l'aide d'une clé à fourche. Outre les buses 14 de Venturi, un châssis externe 35 d'appui ou de support est également fixé à la plaque perforée 10, par l'inter- médiaire d'un nombre total de trois tiges 36 suspendues au bord externe des groupes de filtration 8, parallèlement aux filtres 22 à chaussette. Un nombre total de dix-neuf bagues 37 correspondant aux dix-neuf filtres 22, reliées rigidement les unes aux autres par exemple par soudage, sont disposées dans un plan à l'extrémité infé- rieure des trois tiges de support 36. L'agencement des bagues 37 correspond à l'agencement des perforations 11 dans la plaque 10, ces perforations et lesdites bagues 37 étant concentriques. De préférence, les trois tiges 36 sont espacées mutuellement de la même distance à trois coins de l'hexagone formé par les bagues 37, et sont assujetties à ces bagues. Les tiges 36 sont par ailleurs plus courtes que les filtres 22, si bien que chaque bague individuelle 37 ceinture un filtre 22 respectif à son extrnémité inférieure. Dans ce cas, chaque filtre 22 à chaussette est maintenu à une distance unitaire déterminée des filtres à chaussette voisins. ILes bagues 37 consistent en un matériau de section ronde, si bien que les matériaux de filtration 34 tendus sur les châssis internes de support 21 ne peuvent pas être endommagés, même lorsque de forts tourbillons sont engendrés dans la :2561943 zone de mélange 12. Pour remplacer le matériau de filtration 34, il suffit de desserrer le collier 33 au-dessous de la plaque perforée , à la hauteur de la région cylindrique 19 de la buse. Le châssis externe de support 35 peut alors demeurer monté sur ladite plaque 10. Le matériau de filtration consiste de préférence en un tissu de polyester ou en un tissu en polyamide de coton, respectivement. Ces tissus présentent une grande résistance à la déchirure et garantis- sent une perte de pression modeste sur le filtre, par suite d'une faible résistance à l'écoulement traversant. Le dispositif décrit sert à mélanger et à homogénéiser une matière en vrac à grains fins (par exemple une poudre), notamment en présence de granulométries différentes ou de substances pulvérulentes diffé- rentes. Pour mélanger les matières en vrac, ces dernières sont déversées dans le réservoir par l'intermédiaire d'obturations corres- pondantes d'admission (non représentées) actionnées pneumatiquement. En fonction du pouvoir de rétention des gaz par la matière en vrac, la zone de mélange 12 peut être emplie environ jusqu'à 60 %/70 %. Après cet emplissage, le processus de mélange est déclenché par une commande électropneumatique fonctionnant automatiquement. Le gaz de mélange, comprimé et accumulé dans le réservoir de pression 5, par- vient alors dans la zone de mélange 12 du réservoir I en passant par un dispositif d'isolement (tel qu'un robinet à boisseau sphérique) et par plusieurs buses 3. La turbulence d'écoulement nécessaire au mélange est obtenue en insufflant par saccades le gaz de mélange par l'intermédiaire des buses 3, en provoquant sur l'enveloppe externe du réservoir 1 la génération d'un tourbillon ascendant spiroidalement (c'est-à-dire d'un jaillissement tourbillonnaire) et, dans la partie interne, d'un tourbillon descendant dans le sens opposé (c'est-à- dire d'une dépression tourbillonnaire). Le mélange intime repose par conséquent sur un brassage intégral et brusque de tout le contenu du mélangeur par les jets de gaz de mélange projetés par impulsions. En présence d'une matière en vrac à granulométrie fine, le gaz de mélange détendu dans le réservoir 1 (mis à part une faible pression résiduelle) s'échappe vers l'extérieur par l'intermédiaire des grou- pes de filtration 8 et du manchon 9. Le filtre 22 à chaussette est alors parcouru de part en part de l'extérieur vers l'intérieur, ce qui fait que la matière en vrac se sépare sur la surface externe cylindrique et lisse du moyen de filtration. Après avoir traversé le moyen de filtration, le flux gazeux gagne, par l'intermédiaire de la buse de Venturi 14, la zone 13 des gaz purifies dont il peut s'échap- per en empruntant le manchon 9. Au cours de la filtration, de très fines particules de la matière en vrac se déposent dans les pores du moyen de filtration, ce qui fait augmenter la chute de pression sur ce moyen de filtration. Lorsque cette baisse de pression atteint une valeur limite déterminée, il est nécessaire d'amorcer un processus de rinçage à contre-courant en vue de rétablir la pelrméabilité du moyen de filtration. A cet effet, le processus de mélange est tout d'abord interrompu et le flux de gaz de mélange est arrêté. Ensuite, par l'intermédiaire de l'ori- fice d'admission 7, on introduit par saccades un gaz de rinçage à contrecourant, qui sort par les buses 25 des raccords 23 après avoir parcouru les conduites de pression 24, et est insufflé dans la buse de Venturi 14 en étant étroitement focalisé. Cette buse 14 accélère le flux de gaz de rinçage jusqu'à la zone la plus étroite de sa section, après quoi il s'opère une transformation de la vitesse en pression grâce à luni élargissemonit de la section de ladite buse, si bien que les filtres à chaussette peuvent être soumis à un nettoyage à contre-courant par inTuisions de forte pression, au cours duquel les pores de ces filtres sont décrassés pneumatiquement. L'étroite concentration du flux de rnçage à contre-courant provoque tune répartition uniforme de la pression à l'intérieur du filtre 22 à chaussette. Grâce au nettoyage des ilitres 22 optimalisé à l'aide des buses 25 de rinçage à contre-courant et des buses de filtration 14, et grâce à l'utilisation de matériaux filtrants consistant respec- tivement en wu polyamide de coton ou en tum polyester, la pression peut être réduite jusqu'à 0,05 bar -'das le dispositif mélangeur au cours du processus de mélange, sans pour autant modifier le débit volunique du gaz de mélange. Le matériau dc filtration, d'une épais- seur de 2 min, possède alors des pores dont!a taille moyenne est de 1;nn, et le volume des pore. de ce matériau représente 83 %. I] va de soi que de non.breutises modifications peuvent être appor- tées au dispositif décrit et représenté, sans sortit du cadre de 1 ' invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pneumatique pour mélanger des matières en vrac, comportant un réservoir cylindrique qui présente, dans sa partie su- périeure, une plaque perforée dont les perforations sont concentriques à des groupes cylindriquesde filtration fixés à la plaque perforée S dont ils dépassent vers le bas, ledit réservoir possédant, au-dessus de la plaque perforée, plusieurs buses de rinçage à contre-courant qui sont raccordées à des conduites de gaz comprimé, débouchent coaxialement dans les ouvertures desdits groupes de filtration et par l'intermédiaire desquelles de l'air de rinçage à contre-courant peut être introduit dans ces groupes de filtration, dispositif caractérisé par le fait que les groupes de filtration (8) consistent en des filtres (22) à chaussette; et par le fait que, au-dessous de chaque buse (25) de rinçage à contre-courant, une buse respective de filtra- tion (14), munie de deux régions (17, 18) s'évasant et mutuellement opposées, est fixée à la plaque perforée (10) coaxialement au filtre (22) à chaussette considéré et s'engage dans ce filtre (22) à chaussette. 2. Dispositif mélangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les buses (25) de rinçage à contre-courant présentent deux régions (26, 27) s'évasant et mutuellement opposées, et sont installées à distance axiale des buses de filtration (14). 3. Dispositif mélangeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les buses de filtration (14) consistent en des buses de Venturi, dont la région (18) s'évasant graduellement est orientée en direction des buses (25) de rinçage à contre-courant. 4. Dispositif mélangeur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un chassis externe (35) d'appui ou de support des filtres (22) à chaussette, fixé à la plaque perforée (10), est suspendu à cette plaque perforée (10) et entoure les extrémités inférieures desdits filtres (22) à chaussette. 5. Dispositif mélangeur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le châssis de support (35) consiste, à son extrémité inférieure emprisonnant les extrémités des filtres à chaussette, en plusieurs bagues (37) situées dans un plan et reliées rigidement les unes aux autres. 6. Dispositif mélangeur selon l'une quelconque des revendications *11 1 à 5, caractérisé par le fait que le matériau de filtration (34) du filtre (22) à chaussette consiste en un tissu de polyester ou en un tissu en polyamide de coton.