Brevet FR2683896A1 — publié le 19930521

La présente invention concerne un appareil pour le traitement thermique à haute température d'un corps solide divisé. Dans certains domaines industriels tels que la fonderie ou le travail des oxydes minéraux, il est nécessaire de procéder à des traitements thermiques à haute température de matériaux en poudre comme du sable de fonderie, de la poudre métallique, ou tout autre produit à calciner ou pyrolyser. Le materiel jusqu'à présent utilisé est généralement constitué soit par des fours rotatifs lorsque le traitement s'effectue par quantités successives de produit, soit par des fours tunnels lorsque les opérations de traitement sont effectuees en continu. Ces appareils connus ne présentent pas toujours les caractéristiques suffisantes pour un travail réalisé dans de bonnes conditions et avec de bons rendements. En outre, ces appareils sont volumineux et demandent un investissement coûteux. La présente invention entend appliquer à ce type de traitement le principe connu par ailleurs des transporteurs vibrants. On rappellera à ce propos qu'il est bien connu de transporter un matériau pulvérulent le long d'une sole qui est soumise à une vibration se décomposant en mouvements orthogonaux de translation et de rotation. Dans une forme préférée de réalisation, cette sole est en fait constituée par une tubulure hélicoïdale, qui peut être logée dans une enceinte thermique, ce qui permet de combiner au transport du matériau pulvérulent, donc à son élévation le long de l'axe de l'hélice, un traitement thermique par échauffement et/ou refroidissement grâce aux moyens d'échange de calories situé dans l'enceinte. L'un des inconvénients majeurs de ce dispositif réside dans le fait que le tube hélicoïdal, soumis à des contraintes mécaniques de vibrations et des contraintes thermiques importantes, présente une très faible résistance à la fatigue et se détruit rapidement surtout à des températures un peu élevées. La présente invention entend remédier à ces inconvénients. A cet effet, elle a donc pour objet un appareil pour le traitement thermique à haute température d'un corps solide divisé, comprenant une enceinte thermique dans laquelle on fait circuler le produit à traiter, cette enceinte étant constituée par un bloc de matériau réfractaire creusé d'un canal hélicoïdal de circulation du produit solidaire d'une plate-forme vibrante. Cette disposition constructive permet de supprimer les problèmes de fluage et de mauvaise résistance à la fatigue des transporteurs métalliques connus aujourd'hui. Dans un mode préféré de réalisation, l'enceinte thermique est en fait constituée par une paroi cylindrique épaisse, dans l'épaisseur de laquelle est logé le canal hélicoïdal de circulation du produit. Le chauffage de cette enceinte thermique peut être réalisé soit par des moyens de chauffage stationnaires entourant l'enceinte vibrante, soit par des moyens de chauffage disposés dans la masse elle-même de ces enceintes. D'autres caractéristiques et avantages de l inven- tion ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 et 2 sont deux vues schématiques en coupe axiale de deux variantes de réalisation du dispositif selon l'invention, respectivement avec des moyens de chauffage extérieurs et des moyens de chauffage intérieurs. Le dispositif représenté à ces figures comporte un socle de base 1 supportant une plate-forme vibrante 2 surmontée d'une enceinte 3 de traitement thermique. Conformément à l'invention cette enceinte 3, qui subit les vibrations de la plate-forme 2, est essentiellement constituée par une paroi cylindrique épaisse, réalisée dans un matériau réfractaire et creusé d'un canal hélicoïdal 4 ayant un orifice d'entrée inférieur 5 et un orifice de sortie supérieur 6. Une telle enceinte peut se fabriquer par compression-moulage du matériau réfractaire en poudre compacté et aggloméré autour d'un noyau qui sera au-delà d'une certaine température soit fusible soit pyrolysable. Le noyau hélicoïdal laissera donc dans la paroi réalisée par frittage ou une technique analogue autour du noyau, une empreinte hélicoïdale qui constituera le canal de transport du matériau pulvérulent à traiter.Dans une variante non représentée, ce canal peut être constitué par plusieurs hélices s'étendant chacune entre un orifice inférieur à d'entrée et un orifice supérieur de sortie, chacun des orifices étant distribué autour de la paroi cylindrique. Ce n'est pas sortir du cadre de l'invention que de prévoir également des orifices secondaires d'admission de produit et des orifices secondaires de sortie de ce produit qui seraient respectivement situés entre les orifices principaux inférieurs et supérieurs, pour permettre l'adjonction ou l'extraction de produits annexes ou de produits partiellement traités. Aux orifices d'entrée et de sortie 5 et 6 sont raccordés des tubes, par exemple des tubes en céramique 7 et 8, auxquels on peut ensuite accoupler les manchons souples métalliques 9 et 10 qui permettent de relier l'appareil à des conduits d'alimentation et d'évacuation stationnaires non représentés. Le chauffage de l'enceinte peut être réalisé, comme dans le cas de la figure 1, par une unité stationnaire d'apport de calories (des rampes à gaz 11 ou un fil chauffant 12). Le chauffage peut également être réalisé, voir figure 2, par effet Joule d'une résistance 13 noyée dans le matériau céramique au voisinage du canal hélicoïdal 4. Enfin, on notera la présence de corps isolants 14 pour fermer la paroi réfractaire afin de limiter les surfaces d'échange avec l'extérieur et les déperditions calorifiques. L'appareil selon l'invention permet de réaliser des opérations de traitement thermique lors du transport de solides divisés à de très hautes températures supérieures à 6000 et pouvant aller jusqu'à 1500 . Le matériau transporté de manière vibrante dans le canal hélicoïdal, subit un traitement thermique tout-à-fait homogène car ce type de transport engendre le contact de toutes les particules avec les parois du canal, d'où une transmission calorifique uniforme, et ne produit aucune ségrégation entre les particules de taille différente, ce qui permet une régulation simplifiée du traitement thermique en termes de temps de séjour dans l'appareil. REVENDICATIONS 1. Appareil pour le traitement thermique à haute température d'un corps solide divisé, comportant une enceinte thermique (3) dans laquelle on fait circuler le produit à traiter, caractérisé en ce que cette enceinte (3) est constituée par un bloc de matériau réfractaire creusé d'un canal hélicoïdal (4) de circulation du produit, solidaire d'une plate-forme vibrante (2). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte thermique (3) est constituée par une paroi cylindrique dans l'épaisseur de laquelle est logé le canal hélicoïdal (4) de circulation du produit. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte les moyens de chauffage (11,12) stationnaires, entourant l'enceinte vibrante (3). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte les moyens de chauffage (13) disposés dans la masse de l'enceinte (3).