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Silo mélangeur
L'invention concerne un silo mélangeur, consistant en un réservoir de silo à fond conique qui se termine par une décharge centrale de réservoir.
Un tel silo mélangeur peut aussi bien se présenter sous la forme d'un mélangeur gravitaire pur que sous celle d'un mélangeur à recirculation. Dans ces deux modes de construction, il existe dans l'état actuel de la technique de nombreuses propositions visant à atteindre à l'aide de pièces appropriées installées dans le réservoir du silo, déjà pour un passage simple du produit en vrac, un taux de mélange élevé ainsi qu'une bonne homogénéisation de matières en vrac différentes et habituellement introduites dans le réservoir du silo les unes après les autres, et-dans le cas de mélangeur à recirculation-de maintenir à des valeurs basses le nombre des rotations et donc la durée de mélange.
Par exemple, DE-AS 1 298 511 et EP-A 1-0 060 046 présentent chacun un silo mélangeur dont l'espace intérieur est fractionné en plusieurs chambres par des segments de tôle verticaux s'étendant dans ces espaces intérieurs radialement depuis la paroi extérieure du réservoir jusqu'à son axe médian, ces chambres se remplissant les unes après les autres selon le principe de débordement suite au décalage correspondant des bords supérieurs des segments de tôle, avec une position appropriée de l'ouverture de remplissage, grâce à quoi on obtient fréquemment un prémélange vertical-dépendant entre autres de la taille de la charge-à la place de l'empilement en couches purement horizontales qui a lieu dans les autres cas.
En outre, DE-PS 22 19 397 décrit déjà un silo mélangeur se présentant sous la forme d'un mélangeur à recirculation dans lequel le tube vertical central est entouré d'un tube plus large et en substance plus court, de sorte que cet autre tube forme avec le tube médian un premier espace annulaire et avec la paroi du réservoir du silo ou de son fond conique un second espace annulaire. Lors de la
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recirculation ou de l'enlèvement de la matière en vrac il s'établit dans les deux espaces annulaires des vitesses différentes de plongée de la matière en vrac, de sorte qu'au voisinage de l'extraction les fractions de matière en vrac provenant de plans situés à différentes hauteurs se traversent mutuellement ou sont mélangées.
Le mélangeur gravitaire à recirculation décrit dans DE-OS 30 29 393 repose également sur un principe similaire ; dans ce mélangeur, la recirculation n'est cependant pas assurée par l'intermédiaire d'un tube médian mais par l'intermédiaire d'un tube montant vertical s'étendant à l'extérieur du réservoir du silo.
Ces silo mélangeurs connus présentent le désavantage commun que les pièces prévues dans le réservoir du silo sont soumises à des contraintes statiques et dynamiques considérables qui rendent nécessaires des calculs coûteux de résistance et de dimensionnement et excluent en règle générale la transformation après coup d'un silo de réserve en un silo mélangeur. Bien que les mélangeurs connus soient conçus exclusivement sur base de paramètres d'écoulement de masse, il s'y produit des accumulations de matière en vrac qui pour le moins rendent plus difficile la possibilité de nettoyage du réservoir du silo, alors qu'on exige de plus en plus fréquemment que le réservoir du silo puisse être facilement nettoyé avant d'être rempli d'un autre type de matière en vrac.
L'objet de l'invention consiste donc à créer un silo mélangeur du type indiqué au début dans lequel on obtient une valeur élevée de mélange au moyen de pièces ne posant pas de problème sur le plan statique et par conséquent de construction facile, et qui donc en cas de besoin peuvent être également installées après coup.
Les pièces satisferont à la condition de permettre un nettoyage facile du silo mélangeur et seront utilisables de la même manière pour une exécution du silo mélangeur comme mélangeur gravitaire et comme mélangeur à recirculation.
Selon l'invention, cet objet est atteint par les caractéristiques reprises en revendication 1. L'idée à la base de cette solution réside dans la formation, audessus de l'entonnoir, de zones d'écoulement de forme approximativement tubulaire dans chacune desquelles les débits partiels de matière en vrac s'écoulent à des vitesses différentes, et ce en correspondance avec les sections transversales de tailles différentes des ouvertures d'amenée et d'extraction des
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chambres distribuées au périmètre de l'entonnoir. Le résultat en est que les débits partiels qui proviennent des différentes hauteurs du réservoir du silo se coupent mutuellement à la hauteur de la section transversale de la sortie de l'entonnoir.
S'y ajoute encore le débit partiel de matière en vrac qui provient de l'espace annulaire situé entre l'enveloppe de l'entonnoir et la paroi intérieure du fond conique du réservoir du silo. Une condition préalable évidente est que l'ensemble de la construction soit conçu en respectant les paramètres d'écoulement des masses.
Un mode de réalisation particulièrement simple sur le plan constructif est repris en revendication 2.
En particulier, ce mode de réalisation permet de réaliser de façon très simple un mélangeur à recirculation, comme indiqué en revendication 3.
Les sections transversales nécessaires et de dimensions différentes des ouvertures d'amenée et/ou de sortie des chambres successives de l'entonnoir sont obtenues de différentes manières. Une possibilité préférée est reprise en revendication 4. Une autre possibilité fait l'objet de la revendication 5.
Le principe de découpage ou d'homogénéisation appliqué au moyen de l'entonnoir et de son fractionnement en plusieurs chambres peut être transféré à l'espace annulaire situé entre l'enveloppe de l'entonnoir et la paroi intérieure du fond conique du réservoir du silo. Un mode de réalisation correspondant est repris en revendication 6.
Dans le cas d'une matière en vrac qui contient ce que l'on appelle des cheveux d'ange, ainsi que des composants fibreux ou en forme de ruban, et qui habituellement proviennent d'une opération de transport précédente, il est conseillé d'utiliser le mode de réalisation ou sa variante repris en revendications 7 et 8, pour empêcher que ces cheveux d'ange se déposent sur les chants supérieurs des segments de tôle qui limitent les chambres et réduisent ainsi la section transversale d'amenée correspondante.
Dans le dessin est représenté schématiquement de manière simplifiée le silo
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mélangeur selon l'invention, à l'aide de modes de réalisation choisis à titre d'exemples, et de leurs particularités. Dans ce dessin : la figure 1 représente un premier mode de réalisation en perspective, la figure 2 présente un second mode de réalisation très similaire, la figure 3 représente une coupe longitudinale schématique à travers le second mode de réalisation, la figure 4 est une représentation agrandie et en perspective de t'entonnoir du silo mélangeur selon la figure 3, la figure 5 est une variante de réalisation de l'entonnoir, la figure 5 représente le détail X de la figure 5, à une échelle encore agrandie davantage, la figure 7 est une vue en plan de l'entonnoir de la figure 5,
la figure 8 est une coupe le long de la ligne VIII-VIII de la figure 5, la figure 9 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation de l'entonnoir, la figure 10 est une coupe, correspondant à la figure 8, à travers ce mode de réalisation, la figure 11 est une représentation en perspective de la pièce de fond d'un troisième mode de réalisation du silo mélangeur, la figure 12 est une vue en plan de la pièce de fond représentée en figure 11, et la figure 13 est une coupe le long de la ligne XIII-XIII de la figure 11.
Le silo mélangeur représenté dans les figures 1 et 2 est constitué d'un réservoir
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de silo 1 avec un fond conique ta, ainsi que d'un couvercle qui possède une ouverture de remplissage 2. Le fond 1 a du réservoir de silo 1 se termine en une sortie centrale de réservoir 3. Comme il s'agit d'un mode de réalisation sous forme de mélangeur à recirculation, une tête de mélange 4 se raccorde à la sortie de réservoir 3, avec un raccord 4a destiné à l'amenée de l'air de recirculation. Un tube médian 5 sert de manière connue à la recirculation, et se termine à une certaine distance d'un cône de déviation 6.
Le tube médian 5 est entouré dans la partie du fond 1 a du réservoir de silo 1 par un entonnoir 7 dont l'espace intérieur est partagé en chambres 9a, 9b,... 9n par des segments de tôle 8 s'étendant en substance radialement entre l'enveloppe de l'entonnoir et le tube médian 5. Les chambres 9a à 9n possèdent (du côté supérieur) des sections transversales d'entrée de mêmes dimensions, mais (à l'extrémité inférieure) des sections transversales de sortie de dimensions différentes. Cela sera plus loin expliqué de manière plus précise.
Le mode de réalisation illustré en figure 2 se distingue de celui de la figure 1 uniquement par le mode de construction de l'entonnoir, qui est ici plus court et possède un angle de cône plus important que celui de l'entonnoir représenté en figure 1. On indiquera ici seulement qu'il n'y a pas lieu de maintenir des valeurs absolument précise tant pour la longueur (hauteur) de l'entonnoir 7 que pour son angle de cône. L'entonnoir 7 ne doit pas non plus nécessairement s'étendre jusqu'à l'orifice de sortie 3 central du réservoir, mais peut se terminer au-dessus de la section transversale de cette sortie. La conception de l'entonnoir peut en d'autres mots être optimisée pour chaque cas d'application, ce qui présente une importance considérable surtout pour l'équipement après coup de silos de réserve ou de mélange existants.
Dans le cas d'un mélangeur purement gravitaire, on trouve à la place de la tête de mélange 4 un organe habituel de fermeture ou d'extraction, par exemple une écluse à roue cellulaire. Le tube médian 5 peut alors être fermé de son côté supérieur et ne servirait dans ce cas que comme élément constructif de fixation des bords intérieurs et pratiquement verticaux des segments de tôle 8. On peut également éliminer le cône de déviation 6 (ou au moins sa surface conique inférieure). La figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation
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correspondant, dans lequel le réservoir de silo 31 possède comme organe de '""
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fermeture une écluse à roue cellulaire 30.
Du côté sortie de celle-ci se trouve un patin de transfert 39a d'une conduite de transport pneumatique 39 indiquée schématiquement qui est alimentée en air comprimé par l'intermédiaire du raccordement 39d et dispose d'une section de conduite 39c à l'aide de laquelle il est possible en cas de besoin de faire recirculer la matière en vrac extraite ou
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de la renvoyer dans le réservoir 31 du silo. Ce tube médian 35 sert uniquement à la fixation des segments de tôle 38 qui partagent l'entonnoir 37 en chambres individuelles.
Les figures 4 à 10 illustrent différentes possibilités d'obtention de sections transversales d'entrée et/ou de sortie de différentes tailles des chambres, pour l'exemple d'entonnoir donné en figure 2. Dans le cas de la figure 4, les sections transversales d'entrée des chambres 9a à 9n sont de mêmes dimensions grâce à la disposition équidistante des bordures supérieures 8a des segments de tôle 8, voir également figure 7, alors que les sections transversales de sortie de chaque chambre adjacente sont par contre de dimensions différentes. Dans le cas de la figure 4, les segments de tôle 8 qui se succèdent sur le périmètre sont à cet effet inclinés, chacun en alternance dans la direction opposée, d'un angle a par rapport au plan longitudinal contenant l'axe médian du réservoir du silo.
L'inclinaison est réalisée autour du point auquel la bordure supérieure 8a du segment de tôle correspondant 8 touche le tube médian 5. Le point d'inclinaison peut cependant également se trouver au milieu entre le bord supérieur et le bord inférieur de chaque segment de tôle. Dans ce cas, des chambres adjacentes possèdent aussi bien des sections transversales d'entrée de dimensions différentes que des sections transversales de sortie de dimensions différentes. Enfin, les segments de tôle 8 peuvent également avoir leur bord inférieur équidistant autour du tube médian 5 et l'inclinaison autour du point de liaison entre chaque bord inférieur 8b et le tube médian 5 être prévue de telle sorte que des chambres adjacentes présentent des sections transversales d'entrée de dimensions différentes mais des sections transversales de sortie de dimensions identiques.
Les deux possibilités mentionnées en dernier lieu ne sont pas représentées dans le dessin.
En figure 5 est par contre représentée une autre possibilité d'obtenir pour les sections transversales d'entrée et de sortie le même résultat qu'en figure 4 : les segments de tôle 8 ne sont pas globalement inclinés mais pliés chacun d'un angle .....
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a au point E. La section donnée en figure 8 représente les sections transversales de sortie obtenues dans l'exemple de réalisation de la figure 4.
Les bords supérieurs 8a des segments de tôle 8 s'étendent entre l'enveloppe de l'entonnoir 7 et le tube médian 5 en montant d'un certain angle. Cet angle est choisi de manière à être plus grand que l'angle de pente naturelle d'adhérence du produit en vrac. Tout cheveu d'ange éventuellement contenu dans la matière en vrac glisse donc le long du bord supérieur Sa vers l'extérieur et tombe dans l'espace annulaire entourant l'entonnoir 7 (voir par exemple la figure 1). De cette manière, on garantit que la section transversale de la chambre correspondante ne peut se boucher par des cheveux d'ange, ce qui non seulement influencerait négativement l'effet de mélange mais rendrait également plus difficile le nettoyage du réservoir du silo.
L'extraction des cheveux d'ange jusque dans l'espace annulaire extérieur est encore améliorée si en plus on dote les bords supérieurs 8a des segments de tôle 8, tel que représenté en figures 5 et 6, de prolongement en forme de nez qui déborde du bord périphérique de l'enveloppe de l'entonnoir.
Les figures 9 et 10 reprennent dans une représentation correspondant à celle des figures 7 et 8 une autre possibilité de réalisation de sections transversales différentes des chambres 9a à 9n. Les segments de tôle 8 sont à cet effet disposés autour du tube médian 5 non à écartement identique mais à écartement croissant par pas. Il est opportun de sélectionner le pas de telle sorte que les sections transversales de chambres adjacentes soient dans un rapport constant, par exemple de 1 : 2.
Les figures 11 à 13 représentent un troisième mode de réalisation du silo mélangeur proposé, et pour être plus précis uniquement la partie du fond qui est seule à nous intéresser ici. Ce troisième mode de réalisation se distingue de ceux des figures 1 et 2 en ce qu'en supplément l'espace situé entre l'enveloppe de l'entonnoir 7 et la paroi intérieure du fond conique 1 a du réservoir du silo est également partagé en seconde chambre 19a à 19n par des segments de tôle 18 similaires au segment de tôle 8. Ici également, des chambres voisines 19a, 19b,
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... 19e possèdent des sections transversales de sortie différentes, voir figure 13.
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En utilisant les mêmes moyens constructifs que précédemment pour les segments de tôle 8 et les chambres 9a à 9n, les sections transversales d'entrée des chambres 19a à 19n peuvent également être réalisées dans des dimensions différentes, en alternance ou de chambre à chambre. On crée ainsi, surtout pour des réservoirs de silo de grand diamètre, et suivant le même principe que cidessus pour l'entonnoir 7 un nombre supplémentaire de zones d'écoulement présentant des vitesses de chute de valeurs différentes sur le périmètre, de sorte que l'on obtient une homogénéité encore meilleure.