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Distributeur à roue à alvéoles pour produits en vrac granuleux
L'invention concerne un distributeur à roue à alvéoles pour produits en vrac granuleux, constitué d'un carter renfermant la roue à alvéoles dans un alésage cylindrique et comportant un puits d'alimentation qui se termine dans une section d'entrée qui est divisée en deux surfaces de section de grandeur identique, par une nervure longitudinale en forme de toit en section transversale et s'étendant perpendiculairement à l'arbre de la roue à alvéoles, la nervure longitudinale s'élargissant dans la zone de la section d'entrée balayée en dernier lieu par les pales de la roue à alvéoles, de sorte que ses bords latéraux tout d'abord parallèles, y agissent en tant que bords racleurs se terminant sur deux tronçons de bords racleurs symétriques du puits d'alimentation,
qui en vue de dessus correspondent aux deux branches en forme de"V"d'une flèche dirigée dans le sens de marche de la roue à alvéoles, les tronçons de bords racleurs se prolongeant dans la paroi intérieure de l'alésage cylindrique du carter, en-dessous de la nervure longitudinale, chacun par une rainure d'une largeur et d'une profondeur environ égales à 1,5 fois la grandeur di : plus grand diamètre de grain du produit granuleux, et les rainures se rejoignant dans le plan principal de symétrie du carter, perpendiculaire à l'arbre de la roue à alvéoles.
Le document DE-PS 34 45 710 divulgue un distributeur à roue à alvéoles pour des produits en vrac granuleux, dont le carter comporte dans le puits d'alimentation, une nervure longitudinale s'étendant perpendiculairement, à l'arbre de la roue à alvéoles, présentant une section transversale en ferme de toit, et divisant la section d'entrée en deux surfaces de section de grandeur identique, de sorte qu'il se forme dans les ccmpartiments de la roue à alvéoles, sous la nervure longitudinale en forme de toit, un espace creux de
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déversement.
Vue dans le sens de marche de la roue à alvéoles, la nervure longitudinale en forme de toit se termine sur une surface inclinée du puits d'alimentation, qui, pour sa part, se termine au-dessus de la surface périphérique fictive de la roue à alvéoles, d'une valeur environ égale à deux diamètres de grain, pour former un bord pré-racleur qui, selon le mode de réalisation de la figure 8 de ce document, est composé de deux tronçons symétriques correspondant, en vue de dessus, aux branches en forme de"V"d'une flèche dirigée dans le sens de marche de la roue à alvéoles.
A ces tronçons de bords pré-racleurs succèdent, décalés dans le sens de marche de la roue, des tronçons correspondants d'un bord racleur situé sur la surface périphérique de la roue à alvéoles et qui présente donc également en vue de dessus, la forme d'une flèche dirigée dans le sens de marche de la roue à alvéoles. Les tronçons de bords pré-racleurs et de bords racleurs forment avec la génératrice de la surface périphérique de la roue à alvéoles, un angle qui est au moins égal à l'angle de frottement entre le produit en vrac et le matériau constitutif du distributeur.
Cela doit permettre à la partie des grains du produit granuleux se trouvant encore, après le passage du bord pré-racleur, dans l'évidement en forme de poche entre ce premier bord et le bord racleur, c'est à dire à l'extérieur de la surface périphérique de la roue à alvéoles, d'être ramenée par raclage dans l'espace creux de déversement formé auparavant par la nervure en forme de toit, à l'intérieur de cette surface périphérique. De cette manière on évite, dans une large mesure, dans le domaine de la vitesse de rotation nominale, le cisaillement de grains de produit en vrac entre les bords avant des surfaces frontales des pales de la roue à alvéoles et le premier bord du carter de distributeur balayé par ceux-ci, et l'on obtient ainsi un
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fonctionnement du distributeur avec peu de hachage.
Si l'on observe toutefois l'espace creux de déversement à un endroit donné de la roue à alvéoles, cet espace creux devient de plus en plus petit à mesure qu'il se rapproche de la pointe en forme de"V"du bord racleur, d'une part parce que l'espace creux se remplit de plus en plus par des grains de produit granuleux déjà raclés, et d'autre part parce que les conditions de déversement deviennent plus défavorables, puisque la pointe en forme de"V"du bord racleur, vue dans la direction de rotation de la roue à alvéoles, se trouve déjà nettement plus bas que la génératrice la plus haute de l'alésage du carter. Dans la pratique, on a donc pu constater, notamment lorsque la vitesse de rotation de la roue à alvéoles diminuait, qu'il n'était plus possible de garantir un fonctionnement avec un taux de hachage suffisamment bas.
Aussi, ce distributeur à roue à alvéoles n'est donc adapté que dans certaines conditions, à un fonctionnement de dosage nécessitant une grande plage de vitesses de rotation différentes.
Le document DE-PS 40 04 415 divulgue un autre distributeur à roue à alvéoles pour produits en vrac granuleux, dans lequel on a renoncé à une nervure longitudinale en forme de toit dans le puits d'alimentation, à savoir au niveau de la section d'entrée, et dans lequel le bord pré-racleur ne s'étend pas sous forme de flèche, mais parallèlement aux pales de roue à alvéoles.
Pour une configuration du carter par ailleurs similaire à celle du distributeur connu de par le document DE-PS 34 45 710 précédemment cité, dans l'évidement en forme de poche entre le bord pré-racleur et le bord racleur divisé, est disposé un corps déflecteur qui, en vue de dessus, présente un contour sensiblement, en ferme de"'Il'dont la pointe est dirigée à l'encontre du sens de rczazicn de la roue-à alvécles. Le
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corps déflecteur ne s'étend pas jusqu'aux tronçons de bords racleurs, mais se termine avant ceux-ci, en laissant libre un interstice dont la largeur est égale à un multiple du diamètre moyen des grains du produit granuleux.
Ce distributeur, également, garantit dans la plage proche de la vitesse de rotation nominale de la roue à alvéoles, un fonctionnement avec peu de hachage, toutefois uniquement à condition que le degré de remplissage des compartiments reste nettement en-dessous de 100%, pour qu'il reste un volume suffisant en vue de recevoir les grains de produit granuleux ayant été raclés. Cette condition est remplie dans de nombreux cas d'utilisation, par exemple dans le cas d'un fonctionnement à vitesse de rotation élevée, avec une alimentation pré-dosée du produit en vrac et/ou avec une contre-pression élevée et, de ce fait, un courant d'air de fuite dirigé à l'encontre du produit en vrac qui arrive, élevé.
Le distributeur à roue à alvéoles du type de celui indiqué en. introduction, a fait l'objet d'une utilisation antérieure publique, et comporte un carter dont la zone d'entrée possède des caractéristiques aussi bien du distributeur selon le document DE-PS 34 45 710, que selon le document DE-PS 40 04 415. Un fonctionnement sans hachage, tout au moins dans l'ensemble, de ce distributeur, est toutefois lié à des conditions restrictives déterminées. En fonction du type du produit en vrac, caractérisé notamment par sa dureté, sa forme de grain et son comportement en écoulement, ainsi que de la contre-pression régnant sur le côté sortie du distributeur, on ne peut descendre en-dessous d'une vitesse de rotation déterminée de la roue à alvéoles, ou bien alors seulement en fonctionnement avec pré-dosage.
Le but de l'invention consiste à fournir un distributeur à roue à alvéoles du type de celui mentionné
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en introduction, qui fonctionne sans hachage, pour une large plage d'utilisation de produits en vrac et de modes de fonctionnement, et notamment en mode de dosage avec un écart important entre les quantités de dosage minimale et maximale, par unité de temps.
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que la roue à alvéoles possède, sous la nervure longitudinale et pour chacun des compartiments, deux tôles de cloisonnement de compartiment situées dans des plans radiaux, espacées de la largeur de la nervure longitudinale, et dont les bords périphériques sont situés sur la surface périphérique fictive de la roue à alvéoles, et que les tôles de cloisonnement de compartiment comportent chacune, dans la zone de leur jointure avec la pale de roue à alvéoles arrière ou suivante, un évidement qui interrompt le bord périphérique.
En raison du fait que la zone de chaque compartiment de roue à alvéoles située en-dessous de la nervure longitudinale en forme de toit, ne reçoit pas de produit en vrac lors de l'alimentation, il en résulte dans toutes les conditions de fonctionnement, un volume suffisant dans lequel peuvent tomber, par l'intermédiaire des évidements ménagés dans les tôles de cloisonnement de compartiments, les grains de produit granuleux refoulés en direction du plan principal de symétrie du carter, par l'action conjuguée du bord avant de la pale arrière de la roue à alvéoles de chaque compartiment et des flancs de rainure correspondants. Ce volume est donc indépendant des propriétés du produit en vrac considéré et des conditions de fonctionnement du distributeur.
Le distributeur peut ainsi démarrer sans hachage, même à partir de l'état de repos.
Le volume de l'espace entre les tôles de cloisonnement de compartiment, pouvant le cas échéant
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s'étendre jusqu'à l'arbre de la roue à alvéoles, doit naturellement être suffisamment grand pour recevoir la quantité maximale possible de grains de produit granuleux raclés ou refoulés en direction du plan principal de symétrie du carter. Cette quantité maximale possible de grains de produit granuleux est définie par le volume des rainures dans la paroi intérieure de l'alésage cylindrique du carter. Aussi, le volume d'espace entre les tôles de cloisonnement de compartiment doit être au moins égal à ce dernier volume cité, mais vaut de préférence 1,5 à 2 fois la valeur de celui-ci.
On obtient le volume souhaité, par un dimensionnement approprié de la largeur de la nervure longitudinale et donc de l'espacement résultant des tôles de cloisonnement de compartiment.
Des considérations similaires permettent d'optimiser la position et la forme géométrique des évidements dans les tôles de cloisonnement de compartiment. Ainsi, le bord arrière de chaque évidement se situe dans le même plan que la surface avant de la pale de roue à alvéoles-adjacente, du compartiment associé. Par ailleurs, la largeur des évidements, mesurée dans la direction périphérique, est au moins égale à la largeur des rainures projetée dans le plan principal de symétrie. Les évidements présentent, en outre, une profondeur, mesurée dans la direction radiale, au moins égale au diamètre de grain le plus grand du produit granuleux.
Dans certaines conditions de fonctionnement, par exemple dans le cas de vitesses de rotation de distributeur particulièrement élevées, il peut être avantageux de décaler à l'encontre de la direction de rotation, par rapport aux évidements des tôles de cloisonnement de compartiment, la paroi"arrière"de l'espace entre ces tôles de cloisonnement, formée
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normalement chacune par un tronçon de pale de la roue à alvéoles, en vue de mieux tenir compte de l'allure en forme de pointe des rainures dans la paroi intérieure de l'alésage cylindrique du carter.
Ainsi, la partie centrale de chaque pale de roue à alvéoles, située entre les tôles de cloisonnement de compartiment est disposée de manière décalée par rapport aux deux parties extérieures de la même pale de roue à alvéoles, à l'encontre du sens de rotation de la roue à alvéoles, au maximum d'une valeur égale à la largeur du compartiment mesurée dans la direction périphérique, diminuée de l'épaisseur de la pale.
Un distributeur à roue à alvéoles conforme à l'invention est représenté de manière schématique simplifiée et selon des modes de réalisation choisis à titre d'exemple, sur les dessins annexés, qui montrent :
Fig. 1, une coupe longitudinale,
Fig. 2, une coupe transversale selon la ligne A-A de la figure 1,
Fig. 3, une coupe transversale selon la ligne B-B de la figure 1,
Fig. 4, une vue de dessus du distributeur selon la figure 1,
Fig. 5, une demi-coupe selon la ligne C-C de la figure 4, toutefois sans roue à alvéoles,
Fig. 6, une vue de dessous partielle selon la flèche X de la figure 1,
Fig. 7, une coupe transversale correspondant à celle de la figure 3, d'un second mode de réalisation,
Fig. 8, une vue de dessus correspondant à celle de la figure 4, du second mode de réalisation, et
Fig.
9, une vue de dessous partielle correspondant à celle de la figure 6, du second mcde de réalisation.
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Le distributeur à roue à alvéoles représenté sur la figure 1 comprend un carter 1 ici uniquement représenté par ses couvercles de palier et comportant un puits d'alimentation 2 et un puits de sortie 3. Dans le carter 1 se trouve une roue à alvéoles composée d'un arbre 4, de pales de roue à alvéoles 5 et de parois latérales 4a, qui sont toutefois optionnelles. Le même distributeur à roue à alvéoles est représenté sur les figures 2 et 3, en coupe transversale, respectivement selon la ligne A-A et la ligne B-B de la figure 1. On remarquera que le carter 1 possède un raccord d'évacuation de gaz de fuite la, qui est également optionnel. Le sens de marche ou sens de rotation de la roue à alvéoles est symbolisé par une flèche.
Dans le puits d'alimentation 2 se trouve une nervure longitudinale 6-qui, conformément à la figure 1, présente une section transversale en forme de toit, et qui s'étend perpendiculairement à l'arbre 4 de la roue à alvéoles : Cette nervure longitudinale 6 divise la section d'entrée en deux surfaces-de section 7a et 7b de grandeur identique (voir figure 1). La section d'entrée constitue une découpe dans la surface périphérique 8 de la roue à alvéoles, qui forme simultanément, dans la région du carter 1, la paroi intérieure de l'alésage du carter.
Chacun des compartiments délimités par les pales de roue à alvéoles 5, est subdivisé, conformément à la figure 1, par deux tôles de cloisonnement de compartiment 9a et 9b, qui sont situées dans des plans radiaux, exactement sous la nervure longitudinale 6, et qui sont espacées l'une de l'autre de la largeur de cette nervure longitudinale 6 (diminuée de l'épaisseur de matériau des tôles de cloisonnement de compartiment).
Les tôles de cloisonnement de compartiment 9a et 9b délimitent donc un espace 10 qui, dans un premier temps, ne reçoit pas de produit en vrac (voir également figure
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6), et qui est destiné à recevoir des grains de produit granuleux ayant été raclés et parvenant dans l'espace 10 par l'intermédiaire d'évidements lia et llb réalisées dans les bords périphériques des tôles de cloisonnement 9a et 9b, comme cela va être explicité plus en détail dans la suite.
Comme le laisse entrevoir la figure 4, la nervure longitudinale 6 possède, vus dans la direction du sens de marche, des bords latéraux parallèles jusqu'à proximité du centre de la section d'entrée, la nervure s'élargissant toutefois ensuite, de sorte que les tronçons de bords latéraux correspondants font office, à cet endroit, de bords racleurs 6a, 6b. Ces bords racleurs 6a, 6b se raccordent, aux points A, B, chacun par l'intermédiaire d'un faible rayon, à des tronçons de bords racleurs 2a, 2b symétriques, du puits d'alimentation 2.
Ces tronçons de bords racleurs 2a, 2b qui, en vue de dessus, correspondent aux branches en forme de"V"d'une flèche dirigée dans la direction du sens de marche de la roue à alvéoles, se prolongent, dans la paroi intérieure de l'alésage du carter, sous la nervure longitudinale 6, par des rainures 12a, 12b qui présentent une largeur et une profondeur égales à environ 1,5 fois le plus grand diamètre de grain du produit granuleux, et qui se rejoignent au point C, dans le plan principal de symétrie du carter, perpendiculaire à l'arbre de la roue à alvéoles. La coupe partielle représentée sur la figure 5 indique de manière plus claire l'allure des rainures 12a, 12b.
Cela permet d'obtenir que, si le puits d'alimentation est rempli audelà des surfaces de section 7a, 7b, par le produit granuleux, la pale de roue à alvéoles 5 arrière, en se référant à un compartiment déterminé de la roue à alvéoles, entraîne quelques grains de produit granuleux, avec son bord avant pendant qu'elle balaye la section
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d'entrée. Ces grains de produit granuleux, en fonction de l'endroit où ils se trouvent sur la surface de section considérée, sont conduits, soit le long du bord racleur 6a ou 6b de la nervure longitudinale 6 ou bien le long du tronçon de bord racleur 2a ou 2b correspondant du puits d'alimentation, jusqu'au sommet A ou B correspondant, et pénètrent à cet endroit dans la rainure 12a ou 12b correspondante.
Dès qu'au cours de la poursuite de la rotation de la roue à alvéoles, l'évidement lia ou 11b le plus proche, dans la tôle de cloisonnement de compartiment 9a ou 9b correspondante, vient se placer sous la rainure, les grains de produit granuleux peuvent tomber librement dans l'espace 10 entre les tôles de cloisonnement de compartiment 9a, 9b. Ainsi, en règle générale, aucun grain de produit granuleux ne parvient jusqu'au sommet C où il pourrait être cisaillé, entre la partie 5a de la pale de roue à alvéoles 5 correspondante, qui délimite l'espace 10 vers l'arrière (voir figure 6), et la paroi intérieure de l'alésage du carter.
De cette fonction découle également le dimensionnement optimal - des évidements 11a, 11b. Le bord arrière, vu dans la direction du sens de marche, de chaque évidement se trouvera de préférence situé dans le plan du bord avant de la pale de roue à alvéoles "arrière"correspondante. Par ailleurs, la largeur des évidements lla, llb, mesurée dans la direction périphérique, est au moins égale à la largeur des rainures 12a, 12b, projetée sur le plan principal de symétrie, comme le laisse entrevoir aisément la figure 4.
La profondeur des évidements lia, llb, mesurée dans la direction radiale de la roue à alvéoles, doit au moins être égale au plus grand diamètre de grain du produit granuleux, mais ne doit pas être réalisée inutilement grande, parce que sinon une partie de l'espace 10 se
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remplirait de produit en vrac arrivant des compartiments latéraux.
Sur les figures 7 à 9 est représentée une variante de la présente invention, touchant uniquement la roue à alvéoles, et constituant un autre mode de réalisation. Ici, la partie centrale 5b des pales de roue à alvéoles 5, constituant d'un point de vue fonctionnel la paroi ou la délimitation arrière de l'espace 10 entre les tôles de cloisonnement de compartiment 9a, 9b, est agencée de manière décalée à l'encontre du sens de rotation de la roue à alvéoles, d'environ 20% de la largeur du compartiment mesurée dans la direction périphérique, diminuée de l'épaisseur de la pale. La position des évidements lla, llb reste dans ce cas toutefois inchangée.
Des avantages peuvent en résulter notamment dans le cas de vitesses de rotation très élevées de la roue à alvéoles, pour lesquelles l'inertie de masse des grains de produit granuleux commence à exercer son effet, de sorte qu'il semble que ces grains, sur leur trajectoire de chute suivant sensiblement la direction de la pesanteur, commencent à être en retard par rapport à la rotation des pales de la roue à alvéoles.