Brevet FR2788260A1 — publié le 20000713

Dispositif élévateur hélicoïdal vibrant pour le transport de produits en vrac et subissant un traitement thermique La présente invention a pour objet un dispositif élévateur hélicoïdal vibrant pour le transport de produits en vrac et subissant un traitement thermique. Le secteur technique de l'invention est celui de la réalisation de transporteur à secousses a canaux hélicoïdaux pour permettre le traitement de particules soumises auxdites vibrations du transporteur. L'application principale de l'invention est la réalisation d'appareils de traitement thermique en continu, de produits pulvérulents en particulier dans le domaine alimentaire tel que pour stériliser, pasteuriser, torréfier (café, épices...) mais également dans d'autres domaines industriels tels que chimique, pharmaceutique... et pour des produits solides en particules de faible granulométrie inférieure à quelques centimètres et qui sont dits " en vrac ". On connaît en effet de nombreux dispositifs et procédés pour le traitement de particules solides que l'on fait monter dans au moins une rampe ou canal ou tube ou spire hélicoïdal vibrant pour les soumettre sur une grande partie de leur trajet à l'intérieur de ladite rampe ou canal ou... à différentes températures comprises entre vingt et mille degrés Celcius avec en plus la possibilité de les mettre en contact avec au moins un fluide tel qu'un gaz. On peut citer par exemple la demande de brevet FR 2 634 187 du 12/07/88 intitulée " transporteur vibrant " décrivant une rampe hélicoïdale ayant une section transversale particulière, ou la demande de brevet FR 2 683 896 du 15/11/91 intitulée " appareil pour le traitement thermique à haute température d'un corps solide divisé dans lequel le canal hélicoïdal de circulation du produit est creusé dans un bloc de matériau réfractaire. Plus récemment on peut citer également le brevet FR 2 701 861 déposé le 26/02/93 intitulé " Traitement thermique des particules solides de catalyseur et d'absorbant en présence de fluide dans une spire hélicoïdale vibrante ", selon lequel le chauffage d'au moins un pas de la5 spire est effectué par effet joule. On pourra se reporter à ces divers documents de l'art antérieur pour comprendre le fonctionnement de tels appareils et les différents procédés de traitement qu'ils permettent de mettre en oeuvre sans qu'il soit nécessaire de rappeler ces informations connues, dans la présente description; Tous ces élévateurs hélicoïdaux vibrants, ainsi utilisés comme transporteurs de produits pulvérulents, ou simplement de granulométrie faible, en vrac et auxquels on fait subir un traitement thermique, souffrent de graves problèmes liés à leur structure: en effet les dilatations du canal hélicoïdal, dues au traitement thermique qui augmente ou diminue sa température, ont pour résultat de générer des contraintes mécaniques élevées au niveau de ce canal ainsi que sur les systèmes de fixation de celui-ci au fût central et sur le fût central lui même; ces contraintes sont d'autant plus élevées que le fût central est maintenu souvent à une température différente de celle du canal hélicoïdal. Le résultat de ces contraintes peut être la casse de l'appareil. Le problème posé est ainsi de pouvoir fabriquer des appareils aptes à réaliser tout type de traitement thermique suivant les procédés connus à ce jour comme ceux décrits dans l'art antérieur ci-dessus, mais également suivant tout autre nouveau procédé, et comportant au moins une rampe ou canal hélicoïdal s'enroulant autour d'un fût central, et une base vibrante supportant l'ensemble, et pour lequel les contraintes mécaniques engendrées par le traitement thermique n'induisent pas de risque de rupture dans l'assemblage de l'appareil surtout lorsque celui- ci est mis en vibration; lesquelles vibrations devront être adaptables à tout type de traitement et aux produits traités; dans le cas de traitement thermique à chaud l'apport calorifique nécessaire pouvant être apporté par effet joule tel que décrit dans la demande de brevet FR 2 701 861 citée ci-dessus. Une solution au problème posé est un dispositif élévateur hélicoïdal vibrant pour le transport de produits en vrac à une température différente de celle ambiante comportant au moins un canal hélicoïdal s'enroulant autour d'un fût central et une base vibrante supportant l'ensemble, dans lequel ledit fût central est de section polygonale dont certaines faces reçoivent des entretoises supports de ladite rampe hélicoïdale et sont déformables dans la direction de ces entretoises. Dans un mode préférentiel de réalisation les spires de ladite rampe hélicoïdale sont métalliques, séparées les unes des autres, de section fermée, et directement soumis à une tension électrique donnée qui induit un courant qui créé un effet thermique à l'intérieur du canal, chauffant lesdits produits qui y sont transportés. Suivant un mode spécifique de réalisation, les faces recevant les entretoises sont déformées - soit en creux vers l'intérieur du fût à la température ambiante, et sont planes quand le dispositif est à température de fonctionnement supérieure à la température ambiante; - soit bombées vers l'extérieur du fût à la température ambiante, et son planes quand le dispositif est à température de fonctionnement inférieure à la température ambiante.. Le résultat est de nouveaux dispositifs élévateurs hélicoïdaux vibrants pour le transport de produits en vrac subissant un traitement thermique, qui répondent au problème posé puisque leur structure est ainsi apte à absorber les contraintes thermiques engendrées par leur mise en température: selon la présente invention on obtient en effet une structure qui est suffisamment rigide pour transmettre les vibrations efficacement depuis la base vibrante de l'appareil jusqu'au serpentin ou canal hélicoïdal tout en permettant les dilatations induites par les effets de la température sans risque de rupture de l'ensemble. On pourrait citer d'autres avantages à la présente invention mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt. La description et les figures ci-après représentent des exemples de réalisation de l'invention mais n'ont aucun caractère limitatif: d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention en particulier en changeant le nombre de faces du polygone constituant la section du fût central, ou en adaptant tout autre dispositif spécifique lié au procédé de traitement thermique à chaud ou à froid, ou autre, que l'on veut appliquer aux produits transportés dans ledit canal hélicoïdal. La figure 1 est une vue de côté d'un dispositif élévateur selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus de l'appareil suivant la figure 1. La figure 3 représente d'une part la même vue de dessus que celle de la figure 2, et d'autre part en pointillés la position des différentes parties du dispositif élévateur une fois mis en température de fonctionnement à partir d'une position à température ambiante correspondant à celle de la figure 2. La figure 4 est une vue de dessus du même dispositif élévateur que celui de la figure 1, à la température ambiante, suivant un mode préférentiel de réalisation selon l'invention permettant lorsqu'il est mis en température de positionner les éléments constituant le dispositif suivant la représentation de la figure 2. La figure 5 est une vue en perspective d'une partie du dispositif selon l'invention représentant le mode de fixation par entretoise du serpentin hélicoïdal du dispositif élévateur. La figure 6 est une vue en perspective éclatée d'un mode de fixation des moteurs à balourds permettant de mettre un dispositif selon l'invention en vibration. D'une manière connue le dispositif élévateur hélicoïdal vibrant pour le transport de produits en vrac comporte au moins une rampe ou canal hélicoïdal fermé 2 s'enroulant autour d'un fût central 1 et une base vibrante 3 supportant l'ensemble. s Selon la présente invention ledit fût central est de préférence cylindrique et de section polygonale: certaines de ses faces 6 reçoivent des entretoises 5 supports de ladite rampe hélicoïdale 2 et sont déformables dans la direction YY' de ces entretoises, soit en fait perpendiculairement au plan défini par leurs arêtes 8 communes à deux faces adjacentes.. Le nombre de faces ou cotés dudit polygone doit être suffisamment grand pour que ces faces 6 soient assez proches " d " des spires constituant ladite rampe hélicoïdale 2 afin que les entretoises 5 soient assez courtes mais d'autre part ce nombre de faces ne doit pas être trop important sinon la section polygonale se rapprocherait de la forme d'un cercle et chaque face serait trop étroite pour permettre une déformation dans la direction des entretoises qu'elle recevrait; ceci est du reste le cas pour les fûts des appareils actuels dont la section étant un cercle donne une grande rigidité à la structure, ce qui est recherché pour transmettre les vibrations, mais dont la surface est alors poinçonnée et même pouvant être déchirée, par les entretoises, du fait des dilatations différentes des divers éléments lors de la montée ou respectivement descente en température du dispositif élévateur. Ainsi la section du fût central 1 est de préférence un polygone de 5 à 10 cotés et de préférence 8 tel que représenté sur les figures jointes. Dans le cas o la mise en température pour un traitement thermique à chaud est assurée par la mise sous tension électrique des spires dudit canal 2 hélicoïdal, qui sont métalliques, de section fermée et séparées les unes des autres, dégageant alors la chaleur nécessaire par effet Joule, lesdites entretoises 5 étant fixées au fût central 1 peuvent être isolées de celui ci par une semelle 8 en matériau isolant électrique intercalé entre l'attache 9 en forme de bride desdites entretoises 5 et la face 6 du fût 1 recevant celles ci, les systèmes de fixation 10 de ladite platine/bride 9 avec la semelle isolante 8 et la face 6 assurant eux même une bonne isolation électrique suivant tout moyen connu. Dans tous les cas lesdites entretoises 5 sont de préférence de section circulaire et réalisées dans le même matériau que les spires du canal hélicoïdal 2 sur lesquelles elles sont solidaires tel que par soudure si l'ensemble est métallique. Comme indiqué précédemment le fût 1 étant à une température différente, soit inférieure soit supérieure, à la rampe hélicoïdale 2 et du fait de sa forme et de ses dimensions, sa dilatation ou contraction est moindre que celle de la rampe ou canal hélicoïdal ce qui induit d'autant plus une déformation vers l'extérieur ou respectivement l'intérieur des faces 6 supportant les entretoises 5, telle que représentées sur la figure 3 en cas de montée en température, si en position au repos en température ambiante, lesdites faces 6 sont planes telles que représentées sur la figure 2. Pour permettre un fonctionnement continu à température élevée ou au contraire basse avec un minimum de déformation desdites faces 6 par rapport à la surface plane définie par leurs arêtes 8, ces faces recevant les entretoises 5 sont de préférence déformées respectivement: - soit en creux vers l'intérieur du fût 1 à la température ambiante quand celle ci est inférieure à la température de fonctionnement, tel que représenté sur la figure 4, - soit bombées vers l'extérieur du fût 1 à la température ambiante quand celle ci est supérieure à la température de fonctionnement, - et dans tous les cas elles sont planes quand le dispositif est à température de fonctionnement tel que suivant la disposition de la figure 2: un tel montage précontraint les faces 6 du fût central 1 lorsque l'appareil n'est pas en fonctionnement avec un degré de précontrainte calculé selon la température d'opération de l'appareil, de telle façon qu'en fonctionnement, les faces 6 sont en position " repos " plane sans contrainte mécanique due à la dilatation ou contraction thermique ce qui conforte la rigidité de l'ensemble pour transmettre les vibrations.5 Ainsi on concilie les deux paramètres nécessaires au fonctionnement de l'appareil à savoir, que d'une part la paroi du fût doit être suffisamment " souple " pour encaisser les dilatations du serpentin 2 tout en étant suffisamment rigide pour transmettre des vibrations homogènes à l'ensemble de la structure par les moteurs 4 de vibrations à balourds: ceci nécessite de conserver une rigidité torsionnelle et verticale de l'ensemble de la structure. De plus le canal hélicoïdal lui même 2 ne subit aucune contrainte car les entretoises supports 5 ne font que suivre alors sa dilatation ou sa contraction sans être retenues par les faces 6 du fût 1: ceci permet de plus que ces entretoises puissent être fixées sur ledit fût par une semelle en matériaux isolants électriques qui en général sont de faible résistance et ne peuvent pas être utilisées sans risque de cassure dans d'autres modes de réalisation que ceux de la présente invention. Du fait également et entre autre de cette absence de contrainte mécanique en fonctionnement, un tel appareil selon l'invention peut subir tout type de vibrations: aussi la base vibrante 3 qui comporte de manière connue au moins deux moteurs 4 à balourds disposés diamétralement opposés par rapport à l'axe central vertical XX' du fût 1 supporte ceux ci grâce à un montage sur des supports 7, 11, 13 qui selon la présente invention, tels que décrits plus en détail à titre d'exemples préférentiels de réalisation ci-dessous, sont aptes à positionner lesdits moteurs suivant différents angles d'inclinaison de 0 à 360 par rapport audit axe XX': on peut ainsi adapter la composante verticale de vibrations à la vitesse de transport et au coefficient d'échange souhaité. Lesdits supports de montage de chaque moteur 4 à balourds peuvent comporter suivant la représentation de la figure 6 une première platine 71 sur laquelle est fixé ledit moteur 4, une platine support orientable 72 contre laquelle est plaquée la première platine 71 (mais dans d'autres modes de réalisation, il pourrait n'y avoir qu'une seule platine 7, portant le moteur 4), et une contre platine 73 orientable5 également et solidarisée avec les précédentes par tout moyen de liaison, tel que par des boulons traversant les orifices 14 prévus à cet effet: ces deux platines orientables 72, 73 sont disposées de part et d'autre d'un collier ou bride 13 fixé solidement, tel que par soudure, à un tube de liaison 11 reliant les deux supports de motorisation 4 disposés10 diamétralement et opposés par rapport à l'axe XX' du fût 1 et de la base vibrante 3, celle-ci comportant en outre des renforts internes 12 et étant solidarisée avec ledit tube de liaison 11. On peut ainsi orienter, par rotation de l'ensemble solidaire moteurs à balourds et platine 7 autour de l'axe HH' du tube de liaison cylindrique de révolution 11, l'axe YY' de rotation des moteurs à balourds 4 suivant tout angle voulu de 0 à 360 par rapport à l'axe XX', et bloquer dans la position souhaitée chaque ensemble moteur par serrage des platines 7 de part et d'autre de la bride 13 qu'elles prennent en sandwich. REVENDICATIONS 1. Dispositif élévateur hélicoïdal vibrant pour le transport de produits en vrac a une température différente de celle du milieu ambiant comportant au moins un canal hélicoïdal (2) s'enroulant autour d'un fût central (1) et une base vibrante (3) supportant l'ensemble caractérisé en ce que ledit fût central (1) est de section polygonale dont certaines faces (6) reçoivent des entretoises (5) supports dudit canal hélicoïdal (2) et sont déformables dans la direction YY' de ces entretoises. 2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la section du fût central (1) est un polygone de cinq à dix cotés. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que lesdites entretoises (5) sont de section circulaire réalisées dans le même matériau que les spires du canal hélicoïdal (2) sur lesquelles elles sont solidarisées. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les spires dudit canal hélicoïdal (2) sont métalliques, séparées les unes des autres, de section fermée, et directement soumis à une tension électrique donnée qui créé un effet thermique à l'intérieur dudit canal (2) chauffant lesdits produits. 5. Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que lesdites entretoises (5) sont fixées au fût central (1) et isolées de celui ci par une semelle en matériau isolant. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les faces (6) recevant les entretoises (5) sont déformées en creux vers l'intérieur du fût (1) à la température ambiante et sont planes quand le dispositif est à température de fonctionnement supérieure à la température ambiante. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les faces (6) recevant les entretoises (5) sont bombées vers l'extérieur du fût (1) à la température ambiante et sont planes quand le dispositif est à une température de fonctionnement inférieure à la température ambiante 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la base vibrante (3) comporte au moins deux moteurs (4) à balourds, disposés diamétralement opposés par rapport à l'axe vertical central XX' du fût (1) et sont montés sur des supports (7, 11, 13) aptes à positionner lesdits moteurs suivant différents angles d'inclinaison par rapport audit axe XX'.