Brevet FR2646399A1 — publié le 19901102

Le remplissage des récipients par des particules solides (solides granuleux) s'effectue généralement par un transvasement du solide à l'aide d'une trémie etlou d'une manche, soit manuellement, soit mécaniquement, soit par transfert pneumatique. En règle générale, il est d'un intérêt majeur d'introduire le maximum de produit dans un volume donné, et ceci aussi bien pour diminuer le coût du stockage, que pour d'autres motifs spécifiques, comme par exemple homogénéiser ce stockage ou diminuer le volume d'air ou de gaz du conteneur. L'objet de la présente invention est de définir un appareillage qui permet de réaliser un accroissement de la quantité de solide introduite dans un certain volume, ainsi que le procédé pour réaliser ce remplissage. Les stockages usuels concernent les grains de céréales (silos), de produits alimentaires destinés à la consommation ou au bétail, à ragroalimentaire, aux engrais, aux produits chimiques, aux granulés de plastique, aux produits pharmaceutiques èt'ou cosmétiques, et tout autre solide divisé (grains ou dragées, ou granulés extrudés, comprimés, agglomérés, concassés, etc). Leur autre domaine d'application est constitudKpar des récipients ou des rcacteurs chimiques destinés à être remplis par des particules solides : catalyseurs, adsorbants, réactifs, garnissages, remplissages divers... Dans ce cas, il est presque toujours avantageux de placer le maximum de produit solide à l'intérieur du réacteur pour en augmentcr l'activité par unité de volume et donc l'efficacité et la durée utile de service (durée de cycle ou durée de vie). Un procédé convenable consiste à utiliser l'appareillage décrit dans le brevet français nO 2431449. Mais l'appareil de la présente invention présente d'autres avantages, et notamment des avantages particuliers que l'on comprendra mieux dans la description qui suit. La figure I illustre l'invention, L'appareil est constitué d'une trémie d'alimentation fixe (1) renfermant de préférence en son centre un moteur (2) par exemple pneumatique, alimenté éventuellement par un gaz (de l'air par exemple). Ce moteur est solidaire de la trémie. Le moteur (2) entraîne un arbre (3) qui met en rotation une tête de dispersion à laquelle cet arbre est fixé. Cette tête de dispersion compote au moins deux plateaux, de préférence au moins trois ou quaue plateaux. Sur la figure 1, on a représenté quatre plateaux (4), (5), (6) et (7), généralement solidaires entre eux, par exemple par l'intermédiaire d'un suppon, par exemple la tige (19) sur la figure 1. Les solides pulvérulents s'écoulent par gravité de haut en bas à travers une série de tubes (au moins deux tubes, et de préférence au moins 3 ou 4) concentriques et dont le diamètre diminue de haut en bas. Ainsi les solides s'écoulent d'abord dans le tube (9) puis dans des tubes concentriques coaxiaux (10), (11) et (12) de diamètre de plus en plus petiL Ces tubes peuvent être démontables et coulissants si nécessaire. A chaque changement de tube, une partie au moins des solides granuleux tombent sur un des plateaux (7), (6), (5) et (4). Le plateau (7) tourne autour du tube (10) et il est alimenté par le tube de descente (9), fixe de préférence et relié lui-même au palier (8). Les autres tubes de descente des solides (10), (11) et (12), fixes ou mûs d'un faible mouvement de rotation de préférence, et de diamètre de plus en plus petit, créent des espaces annulaires concentriques permettant aux grains ou aux solides granuleux d'alimenter respectivement les plateaux (6), (5) et (4). Les plateaux (6) et (5) tournent respectivement autour des tubes (10), (11) et (12j. Le plateau (4) tourne autour de l'arbre (3). Sous l'effet de la force centrifuge, les particules solides sont projetées dans le volume à remplir.Les plateaux (7), (6), (5), (4) pourront être équipés (voir figure 2) d'au moins un déflecteur. Lorsqu'on utilise plusieurs déflecteurs, ceux-ci peuvent être identiques ou différents, souples ou durs (tel(s) que (14), (15), (16) sur la figure 2, dont l'usage est de favoriser la dispersion et la projection des grains). La figure 2 représente un plateau, ici le plateau 7, en perspective. Ces déflecteurs auront des formes variées et adéquates adaptées à la forme des particules pulvérulentes. Les rayons des plateaux pourront être réglables, c'est-à-dire augmentés ou diminués pour créer ou pour augmenter la largeur de la couronne de solides projetée au fond du récipient (par exemple couronnes El, E2, E3 et E4 sur la figure 4). On dispose ainsi de plateaux facilement adaptables ou modifiables pour des essais préliminaires de remplissage. Les plateaux peuvent avoir une surface continue ou discontinue. La figure 3 illustre un plateau sur les 4 cas suivants: déflecteur (18) de la figure 2, déflecteur (16) de la figure 2, plateau avec stries droites ou courbes, plateau à surface ondulée (pour un meilleur accrochage des solides). Le plateau inférieur ((4) sur les figures 1 et 4) pourra être équipé d'un système auto régulant de débit (avec ouverture automatique) s'adaptant à la vitesse de rotation ou de remplissage (masselottes (13) sur la figure 1). Le même principe pourra équiper les autres plateaux. En bref, l'invention concerne un appareillage pour le remplissage d'un récipient par un produit divisé ou des solides divisés comportant (voir figure 1) : - une uémie (1) munie d'un moteur (2) solidaire de la trémie, - un arbre (3) sensiblement vertical engainé par le moteur, - une tête de dispersion mise en rotation par le dit moteur, la tête de dispersion comportant au ,moins deux plateaux, de préférence au moins 3 ou 4 (tels que (7), (6), (5) et (4)) sensiblement parallèles et coaxiaux, et sensiblement circulaires, disposés les uns au dessous des autres et dont le rayon va en diminuant depuis le plateau superieur jusqu'au plateau inférieur, - une série d'au moins deux tubes, de préférence au moins 3 ou 4, tels que (9), (10), (11) et (12) sensiblement en forme de cylindres concentriques, empilés et coaxiaux éventuellement démontables et coulissants, dans lesquels les solides divisés s'écoulent par gravité, chaque cylindre ayant son extrémité inférieure au dessus d'un plateau, chaque cylindre sauf le le plus haut ayant son extrêmité supérieure sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure du cylindre situé au dessus, le diamètre de chaque tube étant inférieur au diamètre du tube qui le surmonte et supérieur au diamètre du tube qu'il surmonte, chaque plateau étant ainsi associé à un tube autour duquel il toume, le plateau inférieur tournant autour de l'arbre (3), une partie des solides divisés s'écoulant de chaque tube dans le tube immédiatement en dessous, une aulre partie des solides s'écoulant de chaque tube sur le plateau au dessus duquel il débouche, les solides divisés qui tombent sur ce plateau étant soumis à un mouvement rotatif dû à la rotation du plateau sur lequel ils sont tombés, la force centrifuge engendrée par la rotation des plateaux permettant d'éjecter les solides à des distances différentes de l'axe de l'arbre, sensiblement proportionnelles au rayon du plateau à partir duquel les solides ont été projetés dans enceinte à remplir. A noter que sur la figure 2, on a également représenté pour le plateau (7) la tige (19) solidaire du plateau 7 et comportant notamment une entretoise (105), une tige filetee (106) et le support (107) pour le repos de l'appareil au sol. A titre indicatif, la vitesse de rotation d'un plateau peut varier entre 15 et 780 tours par minute. La figure 4 illustre également l'invention. On a représenté un récipient (100) que l'on veut remplir de solides pulvérulents à l'aide de l'appareillage selon l'invention. La conduite (101) permet d'introduire les solides granuleux dans l'appareillage selon l'invention. Le goulot (103) (ou bride de réacteur) permet de fixer l'appareillage selon l'invention dans la partie supérieure de renceinte (100). Généralement, une grille (104) peut faciliter l'écoulement des solides vers l'appareillage selon l'invention. Cette figure 4 montre clairement que chaque plateau (ou étage) arrose sa propre couronne au fond du récipient, lequel se remplit ainsi peu à peu de façon homogène. Les avantages d'un tel système sont essentiellement les suivants: -compacité, - simplicité, - sécurité intrinsèque (I'arrêt du fluide pneumatique stoppe la rotation des plateaux, donc l'écoulement), - ventilation du milieu par la forme des plateaux déflecteurs et élimination des fines, - homogénéité du remplissage et gain de volume élevé, - grande plage de débits possible pour un même appareil grâce à la flexibilité trémie et e plateau, - contrôle aisé de la vitesse de rotation. On réalise ainsi des gains de remplissage de l'ordre de 10 à 35 % par rapport aux systèmes de l'art antérieur. EXEMPLES Le tableau suivant donne pour divers solides pulvérulents d'une part la densité de remplissage obtenue lorsque les solides divisés sont versés en vrac dans un récipient, et d'autre part lorsqu'ils sont introduits dans le récipient conformément à la présente invention. Densité Produit Forme Dimension Densité de obtenue selon Gains mm rempl. en vrac l'invention de volume en Kessitre en Kg/litre Catalyseur extrudé e = 1,2 de reformage 1=4à6 0.65 0.765 22% Catalyseur extrudé e = 1,5 0,58 0,73 26 % quadrilobe 1=7 à 10 Catalyseur billes e = 2 à4 0,70 0,77 10% d'hydrogénation Granulésde extrudés =3 à4 1,20 à1,93 1,5 à2,3 19 å 25 % PVC 1=4à6 Engrais granulé # = 1,5 à 4,5 0,85 à 1,05 0,98 à 1,21 15 à 16 % Riz grain e = 1,5 0,75 0,94 -25 qG long I = 8 à 9 Blé grain e = 3 0,76 0,875 15 % court 1=où7 Avoine grain #=2à3 0,56 0,69 23% lone 1=8à10 grain section Toumesol convexe convexe plat-pointu 6 x 8 0,34 0,39 15 % 1 = 10 à 12 12 II en découle une réduction de la fraction du volume intergranulaire de 20 à 50 %, donc à l'augmentation de la capacité de stockage, vient s'ajouter une diminution du volume de gaz contenu dans le milieu, et s'il y a lieu une réduciion de la consommation de gaz nécessaire à inerter le milieu. REVENDICATIONS 1) Appareillage pour le remplissage d'un récipient par un produit divise ou des solides divisés comportant (voir figure 1): - une trémie (1) munie d'un moteur (2) solidaire de la trémie, - un arbre (3) sensiblement vertical entraîné par le moteur, - une tête de dispersion mise en rotation par le dit moteur, la tête de dispersion comportant au moins deux plateaux (tels que (7), (6), (5) et (4)) sensiblement parallèles et coaxiaux, et sensiblement circulaires, disposés les uns au dessous des autres et dont le rayon va en diminuant depuis le plateau supérieur jusqu'au plateau inférieur, - une série d'au moins deux tubes tels que (9), (10), (11) et (12) sensiblement en forme de cylindre concentriques, empilés et coaxiaux (éventuellement démontables et coulissants), dans lesquels les solides divisés s'écoulent par gravité, chaque cylindre ayant son extrémité inférieure au dessus d'un plateau, chaque cylindre sauf le le plus haut ayant son extrêmité supérieure sensiblement au niveau de rextrêmité inférieure du cylindre situé au dessus, le diamètre de chaque tube étant inférieur au diamètre du tube qui le surmonte et supérieur au diamètre du tube qu'il surmonte, chaque plateau étant ainsi associé à un tube autour duquel il toume, le plateau inférieur tournant autour de l'arbre (3), une partie des solides divisés s'écoulant de chaque tube dans le tube immédiatement en dessous, une autre partie des solides s'écoulant de chaque tube sur le plateau au dessus duquel il débouche, les solides divises qui tombent sur ce plateau étant soumis à un mouvement rotatif dû à la rotation du plateau sur lequel ils sont tombés, la force centrifuge engendrée par la rotation des plateaux permettant d'éjecter les solides à des distances différentes de l'axe de l'arbre, sensiblement proportionnelles au rayon du plateau à partir duquel les solides ont été projetés dans l'enceinte à remplir. 2) Appareillage selon la revendication 1 dans lequel la tête de dispersion comporte au moins 3 plateaux et au moins 3 tubes concentriques. 3) Appareillage selon la revendication 2 dans lequel les tubes concentriques sont fixes. 4) Appareillage selon la revendication 2 dans lequel les tubes concentriques peuvent avoir un mouvement rotatif relatif par rapport à la tête de dispersion se faisant autour du même axe vertical. 5) Appareillage selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel au moins un plateau est muni d'au moins un déflecteur. 6) Appareillage selon la revendication 5 dans lequel on peut faire varier la longueur du rayon d'au moins un plateau. 7) Appareillage selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel le plateau inférieur est équipé d'un système auto-régulant de débit s'adaptant à la vitesse de rotation ou de remplissage. 8) Appareillage selon l'une des revendications I à 7 dans lequel chacun des plateaux est équipé du même système autorégulant. 9) Appareillage selon la revendication 8 dans lequel le dit système autorégulant est compose de masselottes.