Brevet FR2610847A1 — publié le 19880819

DESCRIPTION Procédé et dispositifs pour mélanger et/ou pour mettre en contact des produits divisés avec des fluides et applications. La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs pour mélanger et/ou pour mettre en contact des produits divisés avec des fluides et des applications des dispositifs brevetés, notamment pour le séchage des produits divisés. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction mécanique des appareils de manutention. On connatt des appareils transporteurs des produits solides divisés composés d'une ou plusieurs vis sans fin entratnées en rotation à l'intérieur d'une gaine tubulaire. Parmi ceux-ci, on connaît notamment des appareils convoyeurs dans lesquels les vis sans fin sont des brosses hélicoSdales c'est-à-dire des poils ou brins souples implantés suivant une ou plusieurs hélices sur un arbre d'entratnement. De tels convoyeurs permettent de transporter des produits solides divisés qui peuvent être des produits pulvérulents, des produits granuleux ou des produits en vrac plus gros tels que par exemple des pilules, des comprimés, des gélules, des pièces mécaniques, des bonbons etc...... Le problème que l'invention cherche à résoudre est de mélanger des produits divisés avec des fluides pendant leur transport dans des convoyeurs ou de les mettre au contact de fluides par exemple de fluides de conditionnement chauds ou froids , avec des gaz inertes ou avec des gaz de séchage. La solution au problème posé consiste à placer les produits divisés dans un convoyeur comportant une gaine tubulaire et au moins une brosse hélicoldale formée de poils qui sont implantés suivant une ou plusieurs hélices sur un arbre d'entratnement creux percé d'orifices répartis sur toute sa longueur et on envoie à l'intérieur dudit arbre creux un ou plusieurs fluides liquides ou gazeux qui sortent par lesdits orifices et se répartissent dans la masse desdits produits divisés en mouvement. Un dispositif selon l'invention comporte un convoyeur composé d'un ou plusieurs arbres parallèles creux qui sont entraînés en rotation à l'intérieur d'une gaine tubulaire et sur chacun desquels sont implantés des poils formant une ou plusieurs brosses hélicordales et l'un au moins desdits arbres est percé d'orifices répartis sur tout ou partie de la longueur située à l'intérieur de ladite gaine et est connecté sur des moyens permettant d'injecter dans ledit arbre un ou plusieurs fluides gazeux ou liquides. Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdits arbres creux sont entraînés en rotation par une de leurs extrémités et l'autre extrémité est connectée sur un tube fixe coaxial qui est branché sur une source d'un ou plusieurs fluides sous pression avec interposition de joints d'étanchéIté entre ledit arbre et ledit tube fixe. L'invention a pour résultat de nouveaux convoyeurs à brosses hélicoidales qui permettent de mélanger intimement des produits divisés avec des fluides liquides ou gazeux pendant le transport desdits produits. Une application des convoyeurs selon l'invention est le transport de produits fragiles qui doivent etre manipulés sous atmosphère neutre ou stérile par exemple le transport de produits pharmaceutiques ou de produits alimentaires facilement oxydables. Dans ce cas, on injecte dans l'arbre creux un gaz inerte par exemple de l'azote ou du gaz carbonique, afin de maintenir dans le convoyeur une atmosphère neutre et stérile pour éviter la détérioration des produits pendant leur transport ou leur contamination par des bactéries aérobies qui ne peuvent se développer sous une atmosphère sans oxygène. Une autre application des convoyeurs selon l'invention est le transport de produits divisés à une température déterminée. Dans ce cas, on injecte dans l'arbre creux un gaz chaud ou froid qui se répartit dans les produits en mouvement et qui permet de maintenir en tous points desdits produits, une température uniforme ce qui n'est pas possible avec un chauffage externe de la gaine. On peut injecter par exemple dans l'arbre creux de l'air sec et chaud pour sécher des produits humides pendant leur transport dans le convoyeur.L'action combinée des brosses qui brassent les produits et de l'air qui est réparti tout au long de l'arbre creux permettent d'obtenir un séchage uniforme sans risquer de créer des points chauds qui pourraient détériorer des produits fragiles. On peut utiliser un convoyeur selon l'invention en injectant dans l'arbre creux d'un premier convoyeur de l'eau ou un sirop qui enrobe la surface des produits puis dans l'arbre creux d'un deuxième convoyeur de l'air froid qui fait givrer l'eau, ce qui permet de préparer des produits givrés par exemple des crevettes. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 est une vue d'ensemble d'un convoyeur selon 1' invention. La figure 2 est une coupe horizontale selon II-II de la figure 1. La figure 1 représente un convoyeur 1 utilisé comme élévateur pour manutentionner des produits solides en vrac, qui sont livrés dans un conteneur 2 et qui doivent etre transférés dans un récipient 3. Dans l'exemple représenté, le convoyeur 1 est vertical mais cet exemple n'est pas limitatif. Le conteneur 1 peut être incliné ou horizontal. Le conteneur 2 est posé sur une trémité fixe 4 dont la base communique avec une goulotte inclinée 5 qui amène les produits à l'entrée du convoyeur. Le convoyeur 1 comporte une gaine tubulaire fermée 6 ayant une ouverture 7 pour l'entrée des produits à proximité de l'une de ses extrémités,qui est l'extrémité inférieure dans le cas de la figure,et une ouverture 8 de sortie des produits à l'autre extrémité. L'ouverture 8 est équipée d'une goulotte inclinée 9 qui se déverse dans le récipient 3. Le convoyeur 1 comporte, de façon connue, une brosse hélicoIdale rotative 10 qui est composée de poils souples, par exemple de crins naturels ou synthétiques ou de poils en acier inoxydable. Les crins sont implantés suivant une hélice sur un arbre 12 qui est entraîné en rotation par un moteur 13 associé à un réducteur 14 qui fait, en même temps, fonction de renvoi d'angle du mouvement. Le réducteur 14 entrasse l'arbre par une de ses extrémités, par exemple par l'extrémité inférieure dans le cas de la figure. L'arbre 12 est entraîné en rotation dans un sens qui est inverse du pas de l'hélice. Par exemple, dans le cas de la figure, l'arbre 12 est entraîné dans le sens des aiguiles d'une montre et la brosse 10 a un pas à droite-pour un observateur qui regarde de bas en haut. En variante, le convoyeur peut comporter plusieurs brosses hélicordales de même pas implantées sur un même arbre et décalées l'une par rapport à l'autre. Le convoyeur pourrait également comporter plusieurs arbres d'entratnement parallèles portant chacun une ou plusieurs brosses hélicoidales. De tels convoyeurs sont connus et il n'est pas nécessaire de les décrire plus en détail. On sait qu'ils conviennent particulièrement au transport de produits fragiles tels que par exemple des bonbons mous en cours de fabrication ou de;denrées alimentaires tellesquedes grains de café qui ne doivent pas être brisés pendant les manutentions. Un avantage de ces convoyeurs à brosses hélicordales souples est que l'arbre d'entranement 12 n'a pas à résister à des efforts importants du fait que les poils souples se replient devant un obstacle pour contourner celui-ci. Ceci permet de construire des convoyeurs à brosses hélicoldales dans lesquels le ou les arbres d'entrainement 12 sont des arbres creuxPpar exemple de simples tubes rigides ou même souples. De nombreux procédés industriels comportent des opérations de mélange de produits divisés par exemple de produits pulvérulents ou granuleux avec des fluides liquides et/ou gazeux. Par exemple, on doit mélanger une poudre ou une farine avec de l'eau pour augmenter le taux d'humidité ou pour incorporer un produits tel que du sel ou du sucre en solution aqueuse. Dans d'autres cas, on doit enrober des produits divisés, par exemple des produits de confiserie avec un sirop. Dans d'autres cas, il est nécessaire d'effectuer les manutentions de certains produits, notamment des produits pharmaceutiques,en restant constamment dans un milieu stérile ou sous une atmosphère de gaz neutre (azote ou gaz carbonique). Dans certaines applications, il est nécessaire de manutentionner des produits fragiles à une température déterminée qui peut être une température supérieure ou inférieure à la température ambiante. Un dispositif selon l'invention permet de mélanger des produits divisés avec un ou plusieurs fluides liquides et/ou de les mettre en contact intime avec un ou plusieurs fluides gazeux par exemple pour les sécher. A cet effet, il comporte un ou plusieurs arbres d'entratnement creux 12 portant chacun une ou plusieurs brosses hélicoldales à poils souples 10. La paroi de ces arbres creux est percée d'orifices 15 qui sont répartis sur tout ou partie de la longueur de l'arbre située à l'intérieur de la gaine 6. L'extrémité inférieure de l'arbre 12 est fermée tandis que l'extrémité supérieure 16 est ouverte et est située à l'extérieur de la gaine 6. L'extrémité ouverte 16 est engagée à l'intérieur d'un tube ou d'un raccord cylindrique 17 qui est connecté par une canalisation 18 représentée en pointillés sur une ou plusieurs sources 19 de fluides gazeux ou liquides sous pression. Le manchon 17 comporte des gorges périphériques dans lesquelles sont placés des joints toriques 20 qui rendent étanche la connexion entre l'arbre creux 12 et le manchon 17. Bien entendu, on pourrait utiliser tout autre moyen équivalent permettant d'injecter à l'intérieur de l'arbre creux 12 des fluides gazeux ou liquides. Les fluides injectés dans l'arbre creux sortent par les orifices 15, de telle sorte qu'ils sont répartis uniformément sur toute la longueur du convoyeur. Dans le cas où l'arbre d'entratnement 12 tourne à vitesse élevée, les produits divisés sont brassés énergiquement par les brosses hélicoidales et il en résulte un mélange très homogène avec les liquides ou les gaz qui sont injectés par les orifices 15. Si on désire chauffer ou refroidir les produits divisés à une température déterminée, il suffit d'injecter dans l'arbre creux un gaz chauffé ou refroidi à cette température. Un contact direct entre le gaz chaud ou froid et les produits divisés en cours de brassage intense a lieu en tous points de la surface des produits divisés. Si ces produits sont des produits pulvérulents, on obtient ainsi une très grande surface d'échange thermique ou chimique direct et la température des produits atteint très vite une température voisine de celle du gaz et ceci uniformément dans toute la masse des produits sans que l'on risque d'obtenir des points excessivement chauds ou excessivement froids. L'échange thermique et le contact entre produits divisés et gaz est du même type que celui que l'on obtient dans les procédés à lit fluidisé dans lesquels on met en contact un gaz avec un produit pulvérulent maintenu en suspension dans le gaz. De ce fait, les dispositifs selon l'invention peuvent trouver des applications dans les procédés industriels qui utilisent un lit fluidisé pour obtenir une grande surface de contact entre un produit pulvérulent et une phase gazeuse. Ils peuvent être utilisés par exemple pour gazéifier des combustibles solides pulvérisés en présence d'air. Ils peuvent être utilisés également pour produire des réactions catalytiques telles que la polymérisation catalytique des oléfines gazeuses en présence d'un catalyseur solide pulvérulent. Dans ce cas, le combustible pulvérisé ou le catalyseur pulvérulent sont mis en mouvement par les brosses hélicoldales et la phase gazeuse est injectée dans la masse de particules en mouvement par les orifices du ou des arbres creux. Un avantage important des dispositifs selon l'invention réside dans le fait que ces dispositifs sont également des convoyeurs et qu'ils permettent donc d'effectuer des opérations de mélange pendant le transport de produits divisés d'où un gain important des frais d'investissement et de fonctionnement et un gain de place. Les dispôsitifs selon l'invention permettent notamment de transporter des produits fragiles en restant constamment dans un milieu stérile, en injectant dans l'arbre creux un gaz stérile et inerterpar exemple de l'azote ou du gaz carboniquesqui ne permet pas le développement des micro-organismes aérobies. REVENDICATION 1. Procédé pour mélanger et/ou pour mettre en contact des produits divisés avec des fluides, caractérisé en ce que l'on place lesdits produits divisés dans un convoyeur (1) comportant une gaine tubulaire (6) et au moins une brosse hélicoidale (10), formée de poils qui sont implantés suivant une ou plusieurs hélices sur un arbre d'entratnement creux (12), percé d'orifices (15) répartis sur toute sa longueur et on envoie à l'intérieur dudit arbre creux (12) un ou plusieurs fluides liquides ou gazeux qui sortent par lesdits orifices et se répartissent dans lesdits produits divisés en mouvement. 2. Dispositif pour mélanger et/ou pour mettre en contact des produits divisés avec un ou plusieurs fluides, caractérisé en ce qu il comporte un convoyeur (1), composé d'un ou plusieurs arbres parallèles creux (12) qui sont entraînés en rotation à l'intérieur d'une gaine tubulaire (6) et sur chacun desquels sont implantés des poils formant une ou plusieurs brosses hélicoidales (10) et l'un au moins desdits arbres est percé d'orifices (15) répartis sur tout ou partie de la longueur située à l'intérieur de ladite gaine (6) et est connecté sur des moyens (17, 18, 19) permettant d'injecter dans ledit arbre un ou plusieurs fluides gazeux ou liquides. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits arbres creux (12) sont entraînés en rotation par une de leurs extrémités et l'autre extrémité (16) est connectée sur un tube fixe coaxial (17) qui est branché sur une source (19) d'un ou plusieurs fluides sous pression avec interposition de joints d'étanchéité (20) entre ledit arbre et ledit tube fixe. 4. Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 au transport de marchandises fragiles, caractérisée en ce que ledit arbre creux (12) est connecté sur une source de gaz inerte et/ou stérile. 5. Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 au transport de produits divisés à une température déterminée ou bien au réchauffement ou au refroidissement de produits divisés, caractérisée en ce que l'on injecte dans ledit arbre creux (12) un gaz caloporteur. 6. Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 à des réactions chimiques faisant intervenir le contact direct entre un produit solide divisé et une phase gazeuse, par exemple à des réactions de gazéification de charbon pulvérisé ou à des réactions de polymérisation d'oléfines gazeuses en présence d'un catalyseur pulvérulent, caractérisée en ce que ledit produit solide divisé est mis en mouvement par lesdites brosses hélicoidales et l'on injecte la phase gazeuse à l'intérieur desdits arbres creux. 7. Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, au séchage de produits divisés, caractérisée en ce que l'on injecte dans ledit arbre creux un gaz de séchage pendant que lesdits produits divisés sont transportés par ledit convoyeur à brosses hélicoIdales.