Brevet FR2583395A1 — publié le 19861219

La présente invention concerne un sas pour le transport de matières en vrac entre des volumes soumis à des pressions différentes au moyen d'un tube de guidage, de préférence approximativement horizontal, qui comporte sur des côtés différents de son enveloppe une première ouverture aboutissant à un volume à basse pression et une seconde ouverture, espacée axialement de la première et aboutissant à un volume à plus haute pression, ainsi que des tiroirs guidés de façon étanche dans le tube de guidage. Dans de nombreux domaines des industries chimiques et de conditionne- ment, on effectue, pour des raisons thermodynamiques ou économiques, des processus à des pressions qui diffèrent de la pression ambiante. Lorsque les réactifs et les produits de ces processus sont des matières solides poussiéreuses ou granuleuses, il se pose de nombreux problèmes lors de leur entrée ou de leur sortie par rapport aux zones se trouvant à des pressions supérieures ou inférieures. D'une part les propriétés des matières ( par exemple la granulométrie, la condition d'écoulement) doivent être modifiées aussi peu que possible et d'autre part on a tendance à entretenir un transport aussi continu que possible des matières entre les volumes. En outre l'échange gazeux doit être maintenu à une valeur faible. Dans les sas connus, ces conditions ne peuvent pas être remplies ou ne peuvent l'être qu'aux prix de grosses difficultés. En outre les réalisations connues sont soumises à une forte usure sous l'influence des matières en vrac. D'après JP-58 109 330, il est connu un sas pour de la boue, o un tube horizontal de guidage comporte une ouverture débouchant dans un volume à basse pression et, à distance axiale de la première ouverture, une seconde ouver- ture débouchant dans un volume à plus haute pression. Dans le tube de guidage sont guidés de façon étanche deux tiroirs maintenus espacés l'un de l'autre, la boue prove- nant du volume à basse pression étant introduite dans le volume intermédiaire existant entre les tiroirs. Après une translation des tiroirs jusqu'à l'ouverture débouchant dans le volume à haute pression, la boue est injectée par un liquide sous pression dans un récipient sous pression, de sorte qu'avec cet agencement, la structure permettant la décharge de la boue au moyen du liquide sous pression est compliquée et coûteuse, ce qui présente un inconvénient. L'invention a pour but de créer un agencement simple et obturable de sas pour le transport de matières en vrac,et de donner à cet égard la possibilité de réduire les pertes de charge à un minimum et également de réduire la baisse de pression dans le volume placé au plus haut niveau de pression. Pour résoudre ce problème, l'invention consiste dans l'essentiel en ce que dans le tube de guidage est guidée de façon étanche une chambre de sas pouvant se déplacer alternativement et qui comporte des ouvertures qui peuvent être amenées, aux points d'inversion du mouvement alternatif, en coïncidence avec la première et la seconde ouverture du tube de guidage, en ce qu'il est prévu axialement à la suite de la chambre de sas dans le tube de guidage des tiroirs guidés de façon étanche qui passent devant les ouvertures du tube de guidage et en ce que, à l'extrémité du tube de guidage qui est opposée à la première ouverture, un piston est guidé de façon étanche dans le tube de guidage et est entraîné en sens inverse de la chambre de sas. Du fait que la matière en vrac à transporter est enveloppée par la chambre de sas et que la chambre de sas est guidée dans un - mouvement alternatif à l'intérieur du tube de guidage, la matière en vrac n'entre pas ou à peine en contact avec les surfaces de guidage au cours de son transport, et on évite ainsi dans une large mesure une usure des surfaces de guidage. Aussitôt que la chambre de sas a été déplacée axialement, la première ouverture du tube de guidage, après que le remplis- sage de la chambre de sas a été effectué, est obturée par les tiroirs et de la mme façon la seconde ouverture du tube de guidage reste obturée par les tiroirs, jusqu'à ce que l'ouverture correspondante de la chambre de sas soit amenée en coincidence avec cette seconde ouverture du tube de guidage. On évite ainsi une baisse de pression ou une augmentation de pression dans les volumes placés en amont ou en aval,pendant la période o la chambre de sas se déplace d'une position limite jusque dans l'autre position limite. Du fait qu'un piston est guidé de façon étanche dans le tube de guidage à son extrémité opposée à la première ouverture et qu'il est entraîné en sens inverse de la chambre de sas, la pression dans la chambre de sas peut être augmentée additionnellement après le remplissage avec la matière en vrac,et elle peut être ramenée à la pression atmosphérique après la décharge de la matière en vrac. Avantageusement, conformément à l'invention, dans le tube de guidage est guidé un tube comportant la chambre de sas et dans lequel cette chambre de sas est délimitée par des parois transversales et constitue le tiroir. A cet égard, l'agencement conforme à l'invention est avantageusement conçu de telle sorte que le tube à chambre de sas guidé dans le tube de guidage dépasse de la chambre de sas aux deux extrémités d'une distance qui est supérieure à l'entr'axe entre la première et la seconde ouverture du tube de guidage plus le diamètre de ces ouver- tures. De cette façon, les ouvertures du tube de guidage sont maintenues fermées par le tube à chambre de sas et seulement pendant les périodes o les ouvertures de la chambre de sas sont en coïncidence avec les ouvertures du tube de guidage, il est possible d'avoir un équilibre de pression entre la chambre de sas et les volumes situés en amont et en aval. Une baisse de pression dans le volume soumis à la pression supérieure est par conséquent possible seulement en correspondance au volume de la chambre de sas qui est déjà soumis à une pression accrue par le mouvement du piston, ce volume étant diminué du volume de la matière en vrac se trouvant dans la chambre de sas. Quand cette chambre de sas est remplie de matière en vrac, on obtient par conséquent un volume relativement petit qui permet une baisse de pression. Selon une forme avantageuse de réalisation de l'invention, l'agencement est conçu de telle sorte que la paroi transversale délimitant la chambre de sas du côté tourné vers le piston obture le tube à chambre de sas d'une façon non étanche. Ainsi la baisse de pression dans la chambre de sas est compensée,car la chambre de sas n'est pas rendue étanche par rapport au volume de travail du piston. Le piston peut ainsi se déplacer vers l'intérieur jusqu'à proximité de la seconde ouverture du tube de guidage,de façon que l'action de refoulement de ce piston soit suffisante pour augmenter la pression régnant dans la chambre de sas à la valeur correspondante. On évite par conséquent des pertes de pression également en correspondance au volume de la chambre de sas. Avantageusement, le piston est guidé à cet effet de façon étanche dans un tube qui est placé cbncentri- quement dans le tube de guidage en laissant un intervalle annulaire,et qui est entouré par le tube à chambre de sas qui peut pénétrer dans cet intervalle annulaire. On tient compte ainsi du fait que le tube à chambre de sas doit, pendant la totalité du mouvement de translation de la chambre de sas, balayer la seconde ouverture du tube de guidage sans limiter cependant la course de travail du piston. Avantageusement il est prévu dans le tube de guidage, au moins dans la zone de la première et de la seconde ouverture, un tube de garnissage formé d'un matériau ayant de bonnes propriétés de résistance à l'usure, qui est monté de façon séparable et qui comporte des ouvertures venant en coincidence avec la première et la seconde ouver- ture du tube de guidage. Du fait que ce tube de garnissage comporte des ouvertures placées en coincidence avec les ouvertures Au tube de guidage, cela ne gêne pas le transport de la matière en vrac pour l'introduire dans la chambre de sas et pour la faire sortir de celle-ci. La matière en vrac se trouvant dans la chambre de sas pourrait seulement entrer en contact avec le tube de guidage pendant le mouve- ment de translation de la chambre de sas et produire une usure du guidage. Ce problème est résolu par le fait que la matière en vrac ne peut entrer en contact qu'avec le tube de garnissage,et que ce tube de garnissage est formé d'un matériau ayant de bonnes propriétés de résistance à l'usure et est monté de façon remplaçable dans le tube de guidage. A cet effet, conformément à l'invention, le tube de guidage et le tube de garnissage comportent aux extrémités des brides qui sent reliées entre elles par boulonnage de manière qu'un remplacement puisse être effectué avec des moyens simples. Selon une autre forme avantageuse de réalisation de l'invention, l'agencement est conçu de telle sorte que les ouvertures de la chambre de sas soient décalées axialement l'une par rapport à l'autre, que la paroi transversale délimitant la chambre de sas et qui-est située dans la zone de l'ouverture par laquelle la matière en vrac est introduite dans la chambre de sas, soit orientée approximativement perpendiculairement à l'axe du tube de guidageet que la paroi transversale délimitant la chambre de sas, qui est placée dans la zone de l'ouverture par laquelle la matière en vrac est déchargée de la chambre de sas, soit orientée en oblique par rapport à l'axe du tube de guidage en direc- tion de cette ouverture. La matière en vrac introduite dans la chambre de sas n'arrive pas ainsi directement sur l'ouverture correspondante de la chambre de sas. La paroi orientée approximativement perpendiculairement à l'axe du tube de guidage fait en sorte que, lors du mouvement alter- natif rapide de la chambre de sas, la matière en vrac se trouvant dans la chambre de sas soit poussée par son inertie contre la paroi perpendiculaire de délimitation et maintienne libre dans une large mesure l'ouverture de la chambre de sas qui est située de l'autre côté. Lors de l'inversion du mouvement, la matière en vrac est poussée par inertie contre la paroi de délimitation en oblique,et de cette manière la décharge de la matière en vrac hors de la chambre de sas est favorisée par l'action de la gravité. Du fait que le mouvement alternatif de la chambre de sas s'effectue relativement rapidement, le transport par l'intermédiaire de la chambre de sas s'effectue sans grandes interruptions. Conformément à l'invention, il est prévu avantageusement plusieurs tubes de guidage placés l'un à côté de l'autre, les courses des chambres de sas étant déphasées. Avec un tel agencement, le transport par les chambres de sas s'effectue d'une manière pratiquement continue. Ainsi par exemple on peut disposer deux tubes de guidage l'un à côté de l'autre,et entraîner les chambres de sas dans des mouvements en sens inverses. Conformément à l'invention, l'entraînement du tube à chambre de sas et du piston est produit avantageu- sement par des mécanismes à manivelle spéciaux. Ces mécanis- mes à manivelle sont généralement décalés de 180- l'un par rapport à l'autre de telle sorte qu'il se produise des mouvements en sens inverses précis de la chambre de sas et du piston. Il est cependant également possible de disposer ces deux mécanismes à manivelle de telle sorte qu'ils puissent être déphasés entre eux. Lorsque ces deux mécanismes. à manivelle sont déphasés entre eux non pas de 180 mais d'un angle plus petit, il est possible de produire à l'aide des pistons une plus petite augmentation de pression dans la chambre de sas, pour autant qu'il soit souhaitable de réduire cette augmentation de pression. Le sas conforme à l'invention peut par exemple servir à introduire de la matière en vrac provenant d'une trémie soumise à la pression atmosphérique dans un volume à une pression plus élevée. Dans ce cas la matière en vrac pénètre par la première ouverture dans la chambre de sas et est transférée par la seconde ouverture de la chambre de sas dans le volume à pression plus élevée. Ce sas peut cepen- dant être également utilisé pour décharger la matière en vrac du volume à haute pression à nouveau à l'air libre sans avoir à tenir compte d'une baisse de pression dans le volume à pression supérieure, auquel cas simplement le sas est relié en sens inverse de telle sorte que la matière en vrac parvienne par la seconde ouverture du tube de guidage dans la chambre de sas et soit déchargée à l'air libre à partir de cette chambre de sas par l'intermédiaire de la première ouverture. Le sas conforme à l'invention peut par exemple être utilisé avantageusement dans un processus thermodynamique de séchage de charbon ou bien pour la gazéification de charbon. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1 et 2 représentent un sas conforme à l'invention en coupe axiale dans des positions limites différentes, les figures 3 et 4 représentent un sas avec des dispositifs d'entraînement, la figure 3 étant une vue latérale et la figure 4 une vue en plan, les figures 5 et 6 représentent un exemple de réalisation montrant l'application du sas conforme à l'invention à une installation de séchage de charbon, la figure 5 étant une vue latérale, en partie en coupe et la figure 6 une vue de face. Le sas 1 des figures 1 et 2 comporte un tube de guidage 2,dans lequel est entraîné en translation axiale un tube à chambre de sas 3 de manière à exécuter un mouvement alternatif. Dans ce tube à chambre de sas 3, une chambre de sas 4 est délimitée par des parois transversales 5 et 6. Le tube de guidage 2 comporte une tubulure 7 à laquelle est reliée une trémie 8 pour la matière en vrac, qui est soumise à la pression atmosphérique. On a désigné par 9 un tube de garnis- sage formé d'un matériau ayant une grande résistance à l'usure et qui est engagé dans le tube de guidage 2. Le tube de garnissage et le tube de guidage sont pourvus de brides et 11 qui sont boulonnées ensemble de façon démontable. Au travers d'une première ouverture 12, qui traverse aussi bien le tube de guidage 2 que le tube de garnissage 9, la matière en vrac parvient par l'intermédiaire de la tubulure 7 dans la chambre de sas 4. La chambre de sas 4 comporte égale- ment une ouverture 13 qui, dans la position de la figure 1, est en coincidence avec l'ouverture 12. Sur le côté opposé, la chambre de sas comporte une ouverture 14 qui est cependant masquée, dans la position de la figure 1, par le tube de garnissage 9 et par le tube de guidage 2. Le tube de guidage 2 et le tube de garnissage 9 comportent sur le côté opposé une ouverture 15 qui est espacée axialement de l'ouverture 12 et qui est reliée par l'intermédiaire d'une tubulure 16 avec un volume à pression plus élevée. Dans la position représentée sur la figure 1, o la chambre de sas 4 est remplie, l'ouver- ture 15 du tube de guidage 2 et du tube de garnissage 9 est masauée par la partie, désignée par 3a, du tube à chambre de sas 3, qui agit comme un tiroir. A partir de la position représentée sur la figure 1 et après remplissage de la chambre de sas 4, le mouvement alternatif du tube à chambre de sas 3 commence dans la direction de la flèche 17 et la chambre de sas parvient dans la position 4' indiquée sur la figure 2. Dans cette posi- tion, la première ouverture 12 est fermée par le tube à chambre de sas 3 et l'ouverture 14 de la chambre de sas est mise en coïncidence avec la seconde ouverture 15. Dans cette position s'effectue la décharge de la matière à partir de la chambre de sas 4 et par l'intermédiaire de la tubulure 16. La paroi 5 est orientée perpendiculairement à l'axe du tube de guidage 2. Par cette paroi 5 est transmis le mouvement, dans la direction de la flèche 17, à la matière en vrac se trouvant dans la chambre de sas 4 et, sous l'effet de l'inertie, la matière en vrac est poussée contre la paroi de sorte que l'ouverture 14 est en majeure partie libérée de la matière en vrac,et cette matière ne frotte plus contre le tube de garnissage 9. Dans la position de point mort du mouvement, représentée sur la figure 2, la matière en vrac arrive sous l'effet de la gravité contre la paroi inclinée 6 et cette paroi inclinée favorise le déchargement par la tubu- lure 16. A l'autre extrémité 18 du tube de guidage 2, il est prévu un piston 20 entrainé par l'intermédiaire d'une tige 19 et guidé dans le tube de guidage 2 de façon à exécu- ter un mouvement en sens inverse de celui de la chambre de sas 4. Pendant que le tube à chambre de sas 3 exécute son mouvement dans la direction de la flèche 17, le piston 20 exécute son mouvement dans la direction de la flèche 21. Le piston 20 est guidé dans un tube 23 relié rigidement au tube de guidage 2 par l'intermédiaire d'une bride 22. Entre le tube de guidage de piston 23 et le tube de guidage 2, il existe un intervalle annulaire 24 dans lequel la partie en forme de tiroir 3a du tube de guidage de sas pénètre lors de son mouvement vers la gauche. La paroi inclinée 6 est disposée de façon non étanche dans le tube de guidage de piston 23 et elle constitue seulement une paroi déflectrice. Le volume de travail 25 du piston 20 est par conséquent en communication avec la chambre de sas 4. Lors du mouvement de la position représentée sur la figure 1 jusque dans la position représen- tée sur la figure 2, de la matière parvient par conséquent du volume de travail 25 du piston 20 dans le volume de la chambre de sas et, dans celle-ci,la pression qui avait été réduite à la pression atmosphérique pendant le remplissage de ladite chambre, est augmentée jusqu'à la pression supérieu- re régnant dans le volume relié à la tubulure 16,de sorte que les pertes de pression sont compensées. Inversement, quand le sas est transféré de la position de la figure 2 dans la position de la figure 1, la pression régnant dans la chambre de sas 4 est réduite à la pression atmosphérique par suite de l'augmentation du volume de travail du piston 25, de sorte que cela permet ensuite le nouveau remplissage de la chambre de sas. Les figures 3 et 4 montrent le système d'entrai- nement. Le tube à chambre de sas 3 est entraîné par un méca- nisme à manivelle 26 dans la direction de la double flèche 27. Le piston 20 est entraîné par un second mécanisme à manivelle 28 dans la direction de la double flèche 29, c'est-à-dire en sens inverse du tube à chambre de sas 3. L'entraînement est assuré par l'intermédiaire d'un moteur commun 30 et par l'intermédiaire de transmissions 31, 32. Comme le montrent les figures 3 et 4, deux tubes de guidage 2 comportant chacun une chambre de sas 4 sont places l'un à côté de l'autre et les mécanismes à manivelle 26 et 28 sont décalés entre eux de 1800,de sorte que les deux sas sont déplacés en sens inverses et qu'un transport continu est assuré. Quand les mécanismes à manivelle 26 et 28 ne sont pas décalés entre eux de 180' mais d'un angle plus petit, l'action de compression du piston 20 peut, si cela est souhaité, être réduite. Les figures 5 et 6 montrent l'utilisation d'un sas conforme aux figures 1 à 4 dans un procédé de séchage de charbon. Dans un caisson 33 soumis à une pression élevée,tourne un tambour de criblage 34. Le charbon est traité sous une pression élevée dans le caisson 33. Il parvient par l'intermédiaire du sas 1 dans le caisson sous pression 33 de la manière décrite ci-dessus. Du côté de décharge 35 du caisson 33, le charbon est évacué par l'intermédiaire d'un sas analogue 1 et il est déchargé sur une bande de criblage 36. Ici le volume à pression supérieure est constitué par le caisson 33. C'est par conséquent la seconde ouverture 15 du tube de guidage 2 qui est reliée au caisson sous pression 33,tandis que la première ouverture 12 est reliée à la trémie de déchargement 37. La décharge à partir du caisson - sous pression 33 est par conséquent effectuée de la manière inverse. REVENDICATIONS - 1. Sas pour le transport de matières en vrac entre des volumes soumis à des pressions différentes au moyen d'un tube de guidage, de préférence approximativement horizontal, qui comporte sur des côtés différents de son enveloppe une première ouverture aboutissant à un volume à basse pression et une seconde ouverture, espacée axialement de la première et aboutissant à un volume à plus haute pression, ainsi que des tiroirs guidés de façon étanche dans le tube de guidage, caractérisé en ce que dans le tube de guidage (2) est guidée de façon étanche une chambre de sas (4) pouvant se déplacer alternativement et qui comporte des ouvertures (13, 14) qui peuvent être amenées, aux points d'inversion du mouvement alternatif, en coïncidence avec la première et la seconde ouverture (12, 15) du tube de guidage (2), en ce qu'il est prévu axialement à la suite de la chambre de sas (4) dans le tube de guidage (2) des tiroirs guidés de façon étanche qui passent devant les ouvertures (12, 15) du tube de guidage (2) et en ce que, à l'extrémité (18) du tube de guidage (2) qui est opposée à la première ouverture (12), un piston (20) est guidé de façon étanche dans le tube de guidage (2) et est entraîné en sens inverse de la chambre de sas (4). 2. Sas selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le tube de guidage-(2) est guidé un tube (3) comportant la chambre de sas (4), dans lequel ladite chambre de sas (4) est délimitée par des parois transversales (5, 6)et qui constitue le tiroir. 3. Sas selon une des revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que le tube à chambre de sas (3) guidé dans le tube de guidage (2) dépasse à ses deux extrémités de la chambre de sas (4) d'une distance qui est supérieure à l'entr'axe entre la première ouverture (12) et la seconde ouverture (15) du tube de guidage (2) plus le diamètre desdites ouvertures (12, 15). 4. Sas selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi transversale (6) délimitant la chambre de sas (4) sur le côté tourné vers le piston (20) ferme de façon non étanche le tube à chambre de sas (3). 5. Sas selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston (20) peut être enfoncé dans le tube de guidage (2) jusqu'à proximité de la seconde ouverture (15). 5. 6. Sas selon une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que le piston (20) est guidé de façon étanche dans un tube de guidage (23), qui est maintenu concentriquement dans le tube de guidage (2) en laissant subsister un intervalle annulaire (24) et qui est entouré extérieurement par le tube à chambre de sas (3) qui peut être enfoncé dans l'intervalle annulaire (24). 7. Sas selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) peut recevoir de façon démontable, au moins dans la zone de la première (12) et de la seconde (15) ouverture un tube de garnissage (9) formé d'un matériau ayant de bonnes propriétés de résistance à l'usure, et qui comporte des ouvertures placées en coiïncidence avec la première (12) et la seconde (15) ouverture du tube de guidage (2). 8. Sas selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) et le tube de garnissage (9) comportent aux extrémités des brides (10, 11) qui sont reliées ensemble par boulonnage. 9. Sas selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les ouvertures (13, 14) de la chambre de sas (4) sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre, en ce que la paroi transversale (5) délimitant la chambre de sas (4) et qui est placée dans la zone de l'ouver- ture (13) au travers de laquelle la matière en vrac est introduite dans la chambre de sas (4), est orientée approxi- mativement perpendiculairement à l'axe du tube de guidage (2) et en ce que la paroi transversale (6) délimitant la chambre de sas (4), qui est située dans la zone de l'ouverture (14) par laquelle la matière en vrac est déchargée de la chambre de sas (4), est orientée en oblique par rapport à l'axe du tube de guidage (2) en direction de cette ouverture (14). 10. Sas selon une quelconque des revendications 1 à t Wa&actiéi.sé -, ce- que plusieurs tubes de guidage (2) sont placés l'un à côté de l'autre et en ce que les courses des chambres de sas (4) sont déphasées ( figures 3, 4). 11. Sas selon une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que deux tubes de guidage (2) sont placés l'un à côté de l'autre, et les chambres de sas (4) sont entraînées dans des mouvements en sens inverses ( figures 3, 4). 12. Sas selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'entraînement du tube à chambre de sas (3) et du piston (20) est assuré par des mécanismes à manivelle particuliers (26, 28). 13. Sas selon la revendication 12, caractérisé en ce que les deux mécanismes à manivelle (26, 28) peuvent être entraînés l'un par rapport à l'autre avec déphasage.