Brevet FR2799836A1 — publié le 20010420

DOSEUR POUR MATIÈRE SOLIDE DESCRIPTION La présente invention concerne un appareil de dosage de matière solide divisée ; le dispositif qui permet d'effectuer un écoulement régulier en sortie de l'appareil peut également assurer un broyage et un calibrage de la matière lorsqu'elle est friable. Habituellement, le dosage de matière solide est réalisé par des couloirs vibrants, des spires rotatives, des distributeurs à bol vibrant par exemple ; ce sont des appareils qui fonctionnent en général avec de la matière calibrée, une étape préalable de broyage-calibrage dans un appareil spécifique pouvant alors être nécessaire ; la complexité de ces matériels ou de leur entretien et leur encombrement rendent difficile leur adaptation à des conditions où fiabilité de fonctionnement, facilité d'intervention et faible encombrement sont requis, et ces appareils ont des caractéristiques d'utilisation (matière, débit) limitées. Le doseur selon l'invention peut permettre de réaliser en un seul appareil le dosage et le broyage de matière solide ; dans les applications où le broyage est nécessaire pour la régularité du dosage ou l'obtention d'un produit calibré, ces fonctions de dosage et de broyage sont effectuées par le même dispositif équipant l'appareil. L'appareil comprend une trémie qui contient la charge de matière à doser, et dont la base est partiellement obstruée par un organe qui constitue le dispositif de dosage et éventuellement de broyage ; -en fonctionnement, cet organe est entraîné en rotation par un axe vertical tournant. L'organe peut être suspendu par l'axe à un système d'entraînement comprenant un moteur surplombant, ou supporté par ce système, qui est alors placé sous l'organe. Des réglages de base sur le positionnement de l'organe de dosage permettent ensuite de piloter l'appareil suivant le seul paramètre de rotation en fonction du débit souhaité. Selon les matières ou les conditions d'utilisation, l'appareil pourra avoir les aspects suivants . - pour de la matière ne nécessitant pas de broyage, l'organe de dosage est constitué d'un disque dont le diamètre et le jeu de passage en sortie de la trémie sont appropriés à la granulométrie de la matière et la plage de débit souhaitée ; le dispositif pourra éventuellement être pourvu d'ailettes ou de saillies ; - pour le dosage et le broyage de matière friable, l'organe de dosage et broyage est constitué d'une vrille ou fraise de forme conique à rainures droites ou hélicoïdales, la sortie de la trémie en vis-à-vis de cette pièce ayant alors des rainures similaires ; le réglage du jeu de passage entre la vrille et l'embout de sortie de la trémie permet d'obtenir la granulométrie et les débits de matière souhaités. Selon quelques autres aspects de l'invention, des pales solidaires entraînées en rotation simultanément à l'organe de dosage par l'axe peuvent favoriser l'alimentation de cet organe ; dés racleurs entraînés par l'axe simultanément à l'organe de dosage améliorent l'écoulement du produit sur la face interne de la trémie ; les éléments précédents peuvent être suspendus à un peson qui permet de contrôler en permanence la charge et la régularité du dosage ; enfin, la trémie et le dispositif de dosage peuvent être entourés d'une enceinte étanche qui permet de confiner l'opération en évitant la dissémination de matière qui serait facilement dispersable, et maintient des conditions de pression ou d'ambiance atmosphérique propres au procédé qu'on entreprend ; un balayage de gaz de l'enceinte peut être réalisé. La nature particulière de l'invention sera mieux comprise au vu des figures suivantes qui en représentent deux réalisations principales # la figure 1 représente une coupe générale de l'appareil conçu comme un doseur simple, # et la figure 2 représente un organe de dosage également apte à broyer la matière dosée ; cet appareil pouvant remplacer l'organe de dosage dans l'appareil de la figure 1. on se réfère désormais aux dessins et tout d'abord à la première figure. L'appareil comprend une trémie dont la partie basse est conique ; sur le dessus, un orifice permet le remplissage par une tuyauterie de chargement 13 ; la base de la trémie 1 est ouverte et équipée d'un organe de dosage. L'appareil comprend aussi un moteur 3 implanté sur le dessus de la trémie 1 et qui entraîne en rotation, par l'intermédiaire d'un axe 4 traversant la trémie et vertical, l'organe de dosage, qui est ici constitué par un disque 2 obturant partiellement la base de la trémie 1, s'étendant sous elle et séparé de cette base par un jeu circulaire qui est fonction de la granulométrie du produit à doser et de la gamme de débit recherchés : le diamètre du disque 2 et le jeu permettent de produire un débit nul de produit quand l'axe 4 est au repos et un débit qui dépend de la vitesse de rotation dans le cas contraire. Dans cette réalisation, des racleurs 8 sont encore entraînés par l'axe 4 et consistent en des ailes qui s'étendent presque jusqu'à la face interne de la trémie 1. Les éléments précédents sont suspendus à un peson 9 par l'intermédiaire d'une pièce appelée lanterne 10, en fait une enveloppe qui entoure et protège le moteur 3, et qui mesure le poids de ces éléments et celui de la charge de produit à doser qui a été versée dans la trémie 1 : on peut ainsi contrôler à tout instant le degré de remplissage de la trémie 1 et la régularité du dosage. L'appareil comprend encore une enceinte étanche en deux parties, une enveloppe 11 à laquelle est adjointe un couvercle 12 et qui entoure les éléments précédents, le peson 9 étant fixé sous le couvercle 12 ; l'enceinte est traversée par la tuyauterie de chargement 13 par laquelle on emplit la trémie, par une tuyauterie d'écoulement 14 à la base par laquelle s'écoule le produit dosé, et par des passages de connexion 15 pour des câbles électriques menant au moteur 3 et au peson 9 et qui s'achèvent par des prises déconnectables donnant sur l'extérieur ; elle peut aussi recevoir une tuyauterie de balayage de gaz 16 qui la traverse elle aussi et permet d'injecter du gaz pour donner une atmosphère de composition particulière ; l'enceinte permet aussi de maintenir une pression qui, selon sa valeur, interdit le risque de dissémination du produit dosé, ou permet de dégazer son contenu si nécessaire ; si aucune précaution particulière ne doit être prise, l'enceinte peut être omise. L'appareil qui doit fonctionner dans des conditions de stabilité requises pour la régularité de dosage et la validité de la pesée peut cependant être intégré dans un système produisant des vibrations ; dans ce cas, les tuyauteries de liaison sont équipées de portions souples telles que des soufflets qui arrêteront les vibrations, et le support de l'ensemble dans le système pourra si nécessaire être raidi ou au contraire rendu flottant. L'appareil est équipé et réglé en fonction des conditions de service, de la matière solide utilisée et des débits recherchés. Après le chargement de la trémie, le moteur 3 est mis en marche à la vitesse donnant le débit voulu pour faire s'écouler le produit à la périphérie du disque 2. La pesée régulière permet de contrôler l'opération. Ces doseurs sont utilisés dans une installation de petite taille de vitrification de solutions radioactives, pour doser de petites quantités de déchets à faible débit. Deux types de produit y sont couramment dosés - de la fritte utilisée comme additif de vitrification, qui se présente sous forme de petites paillettes de taille habituelle autour de 2 mm ; sont dosées les charges allant jusqu'à 1,5 kg pour des débits typiques se situant autour de 300 g à l'heure ; - du calcinat : il s'agit du résidu sec de la calcination des solutions à vitrifier. I1 se présente sous la forme de grains friables de granulométrie assez dispersée ; ces grains sont broyés et dosés simultanément, ce qui permet d'obtenir à la fois un débit régulier, une granulométrie finale (environ 2 mm pour cette application) optimale pour la qualité de la vitrification, et l'absence de rétention dans le doseur ; sont dosées des charges allant jusqu'à 450 g pour des débits typiquement autour de 80 g à l'heure. Ce type de dosage est également envisageable pour l'alimentation de pièces plus ou moins calibrées dans des procédés de fusion des métaux comme par exemple la refusion des déchets de gainage des combustibles nucléaires. Mais de manière générale, ces appareils peuvent être utilisés pour le dosage et le broyage de matières solides divisées. Dans la réalisation de la figure 2, le disque 2 est remplacé par une vrille 5 qui s'étend à travers l'embouchure de la trémie 1 et qui permet non seulement de doser, mais de broyer et de calibrer le produit s'échappant de la trémie 1 ; l'embouchure 6 de la trémie est alors équipée de rainures 17 verticales ou obliques ; des pales 7, solidaires de l'axe 4 en rotation, et qui sont inclinées dans ce sens de rotation, produisent une force descendante sur le contenu de la trémie 1 et le dirigent vers la vrille 5 pour favoriser son alimentation et le dosage. Les grains du solide à doser quittent la trémie 1 à travers le jeu circulaire (ici vertical sensiblement, alors qu'il était horizontal avec le disque 2) formé entre la vrille 5 et l'embouchure 6, tout en étant broyés entre les filets de la vrille 5 et les crêtes entre rainures 17 de l'embouchure 6. Ce jeu a, en allant vers le bas, d'abord une largeur décroissante qui favorise la régularité du dosage et du broyage, puis une largeur constante, l'embouchure 6 ayant une conicité variable qui devient parallèle à celle de la vrille 5. Ici aussi le débit de dosage est proportionnel à la vitesse de rotation de la vrille 5. Il est clair que de nombreuses autres formes de rotation sont possibles, avec des organes de dosage ou de broyage différents, et des combinaisons quelconques d'éléments optionnels tels que les pales 7 et les racleurs 8. REVENDICATIONS 1. Appareil pour doser des matières solides, caractérisé en ce qu'il comprend une trémie (1), un organe (2, 5) disposé à la base de la trémie et séparé d'elle par un jeu circulaire, et un axe vertical (4) entraînant en rotation l'organe. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe est un disque horizontal (2) disposé sous la trémie (1). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe est une vrille (5) de broyage disposée à travers l'embouchure (6) de la trémie. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en "ce qu'il comprend des pales (7) fixées à l'axe au-dessus de l'organe, les pales étant inclinées dans le sens de rotation de l'axe. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des racleurs (8) fixés à l'axe au-dessus de l'organe et s'étendant sensiblement jusqu'à la trémie (1). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un peson (9) auquel l'axe (4) est suspendu. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la trémie est formée par une double enveloppe (1, 11 et 12), siège d'un balayage de gaz, ouverte sur le jeu. 8. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embouchure (6) de la trémie est rainurée intérieurement. 9. appareil selon la revendication 3 ou 8, caractérisé en ce que le jeu est, en sens descendant, décroissant puis constant.