Brevet FR2718368A1 — publié le 19951013

" Vis de préchauffage pour mélanger et réchauf- fer simultanément des matières à grains fins ou pâteuses " La présente invention concerne une vis de pré- chauffage pour mélanger et réchauffer simultanément des ma- tières à l'état de grains fins ou à l'état pâteux, avec au moins une vis creuse tournant dans une auge à vis, et dont les cavités (celles de l'axe de vis et celles du filet de vis) sont remplies d'un moyen caloporteur, de préférence d'un fluide. De telles vis de préchauffage servant par exem- ple à préchauffer et à mélanger de manière intensive du co- que de pétrole pour la fabrication d'anodes en graphite, sont déjà connues. C'est ainsi que par exemple le docu- ment "Hohlschnecken-Wârmetauscher", 1571 d/3.88 de la So- ciété Lurgi, Francfort sur Main, décrit des vis de préchauffage correspondant au type défini ci-dessus, com- portant des vis creuses, rotatives, traversées par un fluide caloporteur. En général, le fluide caloporteur passe d'abord à travers l'arbre creux puis sort de la vis de pré- chauffage à proximité de la sortie du produit pour passer dans la dernière spire creuse, et parcourt alors le filet de vis à contre- courant par rapport au produit transporté dans l'auge de la vis. L'inconvénient de ces vis de préchauffage con- nues est que, sur le plan du procédé, par suite de l'échange de chaleur vers le produit à réchauffer, le fluide caloporteur se refroidit si bien que, suivant le sens de circulation du fluide caloporteur, on arrive à un gradient de température correspondant, dirigé axialement. Or, sur le plan de la mise en oeuvre des moyens construc- tifs, l'inconvénient est liée à l'introduction du fluide caloporteur dans l'axe de la vis rotative pour évacuer de nouveau ce fluide vers l'extérieur de l'axe de la vis rota- tive; cela nécessite des moyens coûteux en machine et des passages tournants, demandant beaucoup d'entretien; il s'agit des éléments intitulés " têtes d'étanchéité " dans le document rappelé ci-dessus. La présente invention a pour but de créer une vis de préchauffage dont l'axe de vis, rotatif, puisse être monté dans un palier sans nécessiter des moyens construc- tifs et un entretien importants et qui, le cas échéant, si cela est nécessaire ou souhaité, fonctionne sans présenter de gradient de température dans la direction axiale. A cet effet, l'invention concerne une vis de préchauffage correspondant au type défini ci-dessus carac- térisée en ce que: a) à l'intérieur de l'axe creux de la vis il est prévu un dispositif de chauffage électrique alimenté en énergie électrique par des contacts de frottement prévus à l'extérieur de l'axe de vis; b) plusieurs ouvertures, réparties régulière- ment à la périphérie et sur toute la longueur de l'axe de vis, sont prévues dans l'enveloppe de l'axe de vis pour re- lier entre elles les cavités de l'axe de vis et du filet de vis. Dans la réalisation de la vis creuse rotative selon l'invention on obtient une série d'avantages par rap- port aux vis creuses connues dont le moyen caloporteur reste dans une cavité complètement fermée vis-à-vis de l'extérieur, à l'intérieur de la vis creuse. Tout d'abord la cavité fermée de la vis permet de supprimer le passage tournant nécessaire aux vis de préchauffage connues, et à travers lesquelles le fluide caloporteur est échangé entre l'extérieur et la vis creuse rotative; de manière générale on réalise un palier usuel, beaucoup moins coûteux pour la vis creuse. Selon l'invention le moyen caloporteur ne cir- cule plus à travers la vis creuse mais reste à l'intérieur de celle-ci, il n'y a pas non plus de gradient de tempéra- ture dans la direction axiale comme dans les vis de pré- chauffage connues. Au contraire, il est possible ainsi, par une mise en forme appropriée du dispositif de chauffage, de régler un profil de température prédéterminé et de le main- tenir pendant le fonctionnement de la vis de préchauffage. Le fluide caloporteur est " immobile " à l'intérieur de la vis creuse et aussi à l'intérieur du fi- let creux de la vis, il n'est plus nécessaire que le filet soit accessible (pour permettre la circulation du fluide caloporteur), il suffit de l'interrompre par des ouvertures ce qui donne des éléments de filet de vis en forme d'ailettes ou de pales. Cela permet un mélange intensif par le transfert de matière, réduit par les intervalles et la modification selon l'invention de la pente des morceaux de filet de la vis permet d'adapter en outre le transfert de la matière aux exigences imposées au produit à mélanger. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'une vis creuse à filet de vis continu, - la figure 2 est une coupe d'une vis creuse à filet de vis interrompu. La figure 1 montre une vis creuse 10 montée à rotation par des paliers 16, 17 dans une auge à vis 20. Au- tour de l'axe de vis 11, creux,, à l'intérieur de l'auge à vis 20 il y a, un filet de vis 12 également creux et dont vis 20 il y a, un filet de vis 12 également creux et dont les cavités 13 communiquent par des ouvertures 23 avec la cavité 14 de l'axe de vis 11. Ces ouvertures 23 sont pré- vues sur toute la longueur de l'axe de la vis, à interval- les réguliers dans l'enveloppe de l'axe de la vis pour réaliser une liaison aussi bonne que possible entre les ca- vités 13 du filet 12 de la vis et la cavité 14 de l'axe 11 de la vis. L'axe creux 11 sort de l'auge à vis 20 d'un cô- té (à gauche selon la figure). Cet axe se termine par un élément compensateur de pression; dans l'exemple de réali- sation représenté il s'agit d'un chemin de compensation 21 dont la face frontale comporte une soupape de limitation de pression 22 servant à limiter la pression. A l'intérieur de l'axe de vis se trouve un dispositif de chauffage électri- que 15 dont le câble sortant également à travers l'axe de vis est alimenté en énergie par des contacts à frottement 18, 19. Les cavités 13, 14 du filet de vis 12, reliées entre elles, et de l'axe de vis 11, forment une cavité glo- bale, totalement fermée vis-à-vis de l'extérieur. Cette ca- vité est remplie d'un fluide caloporteur que l'on peut chauffer par le dispositif de chauffage électrique 15. Une réalisation appropriée du dispositif de chauffage 15 permet ainsi d'influencer dans la direction axiale et développer un gradient de température, ou de sup- primer de ce gradient. Selon un autre développement avantageux de l'invention, tel que représenté à la figure 2, le filet de vis comporte des intervalles de sorte que les parties du filet de vis portées par l'axe de vis 11 sont en forme d'ailettes ou de pales. Cette réalisation des intervalles réduit le transport de la matière à travers le filet de la vis ce qui permet d'assurer un mélange plus intense (en augmentant la vitesse de rotation de l'axe de vis) tout en augmentant le temps de séjour du produit à mélanger dans la vis de préchauffage. On peut encore accentuer cet effet se- lon l'invention si l'on modifie de manière correspondante le pas des éléments constituant le filet de vis. Pour cela il est alors nécessaire de monter les éléments du filet de vis sur l'axe de vis par une liaison rotative dans la di- rection radiale (non représentée dans le dessin); il faut veiller à réaliser une étanchéité suffisante des cavités 25 des éléments de filet de vis par rapport à l'axe 11 de la vis. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Vis de préchauffage pour mélanger et ré- chauffer simultanément des matières à l'état de grains fins ou à l'état pâteux, avec au moins une vis creuse tournant dans une auge à vis, et dont les cavités (celles de l'axe de vis et celles du filet de vis) sont remplies d'un moyen caloporteur, de préférence d'un fluide, caractérisée en ce que: a) à l'intérieur de l'axe creux (11) de la vis il est prévu un dispositif de chauffage électrique (15) alimenté en énergie électrique par des contacts de frotte- ment (18, 19) prévus à l'extérieur de l'axe de vis (11); b) plusieurs ouvertures (23), réparties régu- lièrement à la périphérie et sur toute la longueur de l'axe de vis, sont prévues dans l'enveloppe de l'axe de vis pour relier entre elles les cavités de l'axe de vis (14) et du filet de vis (13). 2 ) Vis de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filet de vis (12) comporte des intervalles qui arrivent jusqu'à l'axe de vis (11) et les éléments de filet de vis qui subsistent, prennent la forme de palettes ou d'ailettes. 3 ) Vis de préchauffage selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pente des éléments de filet de vis est variable. 4 ) Vis de préchauffage selon l'une des reven- dications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que, pour compenser la dilatation du moyen caloporteur, l'axe de vis (11) com- porte de préférence, au niveau d'une face frontale, un élé- ment de compensation de dilatation, par exemple un compensateur (21) et une soupape de sécurité (22) pour li- miter la pression du moyen caloporteur.