Brevet FR2944343A1 — publié le 20101015

La présente invention concerne un dispositif à marche discontinue pour refroidir et homogénéiser des matériaux granuleux en grande quantité et plus particulièrement les sables de fonderie. Les machines utilisées à ce jour pour refroidir les matériaux granuleux humides et plus particulièrement les sables de fonderie, sont des machines à chargement et déchargement continu en ce sens que le produit à refroidir entre de façon continue dans la machine et en ressort également de façon continue. Le refroidissement du produit à traiter est obtenu par évaporation de l'eau contenue dans le produit ou ajoutée au produit comme dans de très nombreux dispositifs de refroidissement. L'évaporation de l'eau est obtenue en soufflant de grandes quantités d'air dans le produit chaud à travers des ouvertures latérales autour de la cuve de traitement ou bien à travers une multitude de petits trous dans la tôle de fond pour les machines vibrantes. Ces machines à fonctionnement continu présentent toutefois des inconvénients notoires : - le produit à refroidir et homogénéiser reçoit toujours le même traitement quel que soit son historique et sa température - il n'y a pas d'homogénéisation par mélange dans les machines vibrantes - il n'y a pas de réelle homogénéisation pour les machines à cuve car tous les grains du produit à traiter sont très loin de rester le même temps dans la machine puisqu'il est quasi impossible d'obtenir un flux où le premier rentré est toujours le premier sorti. - il est impossible de rajouter des produits de régénération de façon 25 maîtrisée dans ces machines Il résulte de tous ces éléments que les produits à traiter, et particulière-ment les sables de fonderie liés à la bentonite, sont hétérogènes et inégalement refroidis à la sortie des ces machines continues . 5 10 15 2025 -2- Cet ensemble de considérations est à la base de la présente invention qui a pour but de remédier aux inconvénients des machines à cycle continu en proposant un dispositif à marche discontinue, fonctionnant charge après charge. Ce type de fonctionnement permet de mesurer avec précision tous les éléments et paramètres de chaque charge de matériaux à traiter et donc d'y apporter exactement les correctifs correspondants . Le dispositif particulier d'introduction de l'air et de l'eau en de multiples points par le fond permet d'améliorer considérablement l'efficacité du refroidissement en favorisant les échanges thermiques puisque l'air doit ainsi traverser toute la hauteur de matériaux. L'action des outils tournants combinée avec celles des outils fixes assure une très grande homogénéité du produit à traiter. Le fait de travailler charge par charge permet de dégager dans le cycle un temps pendant lequel il n'y a pas d'air de refroidissement soufflé et d'ajouter alors les produits de régénération souvent pulvérulents sans qu'ils ne soient entraînés par le flux d'air. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'ensemble est constitué par : - une trémie peseuse en amont de la machine pour permettre de peser en temps masqué la quantité exacte de produit à traiter ainsi que les éventuels produits de régénération pour le cycle successif. - une ou plusieurs sondes de température situées dans la trémie peseuse permettant de connaître avec précision la température de la masse de produit à traiter. - un dispositif électronique de mesure de l'humidité du produit situé soit dans la trémie peseuse soit en amont de celle-ci permettant de connaître avec précision la quantité d'eau contenue dans la masse pesée de produit à traiter. - un calculateur industriel de type automate programmable ou micro-ordinateur pour calculer exactement les trois éléments suivants : 10 15 20 25 -3- a- la quantité d'eau à ajouter au mélange pour obtenir la température désirée à la fin du cycle. b- la durée du cycle en fonction de l'ensemble des paramètres mesurés et des objectifs à atteindre. c- la quantité éventuelle de produit de régénération à introduire dans la machine en fonction de l'historique de la masse de produit à traiter. Par exemple pour les sables de fonderie, une quantité de bentonite proportionnelle à la quantité de métal liquide qui a été coulé dans la masse de sable à traiter. - un dispositif d'introduction de l'air par le fond de la machine constitué d'un caisson de répartition de l'air avec de nombreux trous d'injection de l'air dans le produit. Afin d'éviter que le produit à traiter ne pénètre dans le caisson, dès qu'il n'y a plus d'air soufflé, ces trous de forme conique sont obturés automatiquement par des injecteurs coniques poussés par des ressorts suivant la figure N°2, par un circuit d'air comprimé, ou bien encore par un dispositif mécanique adapté. - un dispositif d'introduction de l'eau à travers une partie des injecteurs coniques afin de répartir l'arrivée d'eau sur toute la surface du fond suivant la figure N°2. Le dispositif de refroidissement à cycle discontinu selon l'invention peut être avantageusement mis en oeuvre sur un nouveau type de refroidisseur particulièrement bien adapté au traitement des sables de fonderie liés à la bentonite et qui constitue le second objet de la présente invention. Le refroidisseur à cycle discontinu selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte, placé dans une cuve fixe à axe vertical, un ou plusieurs outils de mélange tournants et un ou plusieurs outils de mélange fixes. L'ensemble de ces outils est fixé à un plateau supérieur tournant qui constitue la partie essentielle du dessus du refroidisseur suivant la figure N°1. 10 15 20 25 -4- Conformément à l'invention, le plateau supérieur tournant est un plateau en acier fixé sur une couronne à billes et entraîné en rotation par un moto réducteur. Selon un mode de réalisation également préférentielle ou les moteurs des outils tournants sont alimentés électriquement à l'aide de collecteurs tournants électriques monté sur un arbre central du plateau tournant supérieur suivant figure N°1. Selon un mode de réalisation également préférentiel, les moteurs des outils et du plateau tournant peuvent être alimentés soit à partir de la fréquence réseau, soit à partir de variateurs de fréquence pour adapter à volonté les vitesses de rotation au travail à effectuer cas par cas. Les dessins annexés illustrent l'invention : - la figure N°1 représente en vue de face avec coupe partielle un refroidisseur selon l'invention - la figure N°2 représente en coupe le détail du fond du refroidisseur avec le caisson à air et les bouchons coniques utilisés pour l'introduction de l'eau et de l'air. En référence à ces dessins, on voit que le dispositif suivant l'invention comporte une cuve fixe (1) montée sur un caisson à air (2) constitué d'une tôle de fond du refroidisseur (3) et d'une tôle de fond du caisson à air (4). Le plafond en acier supporte une couronne à billes (5) sur laquelle tourne le plateau tournant supérieur (6). Un arbre central (7) est fixé sur le plateau tournant et supporte le collecteur tournant électrique (8) qui alimente le ou les moteurs des outils tournants (9) par l'intermédiaire d'un câble (10). Le plateau tournant supérieur (6) est entraîné en rotation par un moto réducteur (11). Le ou les outils fixes (12), ainsi que les outils tournants(18), sont solidaires du plateau tournant (6) et décrivent donc une trajectoire circulaire à l'intérieur de la cuve. 10 15 20 25 -5- Le refroidisseur est alimenté en produit à traiter par la goulotte (13) située sous la trémie peseuse (14) qui repose sur des pesons à jauge de contrainte (15). La température du produit à traiter est relevée par des sondes appropriées (16) et l'humidité par la sonde électronique (17). A la fin du cycle, le produit traité est évacué par la porte de vidange (19) et la cheminée (20) sert à l'évacuation de l'air soufflé et de la vapeur d'eau. L'air servant au refroidissement est soufflé par le ventilateur (21) vers le caisson à air (2). Le refroidisseur est alimenté en produit de régénération par un dispositif approprié de dosage (31). A l'intérieur du caisson de soufflage (2), sont disposés des injecteurs coniques (22) en nombre adapté à l'installation. Environ la moitié de ces injecteurs (22) comportent un trou central (23) d'introduction d'eau communiquant avec un tube fileté (24) d'alimentation en eau. A leur base, les injecteurs coniques (22) comportent un disque cylindrique coulissant dans une chemise (25). Un ressort (26), ou un quelconque autre système de poussée, pousse vers le haut les injecteurs (22) jusqu'à ce que la pression d'air générée par le ventilateur (21) soit suffisante pour les faire redescendre et permettre ainsi à l'air soufflé de passer à travers le fond (3) par les trous coniques (27). Un calculateur industriel de type automate programmable ou micro-ordinateur (28) reçoit en permanence les informations venant des capteurs (15), (16), (17) et de l'ensemble de l'installation amont et aval, et calcule d'une part les quantités d'eau nécessaires pour assurer le refroidissement ainsi que le temps de cycle adapté à chaque charge et d'autre part les quantités de produit de régénération. Le calculateur (28) pilote de façon appropriée l'ouverture de la vanne d'eau (29) à partir du retour d'information du compteur d'eau (30) ; ainsi que la marche du système de dosage de produit de régénération (31) Revendications1 ù Dispositif destiné au refroidissement et à l'homogénéisation en cycle discontinu des produits granuleux caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs de mesure (15) (16) (17) reliés à un calculateur industriel (28) lequel est relié à une vanne d'eau (29), un compteur d'eau (30) et un dispositif de dosage de produit de régénération (31) pour déterminer et introduire dans le produit à traiter les quantités exactes d'eau et de produit de régénération pour obtenir en fin de cycle et le refroidissement désiré et un produit homogène d'un cycle à l'autre. 2 ù Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'introduction d'air se fait par le fond de la machine à l'aide d'un caisson d'air (2) avec un nombre adapté d'injecteurs coniques (22). 3 ù Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'eau nécessaire au refroidissement est introduite en de nombreux points du 15 fond à travers les trous (23) dans les injecteurs coniques (22). 4 ù Refroidisseur destiné notamment au traitement des sables de fonderie caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon les revendications 1 à 3, et caractérisé en ce qu'il comporte, placé dans une cuve à axe vertical (1), au moins un outils tournant (18), au moins un outils 20 fixe (12), l'ensemble étant fixé sur un plafond tournant (6) et en ce qu'il comporte également l'ensemble des capteurs (15) (16) (17) (30) reliés au calculateur (28) ainsi que le ventilateur (21). 5 ù Refroidisseur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'alimentation électrique des moteurs (9) des outils tournants (18) se fait par l'intermédiaire d'un collecteur électrique tournant (8).