Brevet FR3062468A1 — publié le 20180803

Sécheur à tambour rotatif pour le séchage de granulats La présente invention concerne le domaine des sécheurs à tambour rotatif pour le séchage de granulats, par exemple pour la production d'enrobés, notamment des enrobés pour revêtement routier. Pour produire des enrobés pour revêtement routier, il est possible de sécher et chauffer des granulats, puis de malaxer les granulats secs et chauds avec du liant, notamment un liant bitumineux. En option, il est possible de mélanger les granulats secs et chauds avec des granulats issus d'enrobés recyclés, aussi nommés « agrégats d'enrobé ». Pour le séchage des granulats, il est possible d'utiliser un sécheur comprenant un tambour monté rotatif autour de son axe incliné par rapport au plan horizontal, des aubes de relevage disposées sur la surface interne du tambour pour relever les granulats du fait de la rotation du tambour et les faire retomber en formant un rideau de granulats à l'intérieur du tambour, et un brûleur générant des gaz chauds circulant dans le tambour. En fonctionnement, le tambour est alimenté en granulats humides et froid. Du fait de la rotation du tambour, les granulats sont relevés par les aubes de relevage et retombent en formant un rideau de granulats traversé par les gaz chauds produits par le brûleur. Les granulats avancent à l'intérieur du tambour du fait des relevages successifs et de l'inclinaison de l'axe du tambour par rapport au plan horizontal, en étant progressivement séchés et chauffés. Les fumées générées par le gaz chauds traversant le rideau de granulats et sortant du tambour sont récupérées et filtrées. Afin d'assurer un bon rendement, les fumées doivent être ni trop froides, car cela entraine un risque de condensation, ni trop chaudes, car cela entraîne une surconsommation d'énergie. Selon la forme des aubes de relevage, les aubes de relevage relèvent une quantité de granulats plus ou moins importante, le rideau de granulats formé dans le tambour en rotation est plus ou moins dense, et l'échange thermique entre les gaz chauds et les granulats est plus ou moins intense, ce qui influence la température des fumées sortant du sécheur. Il est possible de prévoir des aubes de relevage réglables, pour pouvoir régler le sécheur en fonction de la production à réaliser, notamment en fonction de l'humidité des granulats utilisés, de la température des enrobés souhaités en sortie de l'installation de production d'enrobés, ou d'un taux de recyclage d'enrobés. 3062468 2 FR3034786A1 divulgue un sécheur à tambour rotatif comprenant des aubes de relevage réglables montées pivotantes sur le tambour. Cependant, le mécanisme de réglage des aubes est complexe. Un des buts de l'invention est de proposer un sécheur à tambour rotatif pour le 5 séchage de granulats qui permette d'ajuster la température des fumées, tout en étant de conception et d'utilisation simples. A cet effet, l'invention propose un sécheur pour le séchage de granulats, comprenant un tambour rotatif destiné à recevoir les granulats, des aubes de relevage disposées sur la surface interne du tambour pour relever les granulats et les faire 10 retomber du fait de la rotation du tambour, et un déflecteur monté à l'intérieur du tambour pour empêcher les granulats relevés par les aubes de relevage de retomber dans une zone d'interruption située verticalement sous le déflecteur. Selon des modes de réalisation particuliers, le sécheur comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou selon toutes les 15 combinaisons techniquement possibles : - le déflecteur est réglable de manière à modifier l'étendue horizontale et/ou l'étendue verticale de la zone d'interruption dans laquelle les granulats ne retombent pas ; - le déflecteur est orientable autour d'un axe d'orientation pour modifier le réglage du déflecteur ; 20 - l'axe d'orientation est parallèle à un axe longitudinal du tambour ou coïncide avec un axe longitudinal du tambour ; - le déflecteur est excentré par rapport à l'axe longitudinal du tambour ; - il comprend un mécanisme de réglage configuré pour commander le réglage du déflecteur depuis l'extérieur du tambour, notamment depuis une extrémité du tambour ; 25 - le déflecteur est monté à l'intérieur du tambour de manière à pouvoir rester immobile pendant la rotation du tambour ; - le déflecteur est monté à l'intérieur du tambour par l'intermédiaire d'au moins un palier monté sur un support qui est fixé à l'intérieur du tambour et qui tourne avec le tambour ; 30 - le déflecteur présente la forme d'une plaque ; - il comprend un brûleur pour générer un flux de gaz chaud à l'intérieur du tambour ; - le sécheur est un sécheur simple ou un sécheur-malaxeur, à co-courant ou à contre-courant. 3062468 3 L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un sécheur à tambour 5 rotatif pour le séchage de granulats ; - les Figures 2 à 4 sont des vues en coupe transversale du tambour selon Il-Il sur la Figure 1, montrant un déflecteur respectivement dans trois positions de réglage différentes ; - les Figures 5 à 7 sont des vues schématiques illustrant un mécanisme de 10 commande pour le réglage du déflecteur ; et - les Figures 8 à 10 sont des vues analogues à celles de la Figure 1, illustrant des sécheurs à tambour rotatif selon des variantes. Le sécheur 2 à tambour rotatif illustré sur la Figure 1 comprend un tambour 4 présentant un axe longitudinal A-A'. Le tambour 4 est tubulaire et s'étend suivant son axe 15 longitudinal A-A'. Le tambour 4 est monté rotatif autour de son axe longitudinal A-A'. L'axe longitudinal A-A' du tambour 4 est oblique par rapport à un plan horizontal. L'axe longitudinal A-A' fait un angle non nul avec le plan horizontal et un angle non nul avec la direction verticale. L'angle d'inclinaison de l'axe longitudinal A-A' du tambour 4 par rapport au plan horizontal est par exemple compris entre 2° et 10°, en particulier entre 3° 20 et 5°. Le tambour 4 comprend une entrée 6 pour les granulats humides et froids, formée par une extrémité axiale du tambour 4, et une sortie 8 pour les granulats secs et chauds, formée par l'extrémité axiale opposée du tambour 4. L'entrée 6 est située à une hauteur supérieure à celle de la sortie 8, du fait de 25 l'inclinaison de l'axe longitudinal A-A' du tambour 4 par rapport au plan horizontal. En fonctionnement, les granulats circulent dans le tambour 4 en avançant progressivement de l'entrée 6 vers la sortie 8. Le sécheur 2 comprend des aubes de relevage 10 disposées sur la surface interne 12 du tambour 4. Les aubes de relevage 10 sont configurées pour relever les granulats 30 présents dans le tambour 4 du fait de la rotation du tambour 4, et les faire retomber en formant un rideau de granulats à l'intérieur du tambour 4. Les aubes de relevage 10 sont disposées dans un tronçon de séchage 18 du tambour 4. Le rideau de granulats est généré dans le tronçon de séchage 18 lors de la rotation du tambour 4. Le sécheur 2 comprend ici plusieurs rangées 14 d'aubes de relevage 10. Chaque rangée 14 comprend plusieurs aubes de relevage 10 réparties circonférentiellement sur la 3062468 4 surface interne 12 du tambour 4. Les aubes de relevage de chaque rangée 14 sont situées à une même position axiale le long de l'axe longitudinal A-A' du tambour 4. Le sécheur 2 est configuré pour une circulation de gaz chaud axialement dans le tambour 4 pour le séchage des granulats. En fonctionnement, les gaz chauds traversent 5 le rideau de granulats formé par les aubes de relevage 10 et sèchent les granulats. Le sécheur 2 de la Figure 1 est un sécheur à contre-courant. Le sécheur 2 est configuré pour une circulation de gaz chaud axialement dans le tambour 4 en sens inverse des granulats. En fonctionnement, les gaz chaud circulent axialement dans le tambour 4 de la sortie 8 vers l'entrée 6. 10 Dans l'exemple illustré, le sécheur 2 comprend un brûleur 20 configuré pour générer des gaz chauds circulant axialement à l'intérieur du tambour 4. Le brûleur 20 est disposé pour former une flamme à l'intérieur du tambour 4. Le brûleur 20 est à la sortie 8. La flamme est générée dans un tronçon de flamme 22 du tambour 4. Le tronçon de flamme 22 est distinct du tronçon de séchage 18. Le tronçon de séchage 18 est ici 15 situé en amont du tronçon de flamme 22, en considérant le sens de circulation des granulats de l'entrée 6 vers la sortie 8. Le sécheur 2 comprend un dispositif d'alimentation 24 pour alimenter l'entrée 6 en granulats humides et froids. Le dispositif d'alimentation 24 est par exemple un convoyeur à bande disposé pour déverser les granulats dans l'entrée 6. 20 Le sécheur 2 comprend un collecteur de fumées 26 pour récupérer les fumées générées par les gaz chauds et sortant du tambour 4. Dans le sécheur 2 à contre-courant de la Figure 1, le collecteur de fumées 26 est disposé à l'entrée 6. Comme cela est visible sur les Figures 1 et 2, le sécheur 2 comprend un déflecteur 30 disposé à l'intérieur du tambour 4 pour empêcher des granulats relevés par des aubes 25 de relevage 10 de retomber dans une zone d'interruption 32 située verticalement sous le déflecteur 30. En fonctionnement, les granulats relevés par les aubes de relevage 10 ne retombent pas dans la zone d'interruption 32. Le rideau de granulats (référence C sur la Figure 2) est donc interrompu dans la zone d'interruption 32. La zone d'interruption 32 30 forme un passage libre de granulat pour les gaz chaud. Les gaz chaud traversant le rideau de granulats n'échangent pas de chaleur avec des granulats dans la zone d'interruption 32. Plus la zone d'interruption 32 est étendue, moins les gaz chauds échanges de la chaleur avec les granulats. Le déflecteur 30 est situé dans le tronçon de séchage 18. Le déflecteur 30 s'étend 35 sur une fraction de la longueur ou sur toute la longueur du tronçon de séchage 18. Le déflecteur 30 s'étend ici sur une fraction de la longueur du tronçon de séchage 18. 3062468 5 Lorsque le sécheur 2 comprend plusieurs rangées 14 d'aubes de relevage 10, le déflecteur 30 s'étend axialement en regard d'une rangée 14 ou de plusieurs rangées 14. Le déflecteur 30 présente par exemple la forme d'une plaque. Le déflecteur 30 s'étend parallèlement à l'axe longitudinal A - A'. 5 Le déflecteur 30 est monté à l'intérieur du tambour 4 de manière à pouvoir rester immobile pendant la rotation du tambour 4. En fonctionnement, le déflecteur 30 ne tourne pas avec le tambour 4, mais reste immobile. La zone d'interruption 32 présente une étendue horizontale sensiblement égale à la projection verticale du déflecteur 30 dans un plan horizontal. La zone d'interruption 32 10 présente en particulier une longueur L (Figure 1) prise suivant la projection verticale de l'axe longitudinal A - A' sur un plan horizontal, et une largeur I (Figure 2) prise perpendiculairement à la projection verticale de l'axe longitudinal A - A' sur un plan horizontal. Le déflecteur 30 est réglable de manière à modifier l'étendue horizontale de la 15 zone d'interruption 32, et en particulier la largue I de la zone d'interruption 32. Le déflecteur 30 est ici monté à l'intérieur du tambour 4 de manière à être orientable autour d'un axe d'orientation qui est de préférence parallèle à l'axe longitudinal A - A' du tambour 4, et qui coïncide ici avec l'axe longitudinal A - A' du tambour 4. Comme visible sur les Figures 2 à 4, une modification de l'orientation du déflecteur 20 30 modifie l'étendue horizontale de la zone d'interruption 32, et plus précisément la largeur I de la zone d'interruption 32. Le déflecteur 30 est mobile entre une première position (Figure 2) dans laquelle l'étendue horizontale de la zone d'interruption 32 est maximale et une deuxième position (Figure 4) dans laquelle l'étendue horizontale de la zone d'interruption 32 est minimale. 25 Le déflecteur 30 en forme de plaque présente un profil en vue suivant l'axe longitudinal A - A' (Figure 2). Le profil est ici arqué. D'autres profils sont envisageables. Dans une variante, le déflecteur 30 est sensiblement plan et présente un profil rectiligne. Dans la première position (Figure 2), le profil du déflecteur 30 s'étend sensiblement horizontalement, et dans la deuxième position (Figure 4), le profil du 30 déflecteur 30 s'étend sensiblement verticalement. Le déflecteur 30 pivote d'environ 90° entre la première position et la deuxième position. Le déflecteur 30 peut prendre des positions intermédiaires entre la première position et la deuxième position, comme illustré sur la Figure 3. Le déflecteur 30 est excentré par rapport à l'axe longitudinal A - A'. La rotation du 35 déflecteur 30 autour de l'axe longitudinal A - A' s'accompagne d'un déplacement du déflecteur 30 suivant une trajectoire circulaire autour de l'axe longitudinal A - A'. 3062468 6 Ceci provoque un déplacement de la zone d'interruption 32 à l'intérieur du tambour 4 et une modification de l'étendue verticale de la zone d'interruption 32 conjointement à la modification de l'étendue horizontale de la zone d'interruption 32. Dans l'exemple illustré, dans la première position, le déflecteur 30 est situé 5 verticalement au-dessus de l'axe longitudinal A - A'. Dans la deuxième position, le déflecteur 30 est situé sensiblement au niveau de l'axe longitudinal A - A'. Le déflecteur 30 se déplace d'environ de 90° autour de l'axe lonjtudinal A - A' entre la première position et la deuxième position. Dans l'exemple illustré, le déflecteur 30 est ici monté rotatif à l'intérieur du tambour 10 4 par l'intermédiaire d'un palier interne 34 monté sur le tambour 4, ici sur un support interne 36 fixé au tambour 4 et qui tourne avec le tambour 4, et d'un palier externe 38 monté à l'extérieur du tambour 4. Les axes de rotation du palier interne 34 et du palier externe 38 coïncident avec l'axe longitudinal A - A' du tambour 4. Ce montage permet à la fois de maintenir le déflecteur 30 immobile en rotation 15 autour de l'axe longitudinal A - A' pendant la rotation du tambour 4, et de modifier l'orientation du déflecteur 30 autour de l'axe longitudinal A - A' pour régler l'étendue de la zone d'interruption 32. Dans une variante possible, le déflecteur 30 est monté rotatif à l'intérieur du tambour 4 par l'intermédiaire de deux paliers internes 34 monté à l'intérieur du tambour 4, 20 sur des supports internes fixés au tambour 4 et qui tournent avec le tambour 4. Le déflecteur 30 est ici relié à l'arbre 42 par des bras 44 sensiblement radiaux. Le sécheur 2 comprend un mécanisme de commande 40 pour commander le réglage du déflecteur 30. Le mécanisme de commande 40 comprend ici un arbre 42 s'étendant axialement à 25 l'intérieur du tambour 4. L'arbre 42 est coaxial au tambour 4 et monté rotatif par rapport au tambour 4, ici par l'intermédiaire du palier interne 34 et du palier externe 38. Le déflecteur 30 est porté par l'arbre 42 de sorte que le déflecteur 30 est rotatif par rapport au tambour 4 et que la rotation de l'arbre 42 modifie l'orientation du déflecteur 30 autour de l'axe longitudinal A - A'. 30 Le mécanisme de commande 40 est configuré pour le réglage du déflecteur depuis l'extérieur du tambour 4, en particulier depuis une extrémité du tambour 4, ici l'entrée 6. Le mécanisme de commande 40 comprend un dispositif d'actionnement 46 pour entraîner en rotation une extrémité de l'arbre 42 sortant par une extrémité du tambour 6, 35 ici par l'entrée 6. 3062468 7 Les Figures 5 à 7 illustrent le dispositif d'actionnement 46 en illustrant différentes positions correspondant aux positions du déflecteur 30 sur les Figures 2 à 4. Le dispositif d'actionnement 46 est ici à actionnement par actionneur. Il comprend un actionneur 48 relié à l'extrémité de l'arbre 42 pour le réglage de la position angulaire 5 de l'arbre 42. L'actionneur 48 est ici un actionnaire linéaire qui a une extrémité 48A articulée sur un support fixe 49 et une autre extrémité 48B opposée articulée sur un bras 50 lié en rotation à l'arbre 42. L'extension et la contraction du vérin 46 permettent de régler la position angulaire de l'arbre 42, et donc l'orientation du déflecteur 30. 10 L'actionneur 48 est par exemple un actionneur électrique, un actionneur hydraulique ou un actionneur pneumatique. En variante, le mécanisme de commande 40 comprend un actionneur rotatif, par exemple un moteur électrique, couplé à l'arbre 42, par exemple par un système d'engrenage et/ou une tringlerie. 15 Dans une variante, le dispositif d'actionnement 46 est à actionnement manuel. Dans ce cas, l'actionneur 48 est par exemple remplacé par une manivelle couplée à l'arbre 42 pour le réglage de la position angulaire de l'arbre 42. En fonctionnement, le tambour 4 est entraîné en rotation autour de son axe longitudinal A-A' (flèche R sur les Figures 2 à 4) et alimenté en granulats (référence G sur 20 les Figures 2 à 4) humides et froids par son entrée 6. Les granulats sont relevés par les aubes de relevage 10 et retombent en formant un rideau de granulats (référence C sur les Figures 2 à 4) traversé par les gaz chauds circulant à l'intérieur du tambour 4. Du fait des relevages successifs, les granulats avancent progressivement de l'entrée 6 vers la sortie 8, en étant progressivement séchés et chauffés. 25 Le rideau de granulats est interrompu dans la zone d'interruption 32 située sous le déflecteur 30. Les gaz chaud passent dans la zone d'interruption 32 sans échanger de chaleur avec les granulats. Plus la zone d'interruption 32 est étendue, moins les gaz chauds échangent de la chaleur avec les granulats et plus les fumées sont chaudes. Moins la zone d'interruption 32 est étendue, plus les gaz chauds échangent de la chaleur 30 avec les granulats, et plus les fumées sont froides. Ainsi, le déflecteur 30 permet de modifier le rendement thermique du sécheur 2. Ceci est réalisé de manière simple et peu coûteuse sans avoir à disposer d'aubes de relevage réglables nécessitant un mécanisme de réglage complexe ou des opérations de réglage complexes. Le réglage du déflecteur 30 et de l'étendue de la zone d'interruption 35 32 est réalisé de manière simple. 3062468 8 Le sécheur 2 de la Figure 1 est un sécheur simple à contre-courant, configuré pour assurer uniquement le séchage des granulats humides et froid, qui ressortent secs et chauds du tambour 4. Cependant, l'invention n'est pas limitée à un sécheur simple à contre-courant, 5 mais s'applique de manière générale à un sécheur simple ou un sécheur-malaxeur, à co- courant ou à contre-courant. La Figure 8 illustre un sécheur 2 à co-courant (ou courants parallèles) muni d'un déflecteur 30. Le sécheur 2 de la Figure 8 diffère de celui de la Figure 1 en ce que le brûleur 20 est agencé pour générer un flux de gaz chaud s'écoulant dans le tambour 4 10 dans le même sens que les granulats, de l'entrée 6 vers la sortie 8. Le tronçon de flamme 22 est en amont du tronçon de mélange 18. Le collecteur de fumées 26 est situé à la sortie 8 au lieu d'être situé à l'entrée 6. Le dispositif d'actionnement 46 est également situé à la sortie 8 au lieu d'être situé à l'entrée 6. La Figure 9 illustre un sécheur-malaxeur 2 à contre-courant. Le sécheur-malaxeur 15 2 de la Figure 9 diffère du sécheur de la Figure 1 en ce que le tambour 4 comprend, en aval du tronçon de flamme 22, un tronçon de malaxage 52. Le sécheur-malaxeur 2 comprenant un perche 54 pour l'introduction d'un liant dans le tronçon de malaxage 52. Le tambour 4 est muni sur sa surface interne 12, dans le tronçon de malaxage 52, d'aubes de mélange 56 permettant d'assurer le mélange des granulats avec le liant. 20 En option, comme illustrés sur la Figure 9, le sécheur-malaxeur 2 comprend un anneau de recyclage 58, situé axialement entre le tronçon de séchage 18 et le tronçon de malaxage 52, et permettant d'introduire dans le tambour 4 des granulats provenant d'enrobés recyclés, et déjà enrobés de liant. La Figure 10 illustre un sécheur-malaxeur 2 à co-courant. Le sécheur-malaxeur 2 25 de la Figure 10 diffère de celui de la Figure 9 en ce que le brûleur 20 est agencé pour générer un flux de gaz chaud s'écoulant dans le tambour 4 dans le même sens que les granulats, de l'entrée 6 vers la sortie 8. Le tronçon de flamme 22 est en amont du tronçon de mélange. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation illustrés. Des variantes 30 sont envisageables. Par exemple, les sécheurs 2 des Figures 1 et 8 à 10 possèdent des brûleurs 20 configurés pour générer une flamme à l'intérieur du tambour 4. En variante, le brûleur 20 peut être omis est remplacé par un générateur de gaz chaud séparé du tambour 4 est relié au tambour 4 pour l'alimenter en gaz chauds. 35 REVENDICATIONS1.- Sécheur pour le séchage de granulats, comprenant un tambour (4) rotatif destiné à recevoir les granulats, des aubes de relevage (10) disposées sur la surface interne (12) du tambour (4) pour relever les granulats et les faire retomber du fait de la rotation du tambour (4), et un déflecteur (30) monté à l'intérieur du tambour (4) pour empêcher les granulats relevés par les aubes de relevage (10) de retomber dans une zone d'interruption (32) située verticalement sous le déflecteur (30). 2.- Sécheur selon la revendication 1, dans lequel le déflecteur (30) est réglable de manière à modifier l'étendue horizontale et/ou l'étendue verticale de la zone d'interruption (32) dans laquelle les granulats ne retombent pas. 3.- Sécheur selon la revendication 2, dans lequel le déflecteur (30) est orientable autour d'un axe d'orientation pour modifier le réglage du déflecteur. 4.- Sécheur selon la revendication 3, dans lequel l'axe d'orientation est parallèle à un axe longitudinal (A - A') du tambour (4) ou coïncide (A - A') avec un axe longitudinal du tambour (4). 5.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le déflecteur (30) est excentré par rapport à l'axe longitudinal (A - A') du tambour (4). 6.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, comprenant un mécanisme de réglage (40) configuré pour commander le réglage du déflecteur (30) depuis l'extérieur du tambour (4), notamment depuis une extrémité du tambour. 7.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le déflecteur (30) est monté à l'intérieur du tambour (4) de manière à pouvoir rester immobile pendant la rotation du tambour (4). 8.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le déflecteur (30) est monté à l'intérieur du tambour (4) par l'intermédiaire d'au moins un palier (34) monté sur un support (36) qui est fixé à l'intérieur du tambour (4) et qui tourne avec le tambour (4). 9.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le déflecteur (30) présente la forme d'une plaque. 10.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un brûleur (20) pour générer un flux de gaz chaud à l'intérieur du tambour. 11.- Sécheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le sécheur étant un sécheur simple ou un sécheur-malaxeur, à co-courant ou à contre-courant.