Brevet FR2574769A1 — publié le 19860620

L'invention concerne un sas à roue cellulaire pour matières granulaires en vrac, se composant d'un carter cylindrique conte- nant la roue cellulaire et muni d'un puits d'alimentation dont la section d'entrée, balayée par les palettes de la roue cellu- laire, est limitée par une garniture à surface oblique qui recouvre la partie de la section du puits d'alimentation qui est balayée en dernier par les palettes en considérant le sens de rotation de la roue cellulaire et se termine en une arête de pré-raclage située à une distance d'un à deux diamètres de grain au-dessus de la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales externes en direction radiale des palettes de la roue cellulaire. Dans les sas à roue cellulaire, on s'efforce d'empocher un excès de remplissage des compartiments individuels de la roue cellulaire, aussi bien à l'arrêt qu'en fonctionnement, car autrement de la matière en vrac se coincerait entre les faces frontales des palettes de la roue cellulaire et le bord du carter qui limite la section d'entrée dans le sens de rotation de la roue cellulaire, ce qui fait que le sas à roue cellulaire ne pourrait pas démarrer lorsqu'il est arrêté ou qu'en cours de fonctionnement, le cisaillement de la matière en vrac au niveau de ladite arête du carter conduirait au développement d'un bruit considérable, à une consommation accrue de puissance d'entraînement, à une usure fortement augmentée des éléments du sas, ainsi que du mécanisme de commande de celui-ci et à une destruction de la structure de la matière en vrac. Afin d'éviter un excès de remplissage à l'arrêt, il est prévu, en règle générale, un organe de fermeture dans l'alimentation du sas. Afin d'éviter un excès de remplissage en cours de fonc- tionnement, on connmat deux possibilités, qui peuvent être également appliquées conjointement. L'une de ces possibilités consiste à placer le puits d'alimentation ou, en tout cas, -la section d'entrée en position excentrée par rapport à la ligne médiane du carter passant par l'arbre de la roue cellulaire, de telle manière qu'avec une division convenable de la roue cellulaire en ses compartiments individuels, l'angle naturel de talus de la matière en vrac fasse que les compartiments ne puissent jamais se remplir qu'en partie. L'autre possibilité, dont il est fait usage dans le cas du sas à roue cellulaire du type connu, défini en préambule, consiste à diminuer la sec- tion d'entrée, par une garniture dans le puits d'alimentation, dans une mesure suffisante pour que dans tous les cas à partir de la vitesse de rotation nominale de la roue cellulaire, la quantité de matière en vrac qui arrive à travers la section d'entrée soit plus petite que le volume du compartiment qui balaie la section d'entrée, c'est-à-dire que, là encore, les compartiments ne sont remplis qu'en partie. L'inconvénient, dans un cas comme dans l'autre, est que le volume de dosage du sas à roue cellulaire n'est pas complètement mis à profit et qu'une commande du dosage par modification de la vitesse de rotation de la roue cellulaire n'est possible que dans une gamme limitée. Par ailleurs, en dépit de l'arête de pré-raclage, les grains de matière en vrac qui s'accumulent inévitablement sur les faces frontales des palettes de la roue cellulaire et dans la région qui les précède dans le sens de rotation sont coincés et cisaillés entre l'arête antérieure de la face frontale de la palette de la roue cellulaire et l'arête du carter immédiatement suivante dans le sens de rotation. Cela entratne non seulement une consommation accrue de puissance d'entraînement, mais produit aussi un bruit de hachage carac- téristique, ainsi qu'une usure accentuée. A cela s'ajoute, dans ce mode de construction, que la garniture n'est efficace que quand le sas marche, c'est-à-dire qu'à l'arrêt, les com- partiments sont remplis à l'excès, ce qui fait que lors de la mise en marche suivante, il peut se produire des difficul- tés de démarrage ou même un blocage du moteur de commande. Pour cette raison, afin de réduire au moins la consommation supplé- mentaire de puissance d'entraînement et le développement de bruit, il a également été proposé déjà que l'arite du carter qui, en considérant le sens de rotation, est balayée en premier par les palettes de la roue cellulaire après le passage de la section d'entrée s'étendent, non Dlus parallèlement aux Dalettes de la roue cellulaire, mais en formant un angle avec celles-ci, de telle manière que les grains de matière en vrac soient cisail- lés, non plus pratiquement en même temps, mais successivement. L'invention a pour but de fournir un sas à roue cellulaire du genre défini en préambule, avec lequel le cisaillement de grains de la matière en vrac entre les arêtes antérieures des faces frontales des palettes de la roue cellulaire et la première arête balayée du carter du sas soit évité, quel que soit l'état de marche. Ce but est atteint d'après l'invention par le fait que l'arête de raclage forme, avec la génératrice de la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales des palet- tes de la roue cellulaire, un angle qui est au moins égal à l'angle de frottement entre la matière en vrac et le matériau du sas, et par le fait qu'il est disposé, dans la section d'en- trée, à la hauteur de l'extrémité de l'arête de raclage, un corps de déplacement dont la largeur est dimensionnée de telle manière que le vide de talus qui se forme au-dessous dans la matière en vrac soit au moins égal au volume de la matière en vrac qui est enlevée au niveau de l'arête de raclage en direc- tion de ce vide de talus. L'idée de base de l'invention consiste donc à faire en sorte que la fraction des grains de matière en vrac qui se *trouve, après le passage de l'arête de pré-raclage, en dehors de la surface d'enveloppe cylindrique dans laquelle sont situées les faces frontales des palettes de la roue cellulaire et pratiquement aussi la surface interne du carter, soit enlevée au moyen de l'arête de raclage et dirigée vers un vide préalablement créé au moyen du corps de déplacement à l'intérieur de cette surface d'enveloppe cylindrique. Par contre, dans le cas des sas à roue cellulaire de l'état actuel de la technique, l'arête de raclage agit toujours aussi comme une arête tran- chante ou de cisaillement, selon ce qui a été décrit ci-dessus. Le sas à roue cellulaire suivant l'invention offre les avantages suivants: - Le sas arrêté est capable de démarrer, même avec une colonne de matière en vrac dans le puits d'alimentation. Il n'y a donc plus besoin d'organes de fermeture placés en amont. - Le volume de remplissage des compartiments de la roue cellu- laire est pratiquement utilisé en totalité. Pour le même débit nominal de passage, on peut donc utiliser un sas plus petit que précédemment. En même temps, le dosage peut être commandé dans une large gamme et avec une précision très élevée par modification de la vitesse de rotation. - Les altérations de la structure granulaire de la matière en vrac sont évitées. - Le puits d'alimentation et le puits de sortie peuvent être disposés coaxialement et symétriquement par rapport à la ligne médiane du carter. Cela rend possible une forme plus simple du carter du sas. Une forme de réalisation particulièrement préférée du sas à roue cellulaire est caractérisée par le fait que l'arête de raclage, vue de dessus, s'étend en forme de V, c'est-à-dire qu'elle est faite de deux segments symétriques par rapport au plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de la roue cellulaire, segments dont chacun débute au niveau d'un couvercle frontal du carter et qui se terminent en une pointe située dans ce plan de symétrie. En particulier dans le cas de fortes différences de pression entre le c8té entrée et le c8té sortie, cette forme de réalisation offre l'avantage d'une faible quantité d'air de fuite, du fait que l'arête de raclage en forme de V occupe, en comparaison de l'arête de-raclage continue, une région angu- laire de la paroi interne du carter qui n'est que de la moitié, ce qui fait qu'un segment augmenté en conséquence de la paroi interne du carter reste disponible en tant que segment étanche. - 'Un premier développement de cette forme de réalisation consiste en ce que la pointe du V de l'arête de raclage est dirigée dans le sens de rotation de la roue cellulaire et en ce que le corps de déplacement est disposé dans la section d'entrée à la hauteur de la pointe du V. Le corps de déplace- ment est donc situé au milieu dans la -section d'entrée et peut 8tre fixé solidement dans cette position, par exemple par soudage. Un autre développement de ladite forme de réalisation pré- férée consiste en ce que la pointe du V de l'argte de raclage est dirigée à l'opposé du sens de rotation de la roue cellulaire et en ce qu'il est disposé un corps de déplacement sur chaque couvercle frontal du carter, dans la section d'entrée de celui- ci. Avec ce développement, contrairement au précédent, les grains de matière en vrac sont chassés, non pas vers le milieu, mais en direction des couvercles frontaux du carter. Par conséquent, deux corps de déplacement sont certes nécessaires, mais le carter peut 8tre fabriqué plus facilement en une seule pièce moulée en fonte. L'arête de pré-raclage peut opportunément s'étendre à peu près parallèlement à l'arête de raclage. Par la mise à profit du rapport des angles de frottement, il se produit alors un glissement vers le bas en soc de charrue du granulé sur l'arête de pré-raclage. De préférence, la surface inférieure du corps de déplace- ment se trouve dans la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales des palettes de la roue cellulaire. La surface inférieure du corps de déplacement suit donc le contour de la paroi interne du carter, ce qui offre non seulement des avantages techniques de fabrication, mais permet aussi de main- tenir aussi petite que possible la largeur du corps de déplace- ment, c'est-à-dire sa dimension parallèle à l'axe de la roue cellulaire. Par ailleurs, il est préférable que la surface supérieure du corps de déplacement soit réalisée en forme de toit, et cela de façon correspondante à l'angle naturel de talus de la matière en vrac. De cette manière, on évite qu'il reste de la matière en vrac sur le corps de déplacement lorsque le sas tourne à vide. Il a été constaté avec surprise que non seulement du cSté entrée, mais aussi - bien que dans une moindre mesure - du côté sortie, des grains de matière en vrac étaient coincés et cisail- lés entre les arêtes antérieures des faces frontales des palet- tes de la roue cellulaire et l'arête suivante du carter du sas. Cet effet s'observe avant tout avec des matières en vrac adhé- rentes et/ou à des vitesses de rotation élevées du sas, en raison du temps de déchargement qui est alors raccourci et de la force centrifuge qui est accrue. Pour cette raison, une autre forme de réalisation consiste en ce que la région de la section de sortie qui est balayée en dernier par les palettes de la roue cellulaire est réalisée sous forme d'argte de raclage, analogue à l'arête de raclage du c8té entrée. Il a été constaté qu'on pouvait ainsi réduire d'un facteur d'environ 10 la fraction de matière en vrac entraînée dans le courant d'air de fuite, c'est-à-dire non déchargée. Un autre développement de l'invention consiste en ce qu'une forure d'air soufflé, pratiquée dans le carter, débouche dans la région de l'extrémité de l'arête de raclage. Au moyen de l'air soufflé ainsi introduit, tout grain de matière en vrac qui glisserait le long de l'arête de raclage jusqu'à l'extrémité de celle-ci et qui devrait y être cisaillé, est soufflé dans le compartiment de la roue cellulaire. Le sas à roue cellulaire suivant l'invention est repré- senté de manière simplifiée sur les dessins schématiques ci- annexés, sous des formes de réalisation choisies à titre d'exemple. La fig. 1 est une vue de dessus du c8té entrée d'une pre- mière forme de réalisation du sas à roue cellulaire. La fig. 2 est une vue en coupe, faite suivant la ligne A-A de la fig. 1. La fig. 3 est une vue de dessus du côté entrée d'une deuxième forme de réalisation du sas à roue cellulaire. La fig. -4 est une vue en coupe, faite suivant la ligne B-B de la fig. 3. La fig. 5 est une vue en coupe, faite suivant la ligne C-C de la fig. 3. La fig. 6 est une vue en coupe, faite suivant la ligne D-D de la fig. 4. La fig. 7 est une vue en perspective du carter du sas à roue cellulaire représenté sur les fig. 3 à 6. La fig. 8 est une vue de dessus du c8té entrée d'une troi- sième forme de réalisation du sas à roue cellulaire. La fig. 9 est une vue de dessus du c8té entrée d'une qua- trième forme de réalisation. Le sas à roue cellulaire représenté sur les fig. 1 et 2 se compose d'un carter 1 essentiellement cylindrique qui est formé d'une seule pièce avec un puits d'entrée 2 et un puits de sortie 3 et qui contient une roue cellulaire 4. Celle-ci comprend un arbre 5 monté à rotation dans les deux couvercles frontaux (non représentés) du carter 1, avec des palettes de roue cellulaire 6. L'arbre 5 peut être entraîné dans le sens de rotation indiqué par la flèche 7. Le carter I comporte au moins une forure 8 pour l'évacuation de l'air de fuite. Le puits d'alimentation 2, dont la bride 9 est munie de forures 10 pour le bridage du sas à roue cellulaire, par exemple à l'orifice de déchargement d'un silo, contient, en tant qufélé- ment formé d'une seule pièce, une garniture 1i qui recouvre la partie de la section du puits d'alimentation qui est balayée en dernier par les palettes de roue cellulaire 6 en considérant le sens de rotation de la roue cellulaire 4. A cet effet, la garniture 11 présente une surface 12 qui s'étend obliquement vers le bas et vers l'intérieur à partir du bord interne du segment correspondant de la bride d'assemblage 9. La surface oblique 12 se termine par l'arête de pré-raclage 13, à environ deux diamètres de grain de la matière granulaire en vrac à transporter par ce sas à roue cellulaire au-dessus de la surface d'enveloppe cylindrique qui contient les faces fron- tales externes en direction radiale 14 des palettes de-roue cellulaire 6 et qui coïncide pratiquement avec la partie cylindrique de la surface interne du carter i. A la suite del'arê- te de pré- raclage 13, le carter 1 comporte un creux 15 se terminant par une arête de raclage 16 qui s'étend sur toute la largeur du carter et qui forme, avec la génératrice de la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales 14 des palettes de roue cellulaire 6, un angle ( qui est au moins égal à l'angle de frottement, déterminé Préalablement par des procédés connus, entre le matière en vrac et le maté- riau du sas. Les grains de matière en vrac qui passent au-dessous de l'arête de préraclage 13 sont dirigés, le long de cette arête de raclage 16, vers un vide de talus du compartiment de la roue cellulaire, délimité par deux palettes de roue cellulaire 6, qui se trouve au-dessous. Pour la création de ce vide de talus, il est disposé dans la section d'entrée, à la hauteur de l'ex- trémité de l'arête de raclage, c'est-à-dire immédiatement à la suite du couvercle frontal inférieur dans le cas présent, un corps de déplacement 17 dont la surface supérieureest inclinée en forme de toit pour éviter les accumulations de matière en vrac, dont la surface inférieure prolonge la paroi interne cylindrique du carter 1 et dont la largeur b est dimensionnée de telle manière que le vide de talus formé soit égal ou, de préférence, un peu supérieur au volume de la quantité de grains de matière en vrac enlevée au niveau de l'arête de raclage 16. Etant donné que, de cette manière, le coinçage et le cisaillement ou l'écrasement de grains de matière en vrac entre les faces frontales 14 des palettes de roue cellulaire 6 et la paroi interne du carter est évité de façon pratiquement complè- te, la section libre d'entrée peut être dimensionnée de telle manière que chaque compartiment de roue cellulaire passant au-dessous de la section d'entrée soit complètement rempli de matière en vrac, jusqu'à la plus grande vitesse de rotation prévue en service. On parvient de la sorte, non seulement à une quantité passée de matière en vrac beaucoup plus élevée en comparaison d'un sas à roue cellulaire de mêmes dimensions du type jusqu'ici connu, mais on obtient une relation très bien reproductible et linéaire sur toute l'étendue d'une large gamme, entre la vitesse de rotation du sas et la quantité passée de matière en vrac, c'est-à-dire que le sas à roue cellulaire peut être utilisé comme organe doseur avec une capacité de dosage réglable sur toute l'étendue d'une large gamme. Il convient aussi de faire remarquer que le sas à roue cellulaire arrêté peut être mis en marche, même avec une colonne de matière en vrac dans le puits d'alimentation 2, car la garniture 11 sec- tionne cette colonne de matière en vrac par son arête de pré- raclage 13 lors du démarrage du sas. Sur les fig. 3 à 7 est représentée une autre forme de réalisation du sas à roue cellulaire qui se différencie de la forme de réalisation des fig. 1 et 2 par le fait qu'avec une construction par ailleurs semblable du carter et de la roue cellulaire, l'arête de raclagel6secompose de deux segments 16a et 16b (voir fig. 3) qui débutent chacun au niveau du couvercle correspondant et se rencontrent dans le plan médian du carter, perpendiculaire à l'arbre 5 de la roue cellulaire 4, ce qui donne un tracé en forme de V sur une vue de dessus. Les grains de matière en vrac qui passent au-dessous de l'arête de pré- raclage 13 sont donc enlevés à partir des deux c8tés vers le milieu par les deux segments 16a, 16b de l'arête de raclage, et c'est la raison pour laquelle le corps de déplacement 17a, dont le c8té supérieur est biseauté symétriquement en forme de toit est disposé dans le puits d'alimentation 2 en position médiane-symétrique au-dessus de la section d'entrée. Les quelques grains de matière en vrac qui s'accumulent dans la région de la pointe de l'arête de raclage 16a, 16b en V et qui, après l'en- trée en intersection de la pointe du V avec la face frontale 14 respective de la palette de roue cellulaire 6 qui passe, ne peuvent plus être chassés dans le vide de talus, sont souf- flés au moyen d'air comprimé dans le vide de talus du comparti- ment immédiatement suivant. L'air comprimé arrive par une forure d'air soufflé 18. Afin d'éviter que des grains de matière en vrac qui ne tombent des compartiments de la roue cellulaire que quand ceux-ci ont déjà balayé presque complètement la section de sortie, ne soient coincés ou cisaillés au niveau de l'arête de carter immédiatement suivante, le carter 1 est également muni, dans la région du puits de sortie 5, d'une arete de raclage formée de deux segments 19a, 19b, de façon analogue à l'arête de raclage du côté entrée. Sur la fig. 4, on ne peut voir que le segment 19a. Il n'y a évidemment pas besoin d'arête de pré-raclage du c8té sortie. La fig. 8 représente une autre forme de réalisation qui ne se différencie de celle qui a été décrite précédemment que par le fait que l'arête de pré-raclage se compose elle aussi de deux segments 13a et 13b qui forment chacun l'angle 4 avec la génératrice de la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales 14 des palettes de roue cellulaire 6 et qui s'étendent donc parallèlement aux segments 16a, 16b de l'arête de raclage. On obtient de cette manière une action en soc de charrue de l'arête de pré-raclage et une section d'en- trée agrandie. La fig. 9 est une vue de dessus du c8té entrée d'une qua- trième forme de réalisation dans laquelle l'arête de raclage est également faite de deux segments 16c et 16d, mais ceux-ci, à la différence de la deuxième et de la troisième formes de réalisation, chassent les grains de matière en vrac passant au-delà de l'arete de pré- raclage, non pas depuis les deux bords ou couvercles frontaux vers le milieu, mais en sens inverse, depuis le milieu vers les deux bords. Dans ce cas, pour la création de deux vides de talus correspondants, deux corps de déplacement 17b, 17c, de largeur réduite en conséquen- ce b1, sont disposés dans la section d'entrée. 1'1 REVENDICATIONS 1. Sas à roue cellulaire pour matières granulaires en vrac, se composant d'un carter cylindrique contenant la roue cellu- laire avec un puits d'alimentation dont la section d'entrée, balayéepar les palettes de la roue cellulaire, est limitée par une garniture présentant une surface oblique qui recouvre la partie de la section du puits d'alimentation qui est balayée en dernier par les palettes en considérant le sens de rotation de la roue cellulaire et se termine en une arete de pré-raclage située à une distance d'un à deux diamètres de grain au-dessus de la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales externes en direction radiale des palettes de la roue cellulaire, arête de pré-raclage qui est suivie d'une arête de raclage formée au niveau de la paroi interne du carter, caractérisé en ce que l'arête de raclage (16) forme, avec la génératrice de la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales (14) des palettes (6) de la roue cellulaire, un angle (0) qui est au moins égal à l'angle de frottement entre la matière en vrac et le matériau du sas, et en ce qu'il est disposé dans la section d'entrée, à la hauteur de l'extré- mité de l'arête de raclage (16), un corps de déplacement (17) dont la largeur (b) est dimensionnée de telle manière que le vide de talus créé au-dessous dans la matière en vrac soit au moins égal au volume de la matière en vrac qui est chassée au niveau de l'arête de-raclage (16) en direction de ce vide de talus. 2. Sas à roue cellulaire selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'arête de raclage, vue de dessus, s'étend en forme dé V, c'est-à-dire qu'elle est faite de deux segments (16a, 16b; 16c, 16d) symétriques par rapport au plan de symé- trie perpendiculaire à l'axe de la roue cellulaire, segments dont chacun débute au niveau d'un couvercle frontal (20a, 20b) du carter (1) et qui se terminent en une pointe située dans ce plan de symétrie. 3. Sas à roue cellulaire selon la revendication 2, caractéri- se en ce que la pointe du V de l'arête de raclage est dirigée dans le sens de rotation (7) de la roue cellulaire (4) et en ce que le corps de déplacement (17a) est disposé dans la section d'entrée à la hauteur de la pointe du V. 4. Sas à roue cellulaire selon la revendication 2, caract6ri- se en ce que la pointe du V de l'arête de raclage est dirigée à l'opposé du sens de rotation (7) de la roue cellulaire (4) et en ce qu'il est disposé un corps de déplacement (17d, 17c) sur chaque couvercle frontal du carter, dans la section d'entrée de celui-ci. 5. Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que l'arête de pré-raclage (15a, 13b) s'étend à peu près parallèlement à l'arSte de raclage (16a, 16b). 6. Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la surface inférieure du corps de déplacement (17, 17a, 17b, 17c) est située dans la surface d'enveloppe cylindrique contenant les faces frontales (14) des palettes (6) de la roue cellulaire. 7. Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que la surface supérieure du corps de déplacement (17, 17a, 17b, 17c) est façonnée en forme de toit. 8. Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendi- cations I à 7, caractérisé en ce que la région de la section de sortie qui est balayée en dernier par les palettes (6) de la roue cellulaire est réalisée sous forme d'arête de raclage (19a) selon la revendication 1 ou 2. 9. Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8, caractérisé en ce qu'une forure d'air soufflé (18), pratiquée dans le carter (1), débouche dans la région de l'extrémité de l'argte de raclage (16, 16a, 16b, 16c, 16d).