Brevet FR2623421A1 — publié le 19890526

La présente invention concerne des mélangeurs de matériaux dans lesquels le mélange se fait par un gaz et a notamment pour objet des mélangeurs pneumatiques de matériaux pulvérulents. L'invention trouvera son application dans les industries chimique, métallurgique, pharmaceutique, alimentaire, dans le génie civile, dans l'industrie des instruments médicaux, dans la production d'aliments composés, en boulangerie, dans l'industrie de la viande, dans la laiterie, dans la production du gruau, dans l'industrie houillère, en agriculture pour la préparation des mélanges, dans le dosage, dans le transport; pour embarquer et débarquer sans emballage différents maté- riaux poussiéreux, pulvérulents, granulés, cristallins, des grains des céréales, des matières polymères, des matériaux en forme des pastilles, des matériaux pulvé- rulents explosibles tels que: salpètre d'ammoniac, soufre, poudre en régime du transport pneumatique, des mélanges concentrés avec de l'air ainsi que dans des systèmes de captage des poussières pour le captage, le transport et la réutilisation des poussières dans la production. On connaIt bien un dispositif pour le mélange d'un matériau pulvérulent sec (US, A, 3647188) comportant un réservoir du type trémie avec des ouvertures pour le chargement d'une matière de départ, pour l'évacuation du mélange préparé d'un matériau pulvérulent et l'échappe- ment du gaz usagé. Ce dispositif comporte une chambre supérieure cylindrique, une chambre à parois coniques et une chambre inférieure d'accumulation. Le réservoir renferme une cloison de distribution étanche aux gaz au-dessus de laquelle est disposée une chambre d'accu- mulation. La cloison de distribution est réalisée en forme d'auge inclinée et fabriquée en une matière étanche aux gaz telle que, par exemple, une pierre poreuse, un tissu ou un métal perforé. Le dispositif comporte également un tube de mélange monté verticalement à l'intérieur du réservoir, tube creux et ouvert du haut et du bas, un dispositif d'amenée d'air, qui sert à amener l'air dans la partie du fond du tube de mélange et un moyen pour l'amenée du gaz pour la fluidisation du métériau dans la chambre d'accu- mulation. Le dispositif peut avoir plusieurs tubes de mélange disposés parallèlement les uns aux autres. Dans le réservoir, le matériau est déplacé de la façon suivante. le matériau, dont la densité est la plus élevée, entoure le tube de mélange. Ce matériau se déplace vers le fond du tube de mélange, y parvient, puis est chassé vers le haut et l'extérieur à travers le sommet du tube. Une petite portion d'air est envoyée dans la chambre d'accumulation du réservoir pour assurer le passage de l'air de fluidisation vers le haut, à travers la cloison de distribution et, ensuite, dans le réservoir. On envoie l'air de fluidisation dans le tube de mélange pour le transport et la désagrégation du matériau par une injection. En comparaison avec le matériau de départ entourant le tube dans le réservoir, la densité de la "colonne" de matériau pulvérulent est plus faible. En conséquence, il y a un déplacement periodique continu et rapide du matériau pulvérulent à travers le tube de mélange, vers la partie supérieure du réservoir, ce qui assure l'effet de mélange du matériau pulvérulent. Toutefois, il convient de noter que seule une petite portion du matériau est déplacée à travers le tube de mélange. L'emploi de tubes de mélange à injection conditionne un cycle prolongé de préparation du mélange homogène des matériaux pulvérents. Du fait que les matériaux circulent à des grandes vitesses, il y a une usure intensive, tant des constituants de départ des matériaux, que des parois des tubes de mélange. De ce fait, les tubes de mélange sont rapide- ment mis hors d'usage. Le mélangeur pneumatique envisagé ne peut être utilisé que pour la préparation d'un mélange de matériaux pulvérulents et poussiéreux. Ce dispositif consomme une grande quantité d'énergie pour la circula- tion des matériaux à travers les tubes de mélange. On connaît bien un dispositif pour le mélange de matériaux pulvérulents (US, A, 3653639), comportant un réservoir ayant une partie supérieure, munie de tubulures pour le chargement des matières pulvérulentes de départ et l'échappement de l'air usagé et une partie conique inférieure avec une ouverture prévue dans sa partie du fond, par laquelle est évacué le mélange. Plusieurs éléments d'aérateur, pourvus d'aJutages, destinés à former des jets d'air, sont montés en des positions imposées sur la paroi conique de la partie inférieure du réservoir. le dispositif de mélange comporte également un dispositif destiné à assurer l'amenée périodique d'air sous une haute pression, aux ajutages, pour le mélange d'une matière dans le réservoir, un système de commande et un dispositif effectuant la pulvérisation d'un liquide dans le mélange des matériaux pulvérulents pendant le mélange. L'air sous une haute pression est refoulé périodiquement aux ajutages. Grace à ce que les jets d'air sont orientés sous un angle voisin de 45 par rapport à l'horizontale, ils assurent un mouvement tourbillonnaire et le mélange des matières pulvérulentes dans le réservoir, suivi de la ségrégation ultérieure des particules du matériau pulvérulent en fonction de son poids spécifique, ce qui aboutit à une mauvaise qualité du mélange du matériau pulvérulent. Dans le dispositif décrit, le matériau pulvérulent est mis en circulation, à plusieurs reprises, pendant une longue période, ce qui nécessite une grande consommation d'énergie. On connaît bien un dispositif pour l'homogénéi- sation d'une matière à grains fins (DE, C, 1902069) comportant un réservoir sur le couvercle duquel sont prévues des tubulures pour l'amenée d'une matière à grains fins et la sortie de l'air usagé. Le réservoir comprend une partie supérieure cylindrique, une partie conique en forme d'entonnoir eet une partie inférieure cylindrique. La paroi latérale de l'entonnoir est fabriquée en un matériau poreux et sert à assurer le passage de l'air comprimé dans le réservoir. Le fond de la partie inférieure cylindrique est lui aussi en un matériau poreux. Le tube de refoulement est disposé suivant l'axe du réservoir. Dans son extrémité inférieure est engagé un injecteur pneumatique à travers lequel est injecté de l'air comprimé, lequel est introduit à travers le fond de la partie inférieure cylindrique du réservoir et la paroi latérale de la partie conique du réservoir. on remplit le réservoir d'une matière à grains fins, ensuite, on refoule l'air comprimé dans le réservoir. Sous l'action de l'air comprimé, la matière est désagrégée, fluidisée et refoulée à travers le tube de refoulement. La matière à grains fins est déplacée vers la partie inférieure cylindrique, puis entraînée par le Jet d'air de l'injecteur pneumatique et véhiculée par le tube de refoulement dans la partie supérieure du réservoir. En conséquence, il se produit une ventilation intensive suivant la paroi latérale de l'entonnoir et la circulation de la matière pulvérulière suivie de la ségrégation ultérieure du matériau pulvérulent en fonction de son poids spécifique. De ce fait, le mélange des matériaux pulvérulents est insuffisamment global. Ce n'est qu'une petite portion des matériaux pulvérulents qui est soumise à la circulation, ce qui aboutit également à un mélange global insuffisant. Une grande vitesse de circulation du matériau pulvérulent provoque un frottement intensif des constituants de départ et du mélange des matériaux pulvérulents qui y circule. Pour cette raison, dans ce dispositif, on ne prévoit que le mélange de matériaux pulvérulents à grains fins et poussiéreux. On s'est donc proposé de mettre un mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents au point, dans lequel la conception des aérateurs et leur disposition mutuelle permettraient d'élever la productivité du fonc- tionnement du mélangeur pneumatique et la qualité du mélange obtenu des matériaux pulvérulents. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents comportant une chambre supérieure cylindrique à la partie supérieure de laquelle sont disposées des tubulures destinées à l'amenée des matériaux pulvérulents et à la sortie de l'air usagé-, et sa partie inférieure est associée à une chambre réalisée en forme de cène tronqué, sur la surface latérale de laquelle sont disposés des aérateurs en matériau poreux à travers lesquels arrive l'air comprimé, l'extrémité inférieure étroite dudit c8ne étant associée à une chambre inférieure cylindrique ayant des tubulures pour la sortie du mélange des matériaux pulvérulents, et dans le fond de laquelle est disposé un aérateur réalisé en un matériau poreux à travers lequel arrive l'air comprimé, caractérisé en ce que l'aérateur disposé dans le fond de la chambre inférieure cylindrique est réalisé en un matériau poreux en forme de disque, disposé perpendiculairement à l'axe des chambres avec des sections distinctes disposées concentriquement, le diamètre des pores du matériau poreux desdites sections augmentant dans la direction de la section centrale vers les sections periphériques, et en ce que les aérateurs en un matériau poreux, disposés sur la surface latérale de la chambre en forme du cane tronqué, sont constitués au moins par deux disques, disposés symétriquement par rapport à l'axe des chambres. Pour débarrasser l'air comprimé des impuretés et le déshydrater avant son arrivée dans les chambres du mélangeur pneumatique, il est avantageux que les disques des aérateurs en matériau poreux soient pourvus d'un récepteur d'air à la partie inférieure duquel est disposée une tubulure pour l'évacuation du liquide séparé de l'air comprimé. Dans le but d'améliorer encore davantage la qualité du mélange des matériaux pulvérulents, il est avantageux que les disques des aérateurs soient réalisés en un matériau poreux abrasif. Pour assurer une évacuation régulière d'une portion du mélange du matériau pulvérulent du volume total de ce mélange entre la chambre en forme de c8ne tronqué et la chambre inférieure cylindrique, il est également avantageux de monter un mécanisme de fermeture réglable de manière que les tubulures pour la sortie du mélange de matériaux pulvérulents, disposées sur la surface latérale de la chambre inférieure cylindrique, se trouvent au voisinage immédiat du fond de ladite chambre et soient pourvues d'une soupape de réglage. L'utilisation de la présente invention permet- tra d'élever la productivité du travail du mélangeur de matériaux pulvérulents et d'améliorer la qualité du mélange produit de matériaux pulvérulents. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation du mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un mélangeur pneumatique (vue de c8té), selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, selon l'invention; et - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, selon l'invention. Le mélangeur pneumatique de matériaux pulvé- rulents selon l'invention comporte une chambre supérieure cylindrique 1 (figure 1). Dans la partie supérieure, dans ce cas, dans le couvercle 2 de la chambre 1, sont disposées une tubulure 3 pour l'amenée des matériaux pulvérulents, avec un mécanisme de fermeture réglable 4 et une tubulure 5 pour l'échappement de l'air usagé, pourvue d'un filtre 6 et d'un mécanisme de fermeture réglable 7. La partie inférieure de la chambre supérieure cylindrique 1 est associée à la grande extrémité supérieure de la chambre 8, réalisée en forme de c8ne tronqué. Des aérateurs 10, 11, 12, 13 (figures 1, 2), fabriqués en un matériau poreux, à travers lesquels arrive l'air comprimé, sont installés dans la partie latérale 9 de la chambre 8. Les aérateurs 10, 11, 12, 13 sont disposés par paires l'un en face de l'autre symétriquement de part et - d'autre de l'axe 14 des chambres 1 et 8. Les aérateurs , 11, 12, 13 sont réalisés en forme des disques fabri- qués en un matériau abrasif. L'extrémité inférieure étroite de la chambre 8 (figure 1) est associée & la chambre inférieure cylindrique 15 dans la paroi latérale cylindrique 16 de laquelle sont disposées des tubulures 17, 18 destinées à la sortie du mélange de matériaux pulvérulents. La tubulure 17, par laquelle débouche le mélange de matériaux pulvérulents, est destinées à être utilisée pour le transvasement du mélange de matériaux pulvérulents dans un autre réservoir (non représenté sur le dessin). La tubulure 18 pour la sortie du mélange de matériaux pulvérulents est destinée à transporter ce mélange de la chambre inférieure cylindrique 15 à la chambre supérieure cylindrique 1 pour répéter leur mélange. Les tubulures 17, 18, destinées à la sortie du mélange de matériaux pulvérulents sont munies des soupapes coniques de réglage 19, 20 qui assurent, pendant le fonctionnement, le réglage du débit du mélange de matériaux pulvérulents. Les soupapes coniques de réglage 19, 20 (figure 3) s'appliquent aux tubulures 17, 18, respec- tivement, par une tête 21 fixée à l'aide d'un goujon 22 sur une tige 23 à l'autre extrémité de laquelle est fixé un levier 24 utilisé pour commander le fonctionnement des soupapes 17, 18 à la main. Un aérateur en un matériau poreux 26 est monté à la partie 25 du fond de la chambre inférieure cylindri- que 15 (figure 1). L'aérateur 26 en matériau poreux a la forme d'un disque disposé perpendiculairement à l'axe 14 des chambres 1, 8 et pourvu de sections distinctes disposées concentriquement 27, 28, 29 (figure 2) dans lesquelles le diamètre des pores 30 du matériau poreux crott depuis la section centrale 27 vers les sections périphériques 28, 29. Les disques des aérateurs 10, 11, 12, 13, 26 (figures 1, 2) en matériau poreux sont munis d'un récep- teur d'air 31 en forme de chambre cylindrique. Dans le récepteur d'air 31 des aérateurs 10, 11, 12, 13, 26 est prévue une tubulure 32 pour l'amenée d'air comprimé et une tubulure 33 pour l'évacuation du liquide séparé de l'air comprimé. Dans le récepteur d'air 31 des aérateurs 10, 11, 12, 13, la tubulure 32 d'amenée d'air comprimé et la tubulure 33 pour l'évacuation du liquide séparé de l'air comprimé sont disposées dans la base inférieure 34. Quant au recepteur d'air 31 de l'aérateur 26, sa tubulure 32 pour l'amenée de l'air comprimé est disposée dans sa paroi latérale cylindrique 35 alors que sa tubulure 33 pour l'évacuation du liquide séparé de l'air comprimé est disposée dans la base inférieure 34. La tubulure d'amenée d'air comprimé 32 du récepteur d'air 31 est pourvue d'un dispositif de fermeture 36 en forme de valve. Un mécanisme de fermeture réglable 37 en forme de volet orientable est monté entre la chambre 8 en forme de cène tronqué et la chambre inférieure cylindrique 15. Le mélangeur pneumatique de matériaux pulvéru- lents fonctionne de la manière suivante. Ayant ouvert le mécanisme de fermeture 4, on charge tout d'abord l'un des constituants d'un mélange de matériaux pulvérulents, dont le poids spécifique est le plus petit, dans la partie supérieure de la chambre cylindrique 1, à travers la tubulure 3 pour l'amenée des matériaux pulvérulents, dans le couvercle 2. Ensuite, on met le refoulement d'air comprimé en marche, qui arrive à travers les récepteurs d'air 31 et les aérateurs 10, 11, 12, 13, 26 en matériau poreux, dans les chambres 1, 8,15. Dans les récepteurs d'air 31 des aérateurs 10, 11, 12, 13, 26, le liquide est séparé de l'air comprimé à la suite de l'étranglement de l'air, pendant lequel la pres- sion du courant d'air diminue brusquement et le liquide se condense grâce à la résistance du matériau poreux des aérateurs 10, 11, 12, 13, 26. En conséquence, il se forme un condensat. Le condensat formé est évacué du récepteur d'air 31 à travers la tubulure 33. L'air déshydraté passe à travers les pores du matériau abrasif des aérateurs 10, 11, 12, 13, 26, est fragmenté en petits jets et entre en contact immédiat avec les particules du matériau pulvéru- lent qui est saturé de l'air et acquiert des propriétés de fluidité, donc l'état fluidisé. On augmente graduellement la pression de l'air arrivé, jusqu'à ce que le matériau pulvérulent passe totalement à l'état fluidisé. Ensuite, à travers la tubu- lure 3 servant à amener les matériaux pulvérulents, on verse successivement les autres constituants du mélange préparé des matériaux pulvérulents suivant un ordre de succession tel que le poids spécifique de chaque consti- tuant subséquent du mélange de matériaux pulvérulents soit supérieur au poids spécifique de chaque constituant précédent de ce mélange. On augmente la pression de l'air arrivant dans les chambres 1, 8, proportionnellement à l'augmentation du poids spécifique des matériaux pulvérulents versés. En conséquence, tous les constituants du mélange de matériaux pulvérulents sont transmis en état fluidisé suspendu. On supprime, dans ce cas, la perte de matériaux pulvérulents grâace à la suppression de leur entraînement à travers le filtre 6, et la tubulure 5. de sortie d'air usagé. Le filtre 6 monté sur la tubulure 5 pour la sortie de l'air usagé débarrasse l'air usagé de la poussière. Les aérateurs 10, 11, 12, 13, disposés dans la paroi latérale 9 de la chambre 8 par paires, forment des contre-courants denses d'air comprimé sous un angle de 40 à 50 par rapport à l'axe 14 des chambres 1, 8, qui traversent toute la couche de matériau pulvérulent, en éliminant le risque de formation de zones stagnantes, dans lesquelles le mélange est insuffisamment intensif, sur les parois latérales de la chambre supérieure ll cylindrique 1 et de la chambre 8 en forme de c8ne tronqué. Constitué de sections 27, 28, 29 dans lesquelles la dimension des pores 30 du matériau poreux croit de la section centrale 27 vers les sections périphériques 28, 29, l'aérateur 26 assure l'intensité régulière du mélange des matériaux pulvérulents, tant au voisinage des parois que dans la zone centrale des chambres 1, 8. Les matériaux pulvérulents, disposés au voisinage des parois des chambres 1, 8 rencontrent, pendant leur déplacement, une plus grande résistance que ceux se trouvant dans la zone centrale des chambres 1, 8 et l'aérateur 26, dans - lequel la dimension des pores 30 du matériau poreux à la périphérie est plus grande, assure un mélange plus intensif de la couche des matériaux pulvérulents disposée au voisinage des parois des chambres 1, 8. Le déchargement du mélange obtenu de matériaux pulvérulents, des chambres 1, 8, est effectué au moyen d'un réglage progressif du courant du mélange fini de matériaux pulvérulents à travers le mécanisme de fermeture réglable 37 qui, pendant le déchargement, peut être fermé ou ouvert totalement ou partiellement. Lorsque le mécanisme de fermeture 37 est fermé, on décharge le mélange fini de matériaux pulvérulents de la chambre inférieure cylindrique 15. En actionnant le levier 24 (figure 3) de la tubulure 17 ou 18 pour la sortie du mélange de matériaux pulvérulents, on déplace la tige 23 et on ouvre respectivement la soupape conique 19 ou 20. On règle la position de la soupape conique 19 ou 20 conformément au débit requis de mélange de matériaux pulvérulents. Après avoir déchargé une quantité requise de mélange fini de matériaux pulvérulents, on ferme les tubulures 17, 18. L'utilisation du mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents permet de réduire la quantité de métal nécessaire à sa fabrication, les dépenses d'instal- lation, les frais d'utilisation, la durée de réparation et la consommation, d'élever la longévité du mélangeur pneumatique, de simplifier le système de captage des gaz et des poussières, d'élever le taux d'utilisation des constituants de finition grâce à la baisse des pertes des matériaux pulvérulents, d'automatiser les étapes de la production de matériaux pulvérulents, et d'assurer la protection du milieu environnant. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents, du type comportant une chambre supérieure cylindrique à la partie supérieure de laquelle sont disposées des tubulures, destinées à l'amenée des matériaux pulvérulents et à la sortie de l'air usagé et à la partie inférieure de laquelle est associée une chambre en forme d'un c8ne tronqué sur la paroi latérale de laquelle sont disposés des aérateurs en matériau poreux à travers lesquels arrive l'air comprimé et dont l'extrémité inférieure étroite est associée à une chambre inférieure cylindrique ayant des tubulures pour la sortie du mélange de matériaux pulvérulents et dans le fond de laquelle est disposé un aérateur, réalisé en un matériau poreux, à travers lequel arrive l'air comprimé, caractérisé en ce que l'aérateur (26) en matériau poreux, disposé dans le fond (25) de la chambre inférieure cylindrique (15), a la forme d'un disque disposé perpendiculairement à l'axe (14) des chambres (1, 8), dont les sections (27, 28, 29) sont disposées concentriquement, le diamètre des pores (30) dans lesdites sections augmentant depuis la section centrale (27) vers les sections périphériques (28, 29), et en ce que les aérateurs (10, 11, 12, 13) en matériau poreux, disposés sur la paroi latérale (9) de la chambre (8) en forme de c8ne tronqué, sont constitués par au moins deux disques disposés symétriquement par rapport à l'axe (14) des chambres (1, 8). 2. Mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques des aérateurs (10, 11, 12, 13, 26) en matériau poreux sont pourvus d'un récepteur d'air (31) à la partie inférieure duquel est disposée une tubulure (33) pour l'évacuation du liquide, contenu dans l'air comprimé. 3. Mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les disques des aérateurs (10, 11, 12, 13, 26) sont exécutés en un matériau poreux abrasif. 4. Mélangeur pneumatique de matériaux pulvérulents selon l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisé en ce qu'un mécanisme de fermeture réglable (36) est monté entre la chambre (8) en forme de c8ne tronqué et la chambre inférieure cylindrique (15) et en ce que, dans ce cas, les tubulures (17, 18) pour la sortie du mélange de matériaux pulvérulents, disposées sur la surface latérale (16) de la chambre inférieure cylindrique (15), sont montées au voisinage immédiat du fond (25) et sont pourvues d'une soupape réglable (19, 20).