Brevet FR2612088A1 — publié le 19880916

L'invention se rapporte à un appareil servant à distribuer de manière régulière, à un débit constant et réglable, des poudres très fines, en particulier mais non exclusivement, des poudres de charbon pulvérisé dont les grains ont une grosseur inférieure à 50 microns avec une proportion notable de grains compris entre 0 et 10 microns. Le besoin existe depuis longtemps de pouvoir réaliser un courant uniforme et stable de poudre très fine pendant une durée qui peut atteindre plusieurs heures, à un débit connu et réglable, soit dans des travaux de laboratoire par exemple pour réaliser des mélanges de poussières et de gaz afin d'en étudier diverses propriétés comme l'explosivité, soit dans l'industrie comme l'industrie phar maceutique Dans la revue Combustion, Science and Technology os 49, n 1+2 (1986), pages 93-97, il est décrit un appareil distributeur de poudre fine. Cet appareil comprend une enceinte verticale cylindrique ayant un fond fritté perméable à un gaz sous pression; le gaz envoyé à travers ce fond entraîne la poudre en s'élevant dans l'enceinte.Un piston tronconique couvre la poudre et a, à son sommet, une ouverture à laquelle est raccordérun tuyau de sortie du gaz et de la poudre. Dans cet appareil la poudre est entraînez par le gaz de fluidisation. Il est recommandé d'éliminer de la poudre les grains qui ont une grosseur inférieure à 20 si l'on veut obtenir avec cet appareil un entraînement uniforme de la poudre. L'invention a pour but principal de parvenir à un appareil du type décrit ci-dessus capable de fournir avec régularité un débit constant réglable d'une poudre composée de grains dont la grosseur est inférieure à 50/um et dans laqueLle il existe une proportion notable, de 50 % environ, de grains dont la grosseur est inférieure à 12vue. Un appareil distributeur de poudre comprend une enceinte ayant un fond en matière frittée perméable à un gaz de fluidisation sous pression, un tube de sortie du gaz de fluidisation prévu à la partie supérieure de cette enceinte, une ouverture d'introduction de poudre très fine dans cette même enceinte, une boite à vent fermée par une paroi inférieure et placée sous le fond en matière frittée et raccordée à une source de gaz de fluidisation.Conformément à l'invention, il existe une ouverture circulaire ménagée dans la zone centrale du fond en matière frittée; un tube d'évacuation de diamètre correspondant au diamètre de cette ouverture est fixé de manière étanche au gaz par une extrémité au fond en matière frittée, coaxialement à ladite ouverture et ce tube s'étend dans la boite à vent jusqu'à traverser la paroi inférieure de celle-ci et se prolonger en dessous de cette paroi. Une vis d'Archimède est montée à l'intérieur du tube d'évacuation coaxialement à ce dernier avec son filetage hélicoidal ayant une première partie supérieure située au-dessus du niveau du fond en matière frittée, dans le lit fluidisé pendant le fonctionnement, et une seconde partie inférieure située en dessous du niveau du fond en matière frittée. L'extrémité supérieure de la vis d'Archimède est accouplée à l'arbre de sortie d'un moteur d'entraînement en rotation. De préférence ce moteur est installé au-dessus de la paroi supérieure de l'enceinte et un arbre intermédiaire d'accouplement traverse cette paroi supérieure et s'étend jusqu'à l'extrémité supérieure de la vis d'Archimède. Ce moteur fait tourner la vis dans le sens où elle déplace la matière fluidisée du haut vers le bas. Selon un perfectionnement que l'on peut apporter à l'invention, à ta vis d'Archiméde est associé au moins un élément racleur ayant une partie active qui repose radialement sur la face supérieure du fond en matière frittée; de préférence cet arbre est muni de deux éléments racleurs disposés sur un diamètre respectivement d'un côté et de l'autre de la vis d'Archimède. Selon -un perfectionnement supplémentaire de l'invention la vis d'Archimède est creuse au moins dans la partie inférieure de son filetage et un dispositif àaiguille vibrante est installé en dessous de l'appareil; l'aiguille de cet appareil est introduite de bas en haut dans la seconde partie inférieure de La vis d'Archimède de façon à frapper celle-ci, intérieurement, pendant ses vibrations De préférence le dispositif impose à l'aiguille vibrante des vibrations de nature aléatoire. Pour bien faire comprendre l'invention et en faire apprécier les avantages, on donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue générale schématique d'un appareil conforme à l'invention, - la figure z est une vue agrandie de détail montrant une partie du filetage de la vis d'Archimède. L'appareil distributeur de poudre représenté comprend une enceinte 1, allongée en sens vertical, de préférence cylindrique, ayant à sa partie inférieure un fond 2 en matière frittée, perméable aux gaz, réalisée par exemple en bronze fritté, dont les canaux de passage doivent avoir une dimension inférieure à celle des particules de la poudre à distribuer. Ce fond fritté a une perméabilité aux gaz telle qu'un débit de gaz allant jusqu'à 50 I/h est possible sous une pression appropriée. Sous le fond 2 il existe une boite à vent 3 à laquelle est raccordée latéralement une tubulure 4 d'arrivée de gaz de fluidisation. Dans le mi Lieu du fond 2 est prévu un trou 5 qui traverse ce fond et un tube d'évacuation 6 s'étend à partir de ce trou 5 verticalement, vers le bas, à travers la boite à vent 3. Le tube d'évacuation traverse aussi la paroi inférieure de cette boite à vent 3. Dans le présent exemple cette dernière est avantageusement à profil tronconique se rétrécissant à partir du fond c et se terminant autour du tube d'évacuation 6 qui se prolonge plus en dessous. Le tube d'évacuation 6 contient une vis d'Archimède 7 dont le filetage hélicoïdal 5 a une première partie dite partie supérieure 8A qui se trouve au-dessus du niveau du fond fritté 2 et une seconde partie dite partie inférieure 88 qui se trouve en dessous du niveau du fond fritté. Le filetage hélicoidal 8 s'étend sans interruption au passage du fond 2 et la vis 8 se termine à l'intérieur du tube d'évacuation 6 avant d'atteindre l'extrémité libre inférieure de ce dernier. En outre la vis 7 est creuse, au moins dans la seconde partie inférieure 88 de son filetage 8. A son extrémité supérieure, au-dessus du filetage 8, la vis 7 est prolongée par un arbre intermédiaire 9 jusqu'au sommet de l'enceinte 1 où cet arbre 9 est guidé en rotation dans un palier 10.Ensuite l'arbre intermédiaire 9 arrive à un manchon 1-1 par l'intermédiaire duouel il est accouplé à l'arbre d'un moteur électrique 12. Ce dernier est supporté ainsi que l'enceinte 1 par un support commun non représenté. Le palier 10 est avantageusement incorporé à la partie supérieure de l'enceinte 1. En variante, la vis 7 pourrait être plus lo- gue et pourrait être accouplée directement à l'arbre du moteur 12. Ce dernier pourrait être placé dans un logement étanche aux poussières incorporé à l'enceinte 1, au sommet de celle-ci, à la place du palier 10. Dans tous les cas, la vis 7 est disposée coaxialement à l'enceinte 1; à l'intérieur du tube d'évacuation 6 le filetage hélicoidal a juste le jeu nécessaire à une rotation sans frottement. La figure 2 montre que, dans le présent exemple, la vis 7 a un filetage hélicoidal 8 à profil carré avec un pas de 3 mm; le diamètre du noyau de La vis est de 5 mm et son diamètre sur filet est de 7 mm; l'inclinaison du filetage par rapport à la direction axiale est de 80C environ. Ces chiffres sont donnés à titre indicatif seulement et peuvent être modifiés dans une large mesure. Le sens de rotation du moteur 12 est tel que le filetage hélicoidal 8 tourne de façon à déplacer de la matière du haut vers le bas dans le tube d'évacuation 6. L'enceinte 1 est réalisée en deux parties démontables pour pouvoir être remplie d'une charge de poudre fine. En variante elle peut avoir dans sa paroi latérale une partie ouvrante ou démontable permettant d'y introduire de la poudre. Un tube d'évent 13 est prévu à sa partie supérieure pour la sortie du gaz de fluidisation. Dans exemple décrit ici une goulotte inclinée 14 est disposée en dessous de l'orifice inférieur 6A du tube d'évacuation 6. Cette goulotte est placée pour recevoir la poudre qui sort du tube d'évacuation 6; elle fait partie d'un dispositif vibrant désigné par la référence générale 15. Un tel dispositif est disponible dans le commerce; on peut se servir; par exemple, du dispositif vibrant vendu par la société allemande AEG. Une aiguille 16 est fixée par une extrémité, par exemple par soudure, à la face supérieure de la goulotte 14, verticalement, pour pouvoir être introduite à l'intérieur du tube d'évacuation 6 et de la partie inférieure 8A de la vis d'Archimède 7. Pendant le fonctionnement du dispositif 15, l'aiguille 16 vibre et frappe la surface intérieure de la vis 7. Il est préférable, dans certaines circonstances, de fixer à l'arbre intermédiaire 9, ou à la vis 7, intérieurement à l'enceinte 1, au moins un élément racleur 17 et de préférence deux éléments racLeurs symétriquement disposés qui ont chacun une partie active 17A qui repose sur la face supérieure du fond fritté 2. Chaque élément racleur 17 est réalisé avantageusement en fil plié et chaque partie active 17A s'étend radialement entre la paroi de l'enceinte 1 et la vis 7. Les éléments racleurs sont peu encombrants afin de perturber le moins possible le lit fluidisé à l'intérieur de l'enceinte 1.Pendant leur rotation avec la vis 7, les éléments racleurs détruisent les canaux préférentieLs que le gaz de fluidisation a tendance à suivre au-dessus du fond fritté 2 quand l'enceinte 1 contient une poudre très fine Le fonctionnement de L'appareil de l'invention est le suivant. L'enceinte 1 étant chargée en poudre très fine jusqu'à un niveau 18 indiqué sur la figure1,on envoie par la tubulure 4 du gaz de fluidisation, par exemple de l'air, à un débit qui peut être compris, par exemple, entre 10 I/h et 50 I/h, sous une pression convenable déterminée en fonction de la perte de charge que crée le fond fritté 2. On fait tourner le moteur 12 et, par conséquent, les éléments racleurs 17 et la vis d'Archimède 7 dans un sens tel que le filetage 8 de cette dernière tend à déplacer la matière du haut vers le bas. La première partie supérieure 8A du filetage 8 est totalement noyée dans le lit fluidisé de poudre fine au-dessus du fond 2. La vitesse de rotation de la vis 7 est faible, par exemple de l'ordre de 20 t/mn.La poudre fluidisée qui baigne la première partie supérieure 8A de la vis 7 est déplacée par le filetage 8 et entraSnée vers le bas à l'intérieur du tube d'évacuation 6 où la seconde partie inférieure 8B entretient le mouvement de descente de cette poudre qui cesse d'être fluidisée en dessous du fond 2. La poudre entraînée par le filetage 8B descend dans le volume annulaire qui existe entre le noyau de la vis et la surface intérieure du tube d'évacuation 6. Les chocs répétés de l'aiguille 16 en vibration contre la vis 7 préviennent l'agglomération spontanée de la poudre dans le volume annulaire défini ci-dessus quand il s'agit d'une poudre très fine ou non totalement déshydratée. il a été constaté qu'il est préférable de ne pas imposer à l'aiguille 16 des vibrations à un rythme constant mais, au contraire, de modifier de manière aléatoire le mode de vibration de l'aiguille 16. Avec le dispositif 15 décrit plus haute on donne à l'aiguille 16 des vibrations aléatoires en faisant reposer dans la goulotte vibrante 14 une masselotte 19 retenue par une cordelette 20. Pendant le fonctionnement la masselotte 19 se déplace et rebondit de manière totalement aléatoire dans la goulotte 94; il en résulte des vibrations irrégulières de l'aiguille 16. Avec l'appareil de l'invention réalisé tel que décrit plus haut, on a effectué la répartition à un débit uniforme de poudre fine de charbon dont la grosseur des grains était la suivante - pour un premier essai : inférieure à 1 mm - pour un deuxième " : comprise entre 200 microns et 500 microns - pour un troisième essai :comprise entre 100 microns et 200 microns - pour un quatrième essai comprise entre 50 et 100 microns - pour un cinquième essai :inférieure à 50 microns La poudre de ce cinquième essai était composée de grains dont 90 % avaient une grosseur inférieure à 40 microns et 50 x avaient une grosseur inférieure à 12 microns. Le débit distribué était de 1,23 mg/s en moyenne pendant une durée totale de 25 min, avec un débit de gaz de fluidisation de 30 I/h à travers le fond fritté 2, une vitesse de rotation de la vis 7 de 20 t/min et une fréquence moyenne des vibrations de l'aiguille 16 de 50 Hz environ. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil distributeur de poudre comprenant une enceinte verticale (1) ayant un fond (2) en matière frittée perméable à un gaz de fluidisation sous pression, un tube (13) de sortie du gaz de fluidisation, une boite à vent (3) fermée par une paroi inférieure et placee sous le fond (2) en matière frittée, une tubulure (4) d'arrivée du gaz de fluidisation dans la boite à vent (3), caractérisé en ce qu'il existe une ouverture circulaire (5) ménagée dans la zone centrale du fond (2), un tube d'évacuation (6) de diamètre correspondant au diamètre de cette ouverture (5) et fixé par une extrémité à ce fond (2) de manière étanche au gaz coaxialement à Ladite ouverture (5) pour s'étendre à travers la boite à vent (3) et traverser la paroi inférieure de cette dernière et se prolonger en dessous de cette paroi, une vis d'Archimède (7) à filetage hélicoidal (8) étant montée à l'intérieur du tube d'évacuation (6) coaxialement à ce dernier avec une première partie supérieure (8A) de son filetage (8) située au-dessus du niveau du fond (2) pour se trouver pendant le fonctionnement dans le lit fluidisé de la poudre à distribuer et une seconde partie inférieure (8B) située en dessous du niveau du fond (.) à l'intérieur du tube d'évacuation (6), ladite vis d'Archimède (7) étant accouplée en rotation par son extrémité supérieure avec un moteur (123. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (12) d'entrainement en rotation de la vis (7) est installé au-dessus de l'enceinte (1) et un arbre intermédiaire d'accouplement (9) pénètre dans cette enceinte (1) par un palier supérieur (10) associé à cette dernière. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendication 1,2, caractérisé en ce qu'au moins un élément racleur (17) est associé à la vis d'Archimede (7) pour tourner avec elle, cet élément racleur (17) ayant une partie active (17A) qui repose radialement sur la face supérieure du fond (2). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il existe deux éléments racleurs (17) disposés diamétralement dans un même plan, fixés à l'arbre intermédiaire d'accouplement (9) par leurs extrémités supérieures et ayant leurs parties actives (17A) disposées symétriquement d'un côté et de L'autre de la vis d'Archimède (7). 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis d'Archimède (7) est creuse au moins dans la seconde partie inférieure (8A) de son filetage (8) et un dispositif (15) à aiguille vibrante (16) est installé en dessous de l'enceinte (1) avec cette aiguille vibrante (16) introduite de bas en haut à l'intérieur de ladite seconde partie inférieure (8A) de façon à frapper intérieurement la vis (7) pendant sa vibration. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'aiguille vibrante (16) est soumise à des vibrations aléatoires pendant le fonctionnement de cet appa reis. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (15) comprend une goulotte vibrante (14) placée en dessous du tube d'évacuation (6) pour recevoir la poudre sortant de ce dernier et l'aiguille vibrante (16) est fixée à ladite goulotte vibrante (16) pour s'étendre vers le haut à l'intérieur de la vis (7). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une masse lotte (19) attachée à une cordelette de retenue (20) repose dans La goulotte vibrante (16) pour donner à celle-ci et à l'aiguille (16) des vibrations aléa toires