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"Appareils pour le traitement des matières, spécialement le chauf. fage et le séchage des masses pâteuses".
La présente invention se réfère au traitement des matières, spécialement par malaxage mécanique pendant le transport, avec ou sans traitement chimique ou physique simultané, tel que trai- tement par la chaleur, L'appareil réalisant la présente inven- tion est spécialement applicable au traitement des matières qui deviennent agglutinantes ou pâteuses quand on les chauffe, telles que par exemple l'huile de schiste, les résidus du raffinage du pétrole et les matières carbonées analogues que l'on emploie pour la préparation du combustible sans fumée par carbonisation à bas- se température et pour en expulser les vapeurs d'hydrocarbures.
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Diverses matières qui sont solides dans les conditions nor- males, deviennent si agglutinantes ou visqueuses quand elles sont soumises à l'action de la chaleur, adhèrent si fortement à l'ap- pareil qui sert à leur traitement et deviennent si dures en se refroidissant que l'appareil se recouvre rapidement d'une couche de matière incrustante, s'engorge et s'obstrua au point de refu- ser de fonctionner. L'objet principal de la présente invention est de réaliser clos appareils permettant de soumettre à Inaction de la ohaleur des matières de la catégorie ci-dessus, sans que l'appareil soit mis hors d'état de fonctionner.
L'invention est toutefois applicable au malaxage et au trans- port simultanés des matières en vue d'opérer un mélange intégral de deux ou plusieurs composants ou de sécher ou de refroidir ou simultanément de chauffer et de sécher ou de chauffer et de re- froidir diverses matières, comme par exemple la pâte de bois.
Ayant l'objectif ci-dessus et d'autres encore qui en déri- vent ou qui apparaîtront ci-après, l'invention peut être considé- rée dans ses grandes lignes comme comportant une chambre ou en- veloppe et des propulseurs dans cette dernière qui, pendant qu' ils font progresser la matière à travers la chambre, se net- toient constamment l'un l'autre.
En réglant l'alimentation de la matière pénétrant dans la chambre où celle-ci subit le traitement et en la faisant pro- gresser en continu à travers la chambre, on évite de provoquer une accumulation de masse difficile à manipuler; et en donnant aux propulseurs la forme et l'éoartement voulus, pour que ces derniers se nettoient continuellement et nettoient également les parois de la chambre, il ne se produit pas d'a@hérence d'inorus- tations de matière, ni sous forme pâteuse ni sous forme solide, aux dits propulseurs ou aux parois de la chambre.
Dans une forma simple de l'appareil, les propulseurs fonc- tionnent à la façon d'aubes; leurs trajectoires sont des car- cles qui se recouvrent et leur éoartement est tel que le sommet
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de chaque propulseur balaie la surface d'une partie de forme correspondante du trajet d'un propulseur voisin pendant une par- tie de son trajet. La chambre a de préférence une forme telle que chaque propulseur passe tout près d'une ou de plusieurs par- ties de sa paroi pendant que s'accomplissent les autres parties de son trajet.
Les propulseurs peuvent être disposés en série sur des ar- bres parallèles qui s'allongent transversalement dans la cham- bre, à l'une des extrémités de laquelle la matière est intro- duite par une trémie et un régulateur d'alimentation.
Conformément à l'une des modalités de construction des propulseurs, chacun de ceux-ci est rectangulaire vu de face et présente plusieurs faces concaves en vue,en bout ou coupe. Cha- que propulseur peut par exemple avoir deux, trois ou quatre fa- ces concaves et respectivement tourner en deux, trois ou quatre stades de mouvement angulaire par révolution et peut être momen- tanément bloqué en position après avoir effectué chaque stade de mouvement tandis que l'autre ou que les autres propulseurs tour- nent pondant un atade.
Les caractéristiques ci-dessus et d'autres caractéristiques nouvelles vont maintenant être décrites plus en détail avec la référence des dessins annexés qui représentent les diverses réalisations possibles dans le cadre de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en long en élévation d'un appareil à plusieurs propulseurs conforme à l'invention; la fig. 2 est une vue en plan correspondante; la fig. 3 est une vue en bout montrant le mécanisme de commande et de verrouillage des propulseurs; la fig, 4 est un groupe de schémas (a) à (e) montrant le principe du fonctionnement de l'appareil; la fig. 5 est une coupe en long en élévation montrant, as- sez schématiquement, une modalité modifiée de l'appareil; la fig. 6 est une coupe partielle en élévation de l'extrémité
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d'évacuation de l'appareil et des organes pour éliminer la matiè- re traitée hors de celui-ci; la fig. 7 est une coupe partielle en élévation d'organes spéciaux destinés à maintenir un passage pour le gaz le long de la partie supérieure de l'appareil ;
la fig. 8 est une vue schématique d'une autre forme de réa- lisation de l'appareil ; les figs. 9 et 10 vont des vues schématiques en plan et en élévation d'une autre forme de réalisation.
En se référant tout d'abord à l'appareil représenté à titre d'exemple par les figs. 1 à 5, on remarquera qu'il se compose de quatre propulseurs A, B, C, D disposés côte à côte sur des ar- bres parallèles horizontaux sortant de leurs enveloppes assem- blées, lesquelles enveloppes constituent la chambre oontinue 1 dans laquelle tournent les propulseurs. Chaque propulseur a la forme d'un tambour à quatre faces concaves et les arbres des propulseurs sont écartés de manière que les trajectoires suivies par les propulseurs se recouvrent comme représenté. Les propul- seurs A et C tournent d'un quart de tour pendant que les propul- seurs B et D sont bloqués en place; ensuite B et D à leur tour se mettent à tourner dans le même sens, tandis que maintenamt A et C sont bloqués, et ainsi de suite.
Le sommet de chaque propul- seur en mouvement balaye la concavité qui lui est présentée par la face voisine du propulseur fixe voisin.
La matière à traiter pénètre par un régulateur 2 dans une trémie 3. Dans la figure 1, elle passe à à travers les espace- ments supérieurs des propulseurs jusqu'à celui de l'extrémité 7 et descend de là pour passer à travers les espacements du fond et arriver à la sortie 4 (voir figure 1). D'autre part, dans la figure 5, la matière pénètre par une extrémité de la chambre et sort par l'autre extrémité.
Le fonctionnement des deux genres d'appareil ci-dessus dé- crits sera compris facilement si l'on examine la figure 4 en
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fonotion de la figure 5.
Dans le stade (a) de la figure 4, on admet que les propul- seurs A et C ont accompli quatre quarts de révolution et que B et D sont en train d'accomplir leur quatrième quart de révolu- tion pendant que A et C sont immobiles. Ainsi qu'on le verra et qu'on le comprendra aisément, le propulseur B évacue la matière de la face voisine du propulseur A et éventuellement en collabo- ration avec le propulseur D vient s'arrêter dans la position re- présentée dans le stade (b).
Les propulseurs A et C accomplissent à présent une nouvelle révolution d'un quart de tour et viennent s'arrêter comme repré- senté au stade (c),
Les propulseurs B et D se mettent de nouveau à accomplir une révolution d'un quart de tour et viennent s'arrêter comme représenté au stade (d).
'Les propulseurs A et C recommencent alors à tourner pour accomplir un autre quart de tour et viennent s'arrêter au stade (e) et ainsi de suite.
De par ce qui précède et de par la figure annexée 4, on se rend compte de ce que chaque propulseur vient racler de la ma- tière sur le propulseur précédent et éventuellement la présente au propulseur suivant. La matière est ainsi transportée par les propulseurs qui se nettoient les uns les autres en permanence et nettoient également les parois de la chambre.
Tous les gaz qui peuvent être engendrés et tous les gaz susceptibles d'être introduits @ forme de masse gazeuse, peu. vent s'échapper par le passage 6 réservé aux gaz.
Si après traitement la matière n'est pas trop agglutinante, elle tombe du dernier propulseur par l'évacuation 4 (figure 5) et peut être recueillie dans un réservoir 6 ou dans l'un ou l'autre des deux bacs d'eau ou autre liquide qui jouent égale- ment le rôle de joint étanche au gaz, Si la matière est auscep- tible de coller sur le dernier propulseur, on prévoit des orga.
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nes pour l'enlever de façon sûre de celui-ci.
Un exemple de réa- lisation d'organe de l'espèce est représenté par la figure 6 dare laquelle la référença 7 désigne une plaque à laquelle on impri- me un mouvement de va-et-vient par l'intervention d'un organe quelconque approprié (tel qu'un dispositif à came non représenté) on vue de lui permettre de se déplacer vers l'antérieur et de reculer à la vitesse requise pour garder alternativement à chaqu@ face du propulseur A une paroi qui dévie la masse plastique dans un conduit d'évacuation 8 où. celle-ci eet poussée et peut à sa sortie dudit conduit, être traitée de manière à prendre toute forme désirable telle que la forme de briquettes par exemple.
Bien que dans la modalité adoptée de préférence ci-dessus décrite, le plancher et le plafond de la chambre soient formés par des sections arquées, correspondant à la trajectoire de ba- layage des sommets des propulseurs, le plafond ne doit pas né- cessairement avoir cette forme; il peut être plat ou être arqué pour laisser un espace libre au-dessus de la trajectoire des propulseurs;
de même, évidemment, le plancher ne doit pas néces- sairement avoir la forme représentée, spécialement dans le cas de traitement de matière qui est ou devient semi-plastique, parce que) même si le plancher est uniformément plat, la matière se rassemble dans une certaine mesure et sous Inaction de balaya -ge des propulseurs, prend la forme qui lui donne la conforma- tion en arches multiples représentée par la figure 5.
Le toit arqué est préférable à certains points de vue pour la chambre à plusieurs propulseurs, mais il ne réserve pas un passage fa. aile aux gaz engendrés et cest pourquoi on a recours à la construction représentée par la figure 7 pour assurer ce pas- sage* Cette construction consiste à former des trous ou fentes 9 dans les arêtes terminales des propulseurs, près de leurs sommets, et à prévoir des saillants ou butées fixes 10 ou or- ganes analogues sur les parois terminales de la chambre, orga- nes qui s'adaptent sur les ouvertures quand les parties percées
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de trous des propulseurs passait devant elles.
De cette manière, lesdites fentes ou ouvertures qui logiquement seraient obstruées par la matière solide en traitement, sont automatiquement débou. ohées par les butées ou saillants. La position la plus oonvena.. ble des saillants débouoheurs est la position symétrique dans l'espace commun entre des propulseurs voisins, ainsi qu'il est représenté par la fig. 7; de la sorte, ces saillants servent à déboucher tout d'abord les trous d'un propulseur et se chargent ainsi eux-mêmes de matière pour être ensuite nettoyés à leur tour par les trous du propulseur voisin.
Il est entendu que les saillants ou butées se dressent des parois terminales de la cham- bre vers l'intérieur; chaque saillant a sensiblement la forme d'un diamant en vue en tout mais ses arêtes sont bombées au lieu d'être rectilignes.
Les propulseurs ne doivent pas nécessairement être disposés en une seule rangée sur des axes parallèles horizontaux comme représenté par les figures 1 et 5, mais peuvent être groupés; ils peuvent être par exemple disposés en plusieurs rangées avec des propulseurs d'assemblage imbriquants, en forme de zig-zag comme représenté par la fig. 8.
Les arbres de propulsion ne sont pas nécessairement horizon- taux et peuvent en fait être verticaux, ainsi qu'on s'en rendra compte en considérant les figures 4 et 8 par exemple comme des vues en plan au lieu de les considérer comme des vues en éléva- tion; dans ce cas, la pesanteur empêche la matière de monter jus- qu'au toit et un espace libre pour l'échappement des gaz sera naturellement réservé au-dessus des extrémités supérieures des propulseurs, ainsi que le montre la figure 10.
Dans les figures 9 et 10, les propulseurs représentés ont trois faces arquées au lieu de quatre; cette construction est à préférer pour certaines matières, car les cavités sont plus pro- fondes et les arêtes raclantes exercent une action raclante plus considérable et aussi moins de pression sur la matière que dans
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le cas de cavités peu profondes.
Les mouvements intermittente des propulseurs peuvent être produits par tout organe approprié tel par exemple qu'un méca- nisme à rochet et oliquet ou un mécanisme à crémaillère et pignon; les propulseurs impairs (A et C) sont mus en même temps, alors que les propulseurs pairs (B et D) sont verrouillés et vice-versa ; la oommande de ces deux groupes de propulseurs est alternée pour les stades successifs de mouvement.
Un mécanisme de-commande de l'espèce est représenté par la figure 3 où. un arbre de commande 11 agit par l'intermédiaire d'engrenagen pour mettre en mouvement un plateau de came rotatif 12 qui actionne un galet 121 commun à deux mécanismes démultiplipateurs pouvant mettre en mouvement oscillant des cliquets verrouilleurs 13 et 14 contra l'action antagoniste de ressorts contre ' tion antageniste de resserte 13x et 14x e engagement avec et hors d'engagement des plateaux 15 et 16, encoches de quart en q-uart, situés sur les arbres 17 et 18 tandis que des exoentri- que.
19 et 20 sont commandés par le même arbre de commande pour actionner des cliquets de rochets 21 et 22 à répétition par de petits mouvements angulaires d'alimentation et faire ainsi tour- ner les roues à rochet sur les arbres 17 et 18 et, partant, également les arbres eux-mêmes de distances angulaires cumula- tivement égales à des quarts de révolution entre chaque stade de verrouillage, l'arbre 17 étant verrouillé tandis que l'arbre 18 tourne et vice-versa.
Les arbres 17 et 18 engrènent avec 17l et 181 sur les axes des propulseurs A C et B D respectivement, Ainsi qu'il est représenté, les cliquets verrouilleurs 13 et 14 font corps avec les leviers à sonnette 131 et 141 respective- ment pourvus de voies de roulement courbes 13xx et 14 pouvant engager des galets 21x et 22x se trouvant sur les queues des cliqueta 21 et 22 pivotés sur des bras 211 et 221 des arbres 17 et 18 respectivement*
Les bielles 191 et 201 disposées respectivement entre les
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excentriques 19 et 20 et les bras porteurs de -cliquets 211 et
221 sont rendus élastiquement téléscopiques par des ressorts ré- sistants qui cèdent et permettent aux excentriques de continuer à tourner, mais sans aucun effet,
dans le cas où les propulseurs se bloquent dans leurs cylindres du fait de la présence de matiè- re faisant obstruction et empêchent ainsi les cliquets 21 et 22 de faire tourner les arbres 17 et 18.
Les conditions à observer pour se servir de l'appareil dif- fèrent évidemment suivant les matières auxquelles on a affaire.
Dans le cas par exemple où il faut simplement chauffer ou sécher ou à la fois chauffer et sécher une masse humide, pâteuse ou air glutinante, on peut ohauffer l'appareil à une température uni-' forme ou à une température progressivement croissante dans le sens de sa longueur et la chaleur peut être appliquée extérieure- ment, comme par exemple @@@ au moyen de feu ou jets de gaz ou de ment, comme par exemple @@@ au moyen de feu ou jets de gaz ou de ou de vapeur ou d'autres gaz, Si la masse pénètre dans l'appareil à température élevée et demande à être refroidie, on peut refroi- dir l'appareil par tout moyen approprié,
tel que par exemple par l'intermédiaire d'une chemise d'eau réfrigérante ou en faisant circuler de l'air ou des gaz froids à l'intérieur de l'appareil.
Dans l'un ou l'autre des cas ci-dessus, les propulseurs peuvent à leur tour être creux en vue de leur permettre d'assurer la cir- culation d'un agent chauffant ou réfrigérant.
Dans le cas où il faut soumettre une substance à un traite- ment quelconque sans que l'en doive tenir aucun compte de la tem- pérature, comme par exemple exposer une masse à l'action d'un réactif chimique gazeux, on peut se passer de dispositif de chauf fage ou de réfrigération.
Dans le cas où l'on doit mélanger deux ou plusieurs substan- ces avec ou sans intervention de chale ux, spécialement quand on mélange des matières qui deviennent agglutinantes ou pâteuses pendant l'opération du mélange, on prend des dispositions pour introduire les matières composantes en un ou en plusieurs points
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appropriés de l'appareil.
Dans le cas où l'on chauffe une substance pour qu'elle engendre des gaz ou des valeurs, on peut employer oes gaz ou vapeurs engendrés, après surchauffe, accuse agent de chauffage, A cet effet, on peut se servir d'un ventilateur pour chasser les gaz ou vapeurs surchauffés à travers la chambre. Pour aider au leur chauffage de la chambre, on peut après, sortie de celle-ci, conohauffage de la chambre, on peut aprèss sortie de celle-ci, c duire les gaz ou vapeurs engendres en dessous ou autour de la chambre avant qu'ils ne passent dans des condenseurs ou appareils de même genre pour subir un traitement subséquent. La longueur de la ohambre et la vitesse de marche de la matière dans celle-ci sont telles qu'en fait la totalité ou telle proportion que l'on désire des gaz ou vapeurs soit extraite.
Les propulseurs peuvent être en métal ou en béton ou autre matière appropriée et leurs bouts raolants peuvent être oonstitués par des garnitures métalliques ou être remplaçables d'autre manière. De même, la chambre peut être construite en briques réfractaires ou autre matière non-métallique ou encore elle peut être en métal et garnie de revêtements.
L'appareil peut être adapté au traitement des matières, sous une pression plus forte que la pression atmosphérique ou sous dépression ou vide élevé, avec ou sans chauffage ou refroidissement simultanés.
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