Brevet FR2567234A1 — publié le 19860110

L'invention a pour objet une vanne dont le rôle est de diriger sélectivement dans une direction déter- minée, choisie entre deux directions différentes au moins, et à un débit contrôlé, un flux de matière fluidisable qui parvient à cette vanne par une canalisation d'arrivée. La vanne de l'invention est particulièrement apte à recevoir par la canalisation d'arrivée une matière finement divisée provenant d'un premier appareil de traitement, à un débit continu qui est constant, en général, mais qui peut aussi être variable. La vanne de l'invention peut également recevoir par intermittence des volumes de matière fragmentée fluidisable qu'elle peut répartir vers des directions différentes. Une vanne conforme à l'invention comprend un compartiment principal, de préférence allongé en sens vertical, ayant une paroi latérale et un fond comprenant un moyen de fluidisation capable de mettre à l'état flui- disé un volume de matière fluidisable susceptible d'occuper un volume atteignant en sens vertical un niveau dit niveau supérieur. Une conduite d'arrivée de matière flui- disable aboutit à ce compartiment principal et une conduite de trop plein, située au plus haut au niveau supérieur, s'étend extérieurement à partir de la paroi latérale pour diriger la matière vers une première direction. Au moins un passage de communication est ménagé dans la paroi latérale entre le niveau du moyen de fluidisation et le niveau de la conduite de trop plein; en outre au moins un deuxième compartiment auxiliaire est installé à côté du compartiment principal; ce compartiment auxiliaire a une paroi latérale et un fond comprenant un moyen de fluidisa- tion; un passage de communication est ménagé dans cette paroi latérale et il est raccordé au passage de communi- cation du compartiment principal. Le moyen de fluidisation de ce compartiment auxiliaire est capable de fluidiser de la matière fluidisable venant du compartiment principal à un volume atteignant un niveau déterminé et la paroi latérale est pourvue au plus haut à ce niveau déterminé d'une conduite de trop plein dirigeant la matière vers une seconde direction. Cette conduite se trouve en pratique entre le niveau du passage de communication entre les compartiments et le niveau de la conduite de trop plein du compartiment principal. De préférence, les conduites de trop plein sont inclinées vers le bas à partir de la paroi latérale de sorte que la matière fluidisée qui les atteint descend par gravité. En général, les moyens de fluidisation de tous les compartiments sont situés dans un même plan hori- zontal, et les passages de communication entre le comparti- ment principal et les compartiments auxiliaires sont situés à un même niveau intermédiaire entre celui des moyens de fluidisation et celui de la conduite de trop plein du compartiment principal. Cependant, cette disposition relative n'est pas obligatoire. On peut concevoir que le moyen de fluidisa- tion du ou des compartiments auxiliaires ou de certains d'entre eux se trouve à un niveau différent de celui du moyen de fluidisation du compartiment principal. De préférence, la conduite d'arrivée de la matière fluidisable dans le compartiment principal pénètre dans celui-ci par son sommet et descend intérieurement à ce compartiment pour s'arrêter et s'ouvrir par un orifice situé à un niveau supérieur à celui du moyen de fluidisa- tion. De façon avantageuse, la partie extrême inférieure de cette conduite d'arrivée plonge constamment dans le volume de matière fluidisable, de sorte que l'on obtient ainsi un isolement pneumatique entre le premier appareil de trai- tement d'o provient la matière fluidisable et les appareils secondaires o cette matière est dirigée à sa sortie de la vanne à partir du ou des compartiments. 256723-t Dans le cas o on ne cherche pas cet effet d'isolement pneumatique, il n'est pas nécessaire que la conduite d'arrivée descende du haut vers le bas dans le compartiment principal; la matière peut être véhiculée jusqu'à ce dernier et y être introduite par tout moyen approprié. De préférence, la conduite d'arrivée de la matière fluidisable débouche dans,le compartiment principal en- dessous du niveau du passage de communication quand on sou- haite favoriser le mélange des solides dans le compartiment principal. On donnera maintenant, sans intention limi- tative et sans exclure aucune variante, une description de deux variantes de réalisation. On se reportera au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue générale schématique d'une vanne conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue générale schématique d'une vanne conforme à l'invention, utilisée en combinaison avec un échangeur de chaleur à lit fluidisé. En se reportant d'abord à la figure 1, on voit un compartiment principal 1, allongé en sens vertical, qui est généralement un compartiment central, ayant une paroi latérale 2 et un fond 3. Ce dernier est constitué ici par une grille de fluidisation à travers laquelle passe du gaz de fluidisation arrivant par un tube 4 de gaz de fluidisation. Tout autre moyen de fluidisation, par exemple un faisceau de tubes perforés pour la sortie du gaz de fluidisation, pourrait être utilisé. A ce compartiment principal 1 aboutit une canalisation d'arrivée 5 qui descend à l'intérieur pour se terminer par un orifice 6 au-dessus du fond 3. Par cette canalisation 5, de la matière en particules convenables pour être fluidisées, arrive dans le compartiment principal 1. La partie extrême inférieure 5A de la canalisation d'arrivée 5 plonge dans le volume de matière fluidisable jusqu'à un niveau inférieur au niveau 7. A l'état fluidisé, cette matière occupe un volume qui atteint un niveau supérieur 8. A ce niveau, une conduite de trop plein 9 s'étend à partir de la paroi latérale 2 et descend obliquement vers le bas pour constituer une première sortie de la vanne. Au moins un compartiment auxiliaire 10 est disposé à proximité du compartiment principal 1; de préfé- rence, il lui est accolé par sa paroi latérale 11. Il est allongé aussi en sens vertical et il a un fond 12 constitué par une grille de fluidisation, ou par un moyen équivalent, alimentée en gaz de fluidisation par un tube 13. Un passage de communication 14 est ménagé dans les parois latérales accolées 2 et 11, à un niveau intermédiaire entre le niveau de la conduite de trop plein 9 du compartiment principal 1 et le niveau des grilles de fluidisation 3 et 12 qui sont, dans cet exemple, dans un même plan horizontal. Quand les compartiments principal 1 et auxiliaire 10 sont accolés, le passage de communication 14 est réduit à une ouverture commune. Les mêmes compartiments 1 et 10 pourraient être espacés et le passage comprendrait alors une gaine reliant les deux ouvertures ménagées dans les parois latérales 2 et 11. L'espacement de ces dernières est limité à une valeur faible comme il apparaîtra plus loin. A partir de la paroi latérale 11 du comparti- ment auxiliaire 10 s'étend obliquement vers le bas une conduite de trop plein 15 qui constitue une seconde sortie de la vanne. Cette conduite 15 est située à un niveau quel- conque choisi à partir du niveau du passage de communication 14 jusqu'au niveau de la conduite de trop plein 9 du compar- timent principal 1. Bien entendu, elle se trouve à un niveau qui est, au plus haut,celui que peut atteindre la matière fluidisée dans le compartiment auxiliaire 10. La figure 1 ne montre qu'un seul compartiment auxiliaire 10. Il peut en exister plusieurs disposés autour du compartiment principal 1, chacun ayant un passage de com- munication avec ce dernier. Les conduites de trop plein des compartiments auxiliaires peuvent se trouver dans un même plan horizontal, mais ce n'est pas obligatoire; dans chaque compartiment auxiliaire 10, le tube de trop plein 15 est placé au-dessus du niveau du passage de communica- tion 14 de ce même compartiment auxiliaire en un point quel- conque qui peut atteindre le niveau de la conduite de trop plein 9 du compartiment principal 1. Les passages de commu- nication 14 sont eux-mêmes de préférence dans un même plan horizontal, mais, en fait; il suffit que chaque passage de communication 14 se trouve à un niveau quelconque entre celui des moyens de fluidisation 3, 12 et celui de la conduite de trop plein 9 du compartiment principal 1. La vanne de l'invention fonctionne de la façon suivante. Quand le compartiment principal 1 contient de la matière fluidisable et que celle-ci est mise à l'état fluidisé, son niveau atteint le niveau supérieur 8 et ren- contre la conduite de trop plein 9 par lequel elle s'écoule. Si la matière provient par la conduite d'arrivée d'un premier appareil o règne une pression P1 supérieure à la pression P2 qui règne dans un second appareil o aboutit la conduite de trop plein 9, il est souhaitable que le tube d'arrivée 5 plonge en permanence dans la matière fluidisable sur une hauteur H telle que P1 - P2 = d g H, d étant la densité de cette matière à l'état fluidisé. Ainsi, on réalise un isole- ment pneumatique entre les deux appareils. En l'absence de mise en fluidisation du ou des compartiments 10, la matière ne fait que traverser le compartiment 1 en venant de la conduite d'arrivée 5 et en débordant par la conduite de trop plein 9. Le ou les compartiments auxiliaires 10 contiennent alors de la matière à l'état dense qui obture les passages de communication 14. Si nécessaire, on peut prévoir des chicanes dans ces passages pour empêcher que le gaz de fluidisation du compartiment principal 1 pénètre dans les compartiments auxiliaires 10. L'espacement des compartiments, déjà envisagé plus haut, a un effet analogue à celui des chicanes. Quand le moyen de fluidisation 12 d'un compar- timent auxiliaire 10 est mis en service, la matière conte- nue dans ce dernier atteint la conduite de trop plein 15 par lequel elle s'écoule et elle est remplacée par de la matière qui provient du compartiment principal 1. Le niveau s'établit dans les deux compartiments 1 et 10 en service au niveau de la conduite de trop plein 15 qui est la plus basse. La matière s'écoule alors dans la direction de cette dernière. Dans le cas o la ou les conduites de trop plein 15 des compartiments auxiliaires 10 seraient au même niveau. que la conduite de trop plein 9 du compartiment principal, la vanne permettrait de réaliser à volonté des écoulements égaux ou différents de matière fluidisable dans des directions différentes, sans moyen mécanique agissant sur cette matière, à condition qu'un débit suffi- sant arrive par la conduite d'arrivée 5, ce qui peut s'obte- nir, entre autres, par l'emploi de plusieurs conduites d'arrivée 5 aboutissant au compartiment principal 1. L'alimentation convenable en matière fluidi- sée des compartiments auxiliaires à partir du comparti- ment principal, à travers les passages de communication 14, impose à l'espacement que l'on peut prévoir entre les compar- timents une limite que l'expérience montre facilement; l'emploi de compartiments accolés ayant avec le compartiment principal une paroi commune dans laquelle sont pratiqués les passages de communication, est la disposition préférée. Il existe généralement plusieurs comparti- ments auxiliaires 10 de sorte qu'en les mettant en service sélectivement on dirige la matière sélectivement dans l'une quelconque des directions de leurs conduites de trop plein respectives, sans utiliser aucun moyen mécanique mobile en contact avec la matière fluidisée. On peut aussi remplir le compartiment central 1 par intermittence, à l'aide charges séparées, par la conduite d'arrivée 1 ou par plusieurs conduites d'arrivée distinctes, éventuellement on mélange ces charges de manière homogène par fluidisation à l'intérieur du comparti- ment principal 1, puis on les envoie en totalité ou par fractions dans une ou plusieurs directions en mettant en service sélectivement les compartiments auxiliaires convenables. De cette façon, la vanne de l'invention permet d'alimenter séquentiellement plusieurs appareils de réception à l'aide d'une matière provenant d'un silo de stockage ou d'un réacteur, tout en réalisant l'isolement pneu- matique de ce dernier, vis-à-vis des appareils récepteurs. La vanne de l'invention s'utilise aussi avantageusement dans un circuit de circulation ou de recir- culation d'une matière fluidisée, soit pour en extraire, soit pour y ajouter périodiquement un volume déterminé de matière. La figure 2 se rapporte à une variante de réalisation pour la description de laquelle on utilisera les mêmes références numériques affectées de l'indice' Le compartiment principal 1', représenté en trait interrompu, est entouré par un compartiment auxiliaire ' qui a donc un volume utile annulaire 16 autour du compartiment principal 1'. Les deux compartiments 1' et ' ont une paroi supérieure tronconique qui se termine à sa rencontre avec la conduite d'arrivée 5', l'ensemble ayant une disposition générale concentrique. A leur partie inférieure, les deux compartiments 1' et 10' se terminent par un même fond constitué par une même grille de fluidi- sation mais dans laquelle on distingue une partie centrale 3' avec son tube 4' de gaz de fluidisation pour le compar- timent auxiliaire 10'. Dans la paroi latérale 2' du compartiment central sont prévus, d'une part un passage de communication 14' qui s'ouvre dans les deux compartiments 1' et 10', d'autre part le départ de la conduite de trop plein 9' - qui traverse radialement le compartiment auxiliaire 10'. Ce dernier est muni aussi de sa conduite de trop plein 15'. Le compartiment auxiliaire 10' a un diamètre beaucoup plus grand que celui du compartiment principal 1'; il contient dans son volume annulaire 16 des faisceaux tubulaires 17 d'un échangeur de chaleur. Pendant le fonc- tionnement, ces faisceaux 17 sont totalement noyes dans la matière fluidisée du fait qu'ils sont disposés en-dessous du niveau de la conduite de trop plein 15'. Pendant le fonctionnement du compartiment principal 1' seul, la matière ne fait que le parcourir pour en sortir par sa conduite de trop plein 9'. Quand on met en service le compartiment auxiliaire 10' la matière fluidi- sée y entre par le passage de communication 14' et en sort par la conduite de trop plein 15'. Un échange de chaleur s'établit alors entre cette matière fluidisée et le fluide - que l'on peut faire circuler dans les faisceaux tubulaires 17. De préférence, la grille de fluidisation 13' est du type connu à mise en service modulée, ce qui permet de régler l'échange de chaleur qui se produit. La conduite d'arrivée 5' descend à l'intérieur du compartiment principal 1' pour réaliser la garde hydrau- lique expliquée plus haut. Dans cette seconde variante, la disposition concentrique des compartiments peut être rempla- cée par une autre disposition si on le souhaite et les faisceaux 17 peuvent être constitués selon toute configuration désirée. Les compartiments peuvent être fermés complè- tement à leur partie supérieure, sauf pour l'entrée de la conduite d'arrivée 5 de la matière fluidisable, le gaz de fluidisation s'échap- pant par les conduites de trop plein. REVENDICATIONS 1. Vanne de répartition sélective entre deux sorties distinctes au moins d'un débit de matière fluidi- sable venant par une canalisation d'arrivée (5), caracté- risée en ce qu'elle comprend: - un compartiment principal (1) ayant une paroi laté- rale (2) et un fond à moyen de fluidisation (3) capable de fluidiser ladite matière fluidisable jusqu'à un niveau supérieur (8), cette paroi latérale (2) étant munie d'une conduite de trop plein (9) située au niveau supérieur (8), - au moins un compartiment auxiliaire (10) voisin du compartiment principal (1) ayant une paroi latérale (11) et un fond à moyen de fluidisation (12) capable de fluidiser ladite matière fluidisable jusqu'à un niveau déterminé, cette paroi latérale (11) étant munie d'une conduite de trop plein (15) située à un niveau au plus égal au niveau de la conduite de trop plein (9) du compartiment princi- pal (1), tandis qu'un passage de communication (14) est établi entre le compartiment principal (1) et le ou chaque compar- timent auxiliaire (10) à travers leurs parois latérales (2,11) respectives, à un niveau intermédiaire entre. d'une part le niveau du moyen de fluidisation (3, 12) le plus haut du compartiment principal (1) et du compartiment auxiliaire (10) considéré et, d'autre part le niveau de la conduite de trop plein (15) de ce même compartiment auxi- liaire (10). 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs compartiments auxiliaires (10) sont disposés autour d'un compartiment principal (1) et sont réunis chacun individuellement à ce dernier par un passage de communication respectif. 3. Vanne selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 2, caractérisée en ce que les fonds à moyen de fluidisation de tous les compartiments (1, 10) sont situés lu dans un même plan horizontal. 4. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la canalisation d'arrivée (5) pénètre à l'inté- rieur du compartiment principal (1) et se termine par une partie extrême inférieure (5A) qui plonge du haut vers le bas dans la matière fluidisée sur une hauteur (H) suffisante à assurer un isolement pneumatique entre cette canalisation d'arrivée (5) et la conduite de trop plein (9). 5. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compartiment principal (1) est équipé de plusieurs canalisations d'arrivée (5). 6. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ou les compartiments auxiliaires (10) sont accolés au compartiment principal (1) avec une paroi com- mune et les passages de communication (14) sont des ouver- tures ménagées dans ladite paroi commune. 7. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ou les compartiments auxiliaires (10) sont espacés du compartiment principal (1) et les passages de communication (14) comprennent une gaine qui réunit des ouvertures ménagées dans les parois respectives du comparti- ment principal (1) et de chacun des compartiments auxiliaires (10). 8. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul compartiment auxiliaire (10') qui entoure le compartiment principal (1') et qui contient dans son volume annulaire au moins un faisceau tubulaire (17) d'un échangeur de chaleur. 9. Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que le compartiment auxiliaire (10') et le comparti- ment principal (1') sont disposés concentriquement à la canalisation d'arrivée (5') de la matière fluidisable.