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TRANSPORTEUR DE MATIERE PULVERULENTEo
La présente invention est relative au transport de matière pulvérulente ou à l'état de fine division, se présentant naturellement ou obtenue par broyage ou autre opération. Plus particulièrement, l'invention est relative à un nouveau procédé de transport pneumatique de matières pulvérulentes, c'est-à-dire en utilisant un gaz sous pression, et à un appareil au moyen duquel on peut efficacement mettre en pratique ce procédé. Ce procédé présente différents avantages par rapport aux procédés antérieurs de transport de matières pulvérulentes et il nécessite un appareil relativement simple, que l'on peut construire et faire fonctionner à un prix relativement faible par unité de poids de la matière transportée.
Actuellement, on transporte pneumatiquement de la matière pulvérulente dans des systèmes de différents types et l'un d'eux comporte un récipient fermé que l'on peut appeler un réservoir de soufflage, comportant une sortie sur laquelle est branchée une conduite allant au point de distribution. Lorsqu'on utilise ce système, la sortie est fermée et la matière arrive dans le réservoir jusqu'à ce que ce dernier soit partiellement plein.
On introduit alors de l'air sous pression dans ce réservoir, au-dessus de la matière, jusqu'à ce que la pression nécessaire se soit établie, après quoi on ouvre la sortie et la matrière est refoulée hors du réservoir et se déplace dans la conduite en étant entraînée par le courant d'air. On peut utiliser ces systèmes à réservoir de soufflage pour transporter sur de grandes distances des matières qui peuvent être rendues fluides par aération, mais leur fonctionnement est intermittent de façon inhérente,, et l'on ne peut se rapprocher d'un transport continu qu'en utilisant deux réservoirs se déchargeant alternativement dans la conduite de transport.
Ces systèmes à réservoir de soufflage utilisent également de l'air sous forte pression et ils nécessitent un grand récipient à air de réserve du fait des grandes fluctuations de la
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pression.
Dans un deuxième système de transport de matières pulvérulen- tes, utilisé sur une grande échelle, la matière est amenée dans le carter d'une vis sans fin qui est faite de manière à serrer la matière avançant vers la sortie du carter afin de former un joint de matière continue ayant la densité voulue pour empêcher que l'air comprimé injecté au-delà revienne en arrière, cet air fluidifiant la matière et l'entraînant dans le conduit. La pression de l'air amené est nécessairement telle qu'elle l'emporte sur la contre-pression régnant dans la conduite de transport, déterminée par la longueur et le diamètre de la conduite ainsi que par la quantité et la densité de la matière transportée.
La pression d'alimentation varie au- tomatiquement lorsque ces conditions changent, par exemple lorsque l'on fait dévier de la matière en un point intermédiaire du système de transport. La matière est transportée par déplacement continu dans la conduite de transport sous l'action de la vis èt de la pression de l'air qui se détend. En conséquence, l'utilisation de ce système est limitée à des matières relativement fines que l'on peut fluidifier, et on ne peut l'utiliser normalement pour transporter des matières lourdes telles que du ciment Portland'au-delà de 900 m. environ, car la densité obligatoire du joint de matière nécessite une puissance excessive d'entraînement de la vis, provoquant une usure prématurée des spires de l'extrémité de la vis.
Ce système est également limité en ce qui concerne les distances de transport pour des matières fragiles telles que de la farine qui ont tendance à brûler sous l'effet de la chaleur de frottement, ou du sel de soude calciné dont les cristaux peuvent avoir tendance à se briser si la densité du joint est trop élevée.
Dans un autre système de transport pour matière pulvérulente, l'air est soufflé ou aspiré à grande vitesse dans une conduite de transport et la matière setamenée dans le courant d'air par un feeder approprié fermé à l'air.. Dans ces systèmes,les particules de matière sont entraînées en suspension dans un courant d'air à grande vitesse, et ce type de transporteur nécessite des volumes relativement élevés d'air à basse pression. Toutefois, il n'est pas limité à la manutention de matières qui peuvent être fluidifiées par aération.
Le procédé de transport selon la présente invention présente des caractéristiques communes avec celles des systèmes antérieure, mais il leur est supérieur à certains points de vue importants. Bien que l'appareil ne soit pas limité au transport de matières qui deviennent facilement fluides par aération appropriée, le procédé est relatif à des matières de ce genre.
Un seul appareil est utilisé pour assurer un écoulement de matière sensiblement uniforme et continu dans la conduite de transport. Contrairement au système comportant une vis sans fin, la matière est aérée de façon à la rendre fluide avant qu'elle se déplace dans la conduite et la matière fluide n' est pas serrée comme elle l'est dans la vis. En conséquence, le procédé convient pour les traitements de matières fragiles pouvant s'endommager si on les serre. La suppression du joint de matière réduit la demande de force et l'usure de pièces en fonctionnement.
Le système selon l'invention peut fonctionner avec de l'air sous pression plus élevée que dans les systèmes continus antérieurs et, comme résultat, le rapport air-matière est plus faible, la vitesse de transport dans la conduite est plus faible, il faut moins d'air, et on peut utiliser une conduite de transport de plus petit diamètre pour une quantité transportée donnée.
Dans le transport selon l'invention, on maintient continuellement une masse de matière pulvérulente dans le récipient duquel part une conduite de transport dont l'entrée débouche dans la matière. La matière contenue dans le récipient est rendue fluide par de l'air qui y est continuellement diffusé et le transport est effectué en délimitant latéralement une colonne de matière fluidifiée à l'intérieur de la masse, en déplaçant la colonne de manière qu'une de ses extrémités passe devant l'entrée de la conduite et, pendant que cette extrémité de la colonne pase devant l'entrée., en envoyant
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de l'air sous pression contre l'autre extrémité de la colonne.
L'air insufflé,refoule la colonne limitée dans la conduite et les opérations décrites se répètent à intervalles rapprochés, de sorte que le transport est sensiblement une opération continue.
On comprendra mieux l'invention en se référant aux dessins an- nexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'un type d'appareil selon l'invention.
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La fige> 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig.4 est une coupe partielle de la plaque de fermeture ou sabot utilisé dans l'appareil.
La fige 5 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une variante.
La fig. 6 est une coupe verticale partielle d'une autre variante, certaines parties étant représentées schématiquement.
La fige 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe verticale d'une variante de la plaque de fermeture.
La fig. 9 est une vue en plan partielle de la plaque de la fig. 8; et
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La .fig. 10 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une autre variante.
Dans l'appareil de transport représenté sur les fige. 1 à 5, la matière pulvérulente arrive continuellement ou de façon intermittente,
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â, volonté, dans une trémie 10 par une goulotte 11 ou autre dispositif commode. La trémie , fl est montée sur un carter 12 à l'aide de boulons M passant dans des brides J.Q.a et i2a de la trémie et du carter respectivement.
Le haut de la trémie est fermé et présente un évent 14 qui peut déboucher dans l'atmosphère ou être branché sur un collecteur de poussières, et le carter 12 comporte sur les côtés des ouvertures d'entrée qui sont normale-
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ment fermées par des plaques ;J.5. maintenues en place par des vis 12. Le carter 2 repose sur un socle , sur lequel il y est fixé par des boulons 18 passant dans des brides 12h et !la du carter et du socle, respectivement.
Le socle comporte une paroi 19 servant de fond pour le carter.
Un élément d'aération poreux 20, fixé entre les brides 12b et 17a, sert de faux-fond pour le carter. De l'air arrive au-dessous de l'élé-
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ment 20 par un tuyau d'amenée 2 et s'élève à travers cet élément dans la matière pulvérisée pour l'aérer et la rendre fluideo
Un arbre horizontal 22 traverse le carter et tourne dans des paliers portés par des supports 23 disposés à l'extérieur du carter.
L'arbre est mis en rotation de toute manière appropriée, par exemple au moyen d'une poulie 2-4 calée sur une extrémité de l'arbre, et l'on évite les fuites le long de l'arbre à travers les parois du carter au moyen de presse-étoupes comportant chacun une garniture 25 entourant l'arbre sur une ouverture de la
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paroi et comprimée par une bague 26 au moyen de vis .3l se vissant dans une partie de plus grande épaisseur de la paroi formée autour de l'ouverture.
Un rotor 28 est calé sur l'arbre à l'intérieur du carter et comporte deux plaques d'extrémité 29 fixées sur l'arbre et réunies par un
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cylindre 30. Les plaques z comportent des ouvertures en alignement disposées en cercle concentriquement à l'arbre 22. des tubes 31 ayant leurs ex- trémités disposées dans des ouvertures en alignement des deux plaques formant des chambres à extrémité ouverte. Des plaques d'usure annulaires 32 à surface
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trempée, présentant des ouvertures correspondant à celles des plaques d'ex- trémité, sont fixées sur celles-ci.
Une conduite de transport 33 part de l'appareil de transport pour aller au point de livraison et comporte une entrée constituée par une
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section 3 fixée sur la conduite ±± à l'aide de boulons Ji traversant des brides 33a et 3 a de la conduite et de cette section respectivement. La section 3.. disposée parallèlement à l'arbre 22. traverse une ouverture du support 23. voisin et une ouverture de la paroi du carter 12. l'ouverture de la paroi étant fermée par un presse-étoupe comportant une garniture 36 serrée par une bague 37, laquelle est comprimée au moyen de vis 38 se vissant dans la partie plus épaisse de la paroi. L'extrémité intérieure de la
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section ±à comporte une partie 3.b de plus grand diamètre intérieur dans laquelle se trouve un tuyau d'entrée 39 dont le diamètre intérieur est le
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même que celui des chambres JI.
Le tuyau d'entrée µ2 peut coulisser dans la partie de plus grand dimàtre 3b de la section d'entrée et un joint est réalisé entre la section d'entrée et le tuyau au moyen d'une bague torique
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0. maintenue dans une rainure circonférentielle Me ménagée dans la partie de grand diamètre 34b.
Une plaque de fermeture ou sabot 41, en forme de rein et en
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une matière résistant â, l'usure est fixée sur une bride 39a de l'extrémité du tuyau d'admission 39 â l'aide de rivets 2* La plaque 1.1 présente une ouverture dans l'alignement du tuyau 39, de même diamètre que le diamètre intérieur du tuyau. La face extérieure plate de la plaque 41 porte contre la plaque d'usure voisine 32 de l'extrémité du rotor, et, lorsque le rotor tourne, les chambres 31 viennent successivement dans l'alignement de l'ou-
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verture de la plaque de fermeture ,l.Io Cette plaque a une dimension suffisan- te pour couvrir les extrémités de trois chambres et fermer ainsi une chambre de chaque côté de celle qui, à un moment donné, est dans l'alignement de l'ouverture de la plaque.
La plaque est maintenue élastiquement contre la plaque d'
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usure 32 par deux ressorts à boudin 3. portant à une extrémité contre la surface arrière de la plaque de chaque côté du tuyau 39. Les extrémités
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extérieures des ressorts 3, reçoivent les extrémités de guidages àà compor- tant des tiges filetées passant dans des ouvertures de la paroi* du carter 12. Ces guidages sont réglables de façon à modifier la compression des
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ressorts ±r.2. et ils sont maintenus en position réglée au moyen d'écrous de blocage 46 montés sur leurs tiges.
Les ressorts peuvent être placés à l'ex- térieur du carter, si on le désire,et exercer leur force sur la plaque 41 par l'intermédiaire de tiges passant dans le carter ou bien encore la plaque 41 peut être maintenue contre la plaque d'usure par des dispositifs hydrauliques, pneumatiques ou analogues. hydr
Lorsque chacune des chambres 31 vient-dans l'alignement de la conduite de transport, de l'air ou du gaz sous pression est envoyé dans 1' extrémité de la chambre opposée à cette entrée par une tuyère 47 disposée dans l'alignement de l'entrée 34.
La tuyère ± traverse une ouverture de la paroi du carter 12 et l'herméticité est assurée dans cette ouverture par un
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presse-étoupe comportant une garniture 8 serrée par une bague à2 sur laquel- le agissent des vis 50 se vissant dans la partie de plus grande épaisseur de la paroi du carter. L'extrémité 47a de la tuyère a un plus grand diamètre intérieur et contient un tuyau 51 pouvant coulisser dans la tuyère. Le joint entre la tuyère et le tuyau est constitué par une bague torique 52 maintenue
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dans une rainure circonférentielle àZb découpée dans l'extrémité 47n de la tuyère.
Une plaque de fermeture ou sabot 53, en forme de rein, en une
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matière résistant à l'usure et analogue à la #l%ue /t1, est montée sur une bride ia de l'extrémité du tuyau- -1-à l'aide de rivets et elle comporte une ouverture dans l'alignement du. tuyau. 51 et ayant la même dimension. La face extérieure plate de la plaque 21 vient au contact de la plaque d'usure
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voisine du rotor en étant poussée contre elle par deux ressorts à boudin
55 portant contre la face arrière de la plaque, de part et d'autre du tuyau
51. Dans les extrémités extérieures des ressorts 55 pénètrent des guidages
56 présentant des tiges filetées 57 passant dans des ouvertures de la paroi du carter 12.
Ces guidages sont réglables de manière à pouvoir modifier la compression des ressorts 55 et ils sont maintenus en position réglée au moyen d'écrous 58 portés par les tiges
En fonctionnement de l'appareil décrit, l'air arrive par le faux-fond poreux du carter en rendant fluide la matière pulvérulente et lorsque le rotor tourne en dessous du niveau de la matière contenue dans le carter, cette matière pénètre dans les chambres 31 du rotor et les remplit.
A mesure que les chambres passent successivement entre la tuyère à air et l'entrée de la conduite de transport, l'air refoule la colonne de matière fluidifiée pour l'expulser de chacune des chambres et l'envoyer dans la con- duite. L'air comprimé servant au transport ne peut échapper entre la tuyère et le rotor ni entre le rotor et la conduite d'entrée grâce aux sabots 41 et 53 montés respectivement sur l'entrée et sur la tuyère*.
Comme il y a peu de frottement entre la surface extérieure lisse du rotor et la masse fluidifiée de matière, et qu'il n'y a pas de force non équilibrée agissant sur le rotor, la rotation de celui-ci ne nécessite que la puissance nécessaire pour surmonter le frottement dans les paliers de l'arbre et entre les sabots de fermeture et les plaques d'usure En conséquence, la consommation de force du dispositif servant à faire tourner le rotor est relativement faible.
La variante de l'appareil représentée sur la fig. 5 est analogue à tout point de vue à l'appareil des figo 1 à 4, sauf que la tuyère 47' dans laquelle l'air arrive par la conduite 59 est disposée de telle sorte que son tuyau est dans l'alignement d'une chambre de rotor 31' située dans un plan horizontal passant par l'arbre 22' du rotor.
La conduite d'entrée est dans l'alignement du tuyau de tuyère et les sabots de fermeture, tels que 41' du tuyau de la tuyère, sont disposés dans une direction générale verticaleo Avec cette variante, il est possible d'éviter l'utilisation de coudes brusques dans le tuyau d'arrivée d'air et dans la conduite de transport au voisinage du rotor, sans avoir à faire passer le tuyau et la conduite à travers des ouvertures des supports de l'arbre du rotor, ni sans prévoir une grande distance entre les paliers de l'arbre
On peut utiliser l'appareil transporteur des types représentés sur les fig. 1 à 5 pour transporter une matière s'écoulant librement qui, lorsqu'elle est fluidifiée, remplit les chambres du rotor pendant que ce dernier tourne.
Si les matières à transporter ne coulent pas absolument librement, il est préférable d'utiliser la variante représentée sur les fig. 6 et 7.
L'appareil de la figo 6 comporte un carter 60 présentant une section inférieure 60a et une section supérieure 60b qui déborde au-delà de la section inférieure 60a aux deux extrémités. La section inférieure est munie d'un faux-fond poreux 61 à travers lequel de l'air arrivant par le tuyau 62 se diffuse dans la matière contenue dans le carter, et d'un rotor 63 qui, étant de la même construction que le rotor 28, est monté sur l'arbre 64 passant à travers les parois de la section 60a du carter et fait saillie dans le haut dans la section supérieure 60b.
Cette section 60b est munie de deux cloisons 65 convergeant vers le bas de façon à former une sorte d'auge dans laquelle sont montés deux arbres 66 portant chacun des ailettes formant des vis 67 et 68 de pas opposés. Les arbres traversent les parois d'extrémité du carter et sont portés par des paliers disposés dans la paroi, chaque arbre étant muni d'une poulie 69 ou autre dispositif permettant de l'actionner. Au bas de l'auge formée par les cloisons 65 se trouvent deux cloisons 71 parallèles aux parois de bout de la section 60b du carter et à une certaine distance de cel-
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les-ci. Deux tubes 72 sont disposés à l'intérieur de chacune des parois de bout du carter en passant à travers les cloisons voisines 71, et des tubes correspondants portés par les deux cloisons sont dans leur alignement.
Ces tubes présentent dans le haut des ouvertures entre la paroi de bout et la cloison 71, et ils contiennent des transporteurs à vis constitués par un arbre .73, et des ailettes 74. Les arbres traversent les parois de bout de la section 60b et ils sont munis de dispositifs, par exemple de. poulies 75, servant à les faire tourner. Le diamètre des tubes 72 est sensiblement le même que celui des chambres 63a du rotor, et les tubes traversant chacune des cloisons 71 sont disposés de telle sorte que lorsque le rotor tourne chacune des chambres vient se mettre successivement dans l'alignement des tubes à ses extrémités opposées.
Les ailettes des arbres 66 du transporteur sont du même type et les arbres sont actionnés de telle sorte que les ailettes 67 et 68 fassent déplacer la matière du milieu de la section 60b vers les parois de bout de cette section, la matière étant ainsi continuellement amenée aux tubes 72. Les ailettes 74 des arbres 73 contenus dans les tubes font arancer la ratière vers le rotor de sorte que lorsque chaque chambre du rotor passe entre les tubes 72 en alignement, la matière est refoulée des tubes dans la chambre. Les tubes se terminent à une petite distance du rotor et la matière en excès dans les tubes descend dans la section de carter inférieure 60a et dans les espaces compris entre les extrémités du rotor et les extrémités des tubes.
A mesure que les chambres remplies sont entraînées par le rotor, elles sont amenées successivement en regard d'une tuyère 76 et d'une entrée 77 d'une conduite de transport, lesquelles sont du même type que dans le cas des autres types d'appareils précédemment décrits" Le courant d'air arrivant par la tuyère 76 refoule la matière des chambres dans l'entrée de la conduite de transport et dans celle-ci.
Dans les variantes ci-dessus décrites, les sabots d'usure prévus sur l'entrée de la conduite de transport et sur la tuyère à air (sabots 41 et 53) ont une longueur telle qu'ils recouvrent les extrémités de trois chambres du rotor. Lorsque chacune des chambres du rotor remplie avance entre les sabots, elle est tout d'abord complètement fermée par le sabot, puis la chambre commence à se déplacer en venant se mettre entre la. tuyère et l'entrée de la ligne de transport qui sont en alignement. Dans ce déplacement, le courant d'air sortant de la tuyère fait sortir la matière de la chambre et remplit celle-ci avec de l'air à la pression de la tuyère.
Lorsque la chambre sort d'entre les sabots, l'air contenu dans la chambre est libéré et pénètre dans la masse de matière à fluidifier. Cette action donne lieu à une perte d'air à plus haute pression que celui qui est utilisé pour la fluidification, et on peut réduire cette perte en air à haute pression en utilisant la variante de la fige 8.
Cette variante de la fig. 8 comporte un rotor 78 construit comme le rotor 28 et comportant une suite de chambres 78a ouvertes aux deux bouts. Chacune des extrémités du rotor comporte une plaque d'usure annulaire 79, analogue aux plaques 32 et présentant des ouvertures conduisant dans les chambres 78a. Les plaques d'usure des extrémités du rotor sont au contact de plaques de fermeture ou sabots 80 qui sont montés sur un tuyau de tuyère à air et sur une section d'entrée de conduite, respectivement, et qui ont une longueur telle qu'ils recouvrent cinq chambres 78a. Chaque sabot comporte à chaque extrémité une saillie 81 sur laquelle est en prise un ressort 82 de fonctionnement et de montage analogue à ceux des ressorts 43 et 55 (fig.
1 à 3). Chaque sabot de fermeture comporte deux ouvertures espacées 83 reli- ées par un tuyau 84, ces ouvertures étant à une distance telle que lorsqu'une chambre 78a du rotor est dans l'alignement du tuyau de tuyère à air et de la section d'entrée de la conduite, les ouvertures se trouvent entre les deux chambres extérieures 78a fermées par le sabot et les deux chambres de rotor immédiatement suivantes vers l'intérieur.
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Lorsqu'on utilise les sabots représentés sur la fig. 8 et que le rotor tourne dans le sens indiqué par la flèche, la chambre 78b d'où la matière vient juste d'être évacuée est remplie d'air à haute pres- sion. Lorsque cette chambre vient en regard des ouvertures en alignement
83 des deux sabots, la chambre lflje du rotor qui est remplie de matière vient concorder avec l'autre paire d'ouvertures 83 des deux sabots. L'air à haute pression qui se trouve dans la chambre 78b passe alors immédiatement par les tuyaux de raccord 84 dans la chambre 78c et la pression d'air est sensiblement égalisée dans les chambres 78b et 78c.
Lorsque la chambre 78b sort d'entre les sabots 80, l'air sous pression qu'elle contient se répand dans la masse principale de matière contenue dans le carter, mais la pres- sion de l'air n'est que la moitié de la pression dans la tuyère. Lorsque la chambre 78c vient concorder avec la tuyère et l'entrée de la conduite de transport, la présence dans la chambre de l'air à environ la moitié de la pression de la tuyère assure une économie dans la quantité d'air nécessaire pour le transport.
Les types d'appareils ci-dessus décrits servent surtout au transport de la matière dans une conduite disposée de façon générale horizontaleo Si l'on désire utiliser l'appareil pour élever de la matière, on peut utiliser la variante représentée sur la fig. 10.
L'appareil de cette figure est sensiblement le même que celui des fig. 1 à 3, sauf que le carter 85 est de forme générale cylindrique et que l'arbre 86 du toror 87 est disposé verticalement et est monté à sa partie inférieure dans une crapaudine 88. A son extrémité supérieure, l'arbre tourne dans un palier 89 monté sur le haut du carter et un moteur M monté audessus du palier actionne l'arbreo Le rotor 37 est analogue au rotor 28 et il contient plusieurs chambres 87a ouvertes dans le haut et dans le bas et venant concorder, lorsque le rotor tourne, avec une tuyère 90 dans laquelle l'air arrive par un tuyau ±± et avec l'entrée d'un tuyau 93 montant verticalement.
Le carter 85 comporte, comme dans le mode de construction antérieur, un faux-fond poreux 85a à travers lequel de l'air arrivant par une conduite 94 se diffuse dans la matière contenue dans le carter. La matière arrive dans le carter par un tuyau 95 débouchant dans le haut de ce carter et elle est maintenue jusqu'à un certain niveau situé au-dessus du haut du rotor. -
En fonctionnement de l'appareil selon l'invention, le rotor tourne à vitesse relativement lente, par exemple 15 à 20 t/m et, étant donné que les surfaces extérieures du rotor sont lisses et sans poches ni saillies, le rotor peut tourner dans la masse de matière fluidifiée en ne consommant que peu de puissance.
La matière n'est pas serrée avant d'être transportée, mais elle pénètre dans les chambres du rotor et sort de celles-ci pour passer dans la conduite de transport à un état fluidifié entraînant une économie de consommation de force et de la quantité d'air nécessaire pour le transport.
Dans cet appareil, il est possible d'utiliser de l'air sous une pression beaucoup plus élevée que cela n'est possible dans les systèmes de transport continu antérieurs. L'utilisation d'une pression d'air plus élevée permet un rapport air-matière plus faible et des vitesses plus faibles dans la conduite de transport, avec réduction en résultant de la consommation d'air sous pression. Egalement, en utilisant des pressions d'air élevées, il est possible d'utiliser des conduites de transport de plus petit diamètre pour une quantité donnée de matière transportée. Comme le rotor tourne à faible vitesse et qu'il est relativement léger et facilement accessible, les frais d'entretien et de réparation sont relativement faibles.
Etant donné qu'il n'est pas nécessaire, dans cet appareil, de comprimer la matière à transporter pour former un joint, on peut utiliser l'appareil pour transporter tous les types de matières, y compris celles qui ne peuvent supporter les pressions requises pour faire un joint de ce
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genre, ni les températures en résultanto L'appareil fonctionne sensiblement comme un réservoir de soufflage, mais au cours de la rotation du rotor il n' y a pas de moments pendant lesquels une chambre au moins de celui-ci n'est pas en concordance dans une certaine mesure avec la tuyère à air et l'entrée de la conduite de transport. En conséquence, le transport est continu et la conduite de transport contient toujours de la matière aérée. Ceci réduit la quantité d'air nécessaire pour le transport et également la consommation de force.
Etant donné que l'appareil utilise un courant d'air constant à pression sensiblement constante, ce dernier peut arriver directement d'un compresseur sans avoir à utiliser un réservoir à air pour compenser les fluctuations de pression.
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PULVERULENT MATERIAL CONVEYOR
The present invention relates to the transport of pulverulent material or in the state of fine division, occurring naturally or obtained by grinding or other operation. More particularly, the invention relates to a new method for the pneumatic transport of pulverulent materials, that is to say by using a gas under pressure, and to an apparatus by means of which this method can be effectively practiced. This method has various advantages over previous methods of transporting powdery materials and it requires a relatively simple apparatus, which can be constructed and operated at a relatively low cost per unit weight of the material conveyed.
Currently, powdery material is pneumatically transported in systems of different types and one of them has a closed container that can be called a blowing tank, having an outlet to which is connected a pipe going to the point of distribution. When using this system, the outlet is closed and material enters the tank until the tank is partially full.
Pressurized air is then introduced into this tank, above the material, until the necessary pressure is established, after which the outlet is opened and the material is forced out of the tank and moves into the pipe being driven by the air current. These blast tank systems can be used to transport materials which can be made fluid by aeration over great distances, but their operation is inherently intermittent, and continuous transport can only be approached. using two tanks discharging alternately in the transport line.
These blast tank systems also use high pressure air and require a large reserve air container due to the large fluctuations in air pressure.
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pressure.
In a second powdery material conveying system, used on a large scale, the material is fed into the housing by an endless screw which is made so as to clamp the material advancing towards the outlet of the housing to form a joint of continuous material having the desired density to prevent the compressed air injected beyond it from coming back, this air fluidizing the material and dragging it into the duct. The pressure of the air supplied is necessarily such that it outweighs the back pressure prevailing in the transport pipe, determined by the length and diameter of the pipe as well as by the quantity and density of the material transported .
The feed pressure varies automatically when these conditions change, for example when material is diverted to an intermediate point in the conveying system. The material is transported by continuous movement in the transport line under the action of the screw and the pressure of the air which expands. Accordingly, the use of this system is limited to relatively fine materials which can be thinned out, and cannot normally be used to transport heavy materials such as Portland cement beyond 900 m. approximately, because the mandatory density of the material seal requires excessive driving power of the screw, causing premature wear of the turns of the end of the screw.
This system is also limited with regard to transport distances for fragile materials such as flour which tend to burn under the effect of the heat of friction, or calcined soda salt whose crystals may tend to burn. break if the density of the seal is too high.
In another transport system for powdery material, air is blown or sucked at high speed through a transport line and the material is fed into the air stream through a suitable feeder closed to air. In these systems, particles of material are entrained in suspension in a high velocity air stream, and this type of conveyor requires relatively high volumes of low pressure air. However, it is not limited to the handling of materials which can be fluidized by aeration.
The transport method according to the present invention has characteristics in common with those of the prior systems, but it is superior to them in certain important points of view. While the apparatus is not limited to conveying materials which readily become fluid by proper aeration, the method relates to such materials.
A single device is used to ensure a substantially uniform and continuous flow of material in the transport line. Unlike the worm gear system, the material is aerated to make it fluid before it travels through the pipe and the fluid material is not clamped as it is in the screw. Therefore, the process is suitable for the treatment of fragile materials which can be damaged if tightened. The elimination of the material seal reduces the demand for force and the wear of parts in operation.
The system according to the invention can operate with air under higher pressure than in previous continuous systems and, as a result, the air-material ratio is lower, the transport speed in the pipe is lower, it is necessary to less air, and a smaller diameter transport line can be used for a given quantity transported.
In the transport according to the invention, a mass of pulverulent material is continuously maintained in the receptacle from which a transport pipe leaves, the inlet of which opens into the material. The material contained in the container is made fluid by air which is continuously diffused therein and the transport is effected by laterally delimiting a column of fluidized material inside the mass, moving the column so that one of its ends pass in front of the entrance of the pipe and, while this end of the column passes in front of the entrance., by sending
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pressurized air against the other end of the column.
The blown air forces the limited column back into the pipe and the operations described are repeated at short intervals, so that the transport is substantially a continuous operation.
The invention will be better understood by referring to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is an elevational view, in partial section, of a type of apparatus according to the invention.
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The pin> 2 is a section along the line 2-2 of fig. 1.
Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 2.
Fig.4 is a partial section of the closure plate or shoe used in the device.
Fig. 5 is an elevational view, partially in section, of a variant.
Fig. 6 is a partial vertical section of another variant, certain parts being shown schematically.
Fig. 7 is a section taken along line 7-7 of FIG. 6.
Fig. 8 is a vertical section of a variant of the closure plate.
Fig. 9 is a partial plan view of the plate of FIG. 8; and
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The .fig. 10 is an elevational view, partially in section, of another variant.
In the transport apparatus shown in the figs. 1 to 5, the powder material arrives continuously or intermittently,
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â, will, in a hopper 10 by a chute 11 or other convenient device. The hopper, fl is mounted on a casing 12 by means of bolts M passing through flanges J.Q.a and i2a of the hopper and of the casing respectively.
The top of the hopper is closed and has a vent 14 which can lead to the atmosphere or be connected to a dust collector, and the housing 12 has on the sides of the inlet openings which are normal.
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ment closed by plates; J.5. held in place by screws 12. The casing 2 rests on a base, to which it is fixed there by bolts 18 passing through flanges 12h and! of the casing and the base, respectively.
The base has a wall 19 serving as a bottom for the housing.
A porous ventilation element 20, fixed between the flanges 12b and 17a, serves as a false bottom for the casing. Air comes below the ele-
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ment 20 by a supply pipe 2 and rises through this element into the sprayed material to aerate and make it fluid.
A horizontal shaft 22 passes through the housing and rotates in bearings carried by supports 23 arranged outside the housing.
The shaft is rotated in any suitable manner, for example by means of a 2-4 pulley wedged on one end of the shaft, and leakage is avoided along the shaft through the walls of the shaft. housing by means of cable glands each comprising a gasket 25 surrounding the shaft on an opening of the
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wall and compressed by a ring 26 by means of screws .3l screwing into a portion of greater thickness of the wall formed around the opening.
A rotor 28 is wedged on the shaft inside the housing and has two end plates 29 fixed on the shaft and joined by a
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cylinder 30. The plates z have aligned openings arranged in a circle concentrically with shaft 22 of tubes 31 having their ends arranged in aligned openings of the two plates forming open end chambers. 32 annular surface wear plates
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hardened, having openings corresponding to those of the end plates, are fixed thereto.
A transport pipe 33 leaves from the transport apparatus to go to the delivery point and has an entrance constituted by a
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section 3 fixed on the pipe ± ± using bolts Ji passing through flanges 33a and 3a of the pipe and this section respectively. Section 3 .. arranged parallel to the shaft 22. passes through an opening of the adjacent support 23. and an opening in the wall of the casing 12. the opening of the wall being closed by a stuffing box comprising a gasket 36 clamped by a ring 37, which is compressed by means of screws 38 screwing into the thicker part of the wall. The inner end of the
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section ± to comprises a part 3.b of larger internal diameter in which there is an inlet pipe 39 whose internal diameter is the
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same as that of the JI rooms.
The inlet pipe µ2 can slide in the part of largest dimension 3b of the inlet section and a seal is made between the inlet section and the pipe by means of an O-ring
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0. held in a circumferential groove Me formed in the large diameter portion 34b.
A closure plate or shoe 41, in the shape of a kidney and
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a wear resistant material is fixed to a flange 39a of the end of the inlet pipe 39 by means of rivets 2 * The plate 1.1 has an opening in line with the pipe 39, of the same diameter as the inside diameter of the pipe. The flat outer face of the plate 41 bears against the wear plate 32 adjacent to the end of the rotor, and, as the rotor rotates, the chambers 31 successively come into alignment with the hole.
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verture of the closure plate, l.Io This plate has a sufficient dimension to cover the ends of three chambers and thus close a chamber on either side of that which, at a given time, is in line with the opening of the plate.
The plate is held resiliently against the plate
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wear 32 by two coil springs 3. bearing at one end against the back surface of the plate on either side of the pipe 39. The ends
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of the springs 3, receive the ends of guides àà comprising threaded rods passing through openings in the wall * of the casing 12. These guides are adjustable so as to modify the compression of the
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springs ± r.2. and they are held in the adjusted position by means of locking nuts 46 mounted on their rods.
The springs can be placed outside the housing, if desired, and exert their force on the plate 41 by means of rods passing through the housing or else the plate 41 can be held against the plate. wear by hydraulic, pneumatic or the like. hydr
When each of the chambers 31 comes into alignment with the transport line, pressurized air or gas is sent to the end of the chamber opposite to that inlet through a nozzle 47 disposed in alignment with the inlet. 'entry 34.
The nozzle ± passes through an opening in the wall of the casing 12 and the hermeticity is ensured in this opening by a
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stuffing box comprising a packing 8 tightened by a ring à2 on which act screws 50 which are screwed into the thickest part of the wall of the casing. The end 47a of the nozzle has a larger internal diameter and contains a pipe 51 slidable in the nozzle. The seal between the nozzle and the pipe consists of an O-ring 52 held
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in a circumferential groove àZb cut in the end 47n of the nozzle.
A closure plate or shoe 53, in the shape of a kidney, in a
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Wear resistant material and the like of # 1% ue / t1, is mounted on a flange ia of the end of the pipe -1-by means of rivets and has an opening in line with the. pipe. 51 and having the same dimension. The flat outer face of the plate 21 comes into contact with the wear plate
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neighbor of the rotor by being pushed against it by two coil springs
55 bearing against the rear face of the plate, on either side of the pipe
51. In the outer ends of the springs 55 penetrate guides
56 having threaded rods 57 passing through openings in the wall of the housing 12.
These guides are adjustable so as to be able to modify the compression of the springs 55 and they are held in the adjusted position by means of nuts 58 carried by the rods.
In operation of the apparatus described, the air arrives through the porous false bottom of the casing, making the pulverulent material fluid and when the rotor rotates below the level of the material contained in the casing, this material enters the chambers 31 of the rotor and fills them.
As the chambers pass successively between the air nozzle and the inlet of the conveying line, the air forces the column of fluidized material to expel it from each of the chambers and send it into the line. The compressed air used for transport cannot escape between the nozzle and the rotor or between the rotor and the inlet pipe thanks to the shoes 41 and 53 mounted respectively on the inlet and on the nozzle *.
Since there is little friction between the smooth outer surface of the rotor and the fluidized mass of material, and there is no unbalanced force acting on the rotor, the rotation of the rotor requires only power. necessary to overcome the friction in the bearings of the shaft and between the closing shoes and the wear plates As a result, the force consumption of the device for rotating the rotor is relatively low.
The variant of the apparatus shown in FIG. 5 is similar in all respects to the apparatus of figs 1 to 4, except that the nozzle 47 'in which the air arrives through the pipe 59 is arranged so that its pipe is in alignment with a rotor chamber 31 'located in a horizontal plane passing through the rotor shaft 22'.
The inlet pipe is in alignment with the nozzle pipe and the closing shoes, such as 41 'of the nozzle pipe, are arranged in a general vertical direction. With this variant, it is possible to avoid the use sharp bends in the air inlet pipe and in the transport pipe in the vicinity of the rotor, without having to pass the pipe and pipe through openings in the supports of the rotor shaft, or without providing a large distance between the shaft bearings
The conveyor apparatus of the types shown in figs. 1 to 5 to transport a free flowing material which, when fluidized, fills the chambers of the rotor as the rotor rotates.
If the materials to be transported do not flow absolutely freely, it is preferable to use the variant shown in figs. 6 and 7.
The apparatus of FIG. 6 comprises a housing 60 having a lower section 60a and an upper section 60b which projects beyond the lower section 60a at both ends. The lower section is provided with a porous false bottom 61 through which the air arriving through the pipe 62 diffuses into the material contained in the housing, and a rotor 63 which, being of the same construction as the rotor 28, is mounted on the shaft 64 passing through the walls of section 60a of the housing and protrudes at the top into the upper section 60b.
This section 60b is provided with two partitions 65 converging downwards so as to form a sort of trough in which are mounted two shafts 66 each carrying fins forming screws 67 and 68 of opposite pitches. The shafts pass through the end walls of the housing and are carried by bearings arranged in the wall, each shaft being provided with a pulley 69 or other device making it possible to actuate it. At the bottom of the trough formed by the partitions 65 are two partitions 71 parallel to the end walls of the section 60b of the casing and at a certain distance from them.
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these. Two tubes 72 are disposed inside each of the end walls of the casing passing through the neighboring partitions 71, and corresponding tubes carried by the two partitions are in alignment.
These tubes have openings at the top between the end wall and the partition 71, and they contain screw conveyors constituted by a shaft .73, and fins 74. The shafts pass through the end walls of the section 60b and they are provided with devices, for example. pulleys 75, used to make them turn. The diameter of the tubes 72 is substantially the same as that of the chambers 63a of the rotor, and the tubes passing through each of the partitions 71 are arranged such that when the rotor rotates each of the chambers comes to be placed successively in alignment with the tubes at its opposite ends.
The vanes of the shafts 66 of the conveyor are of the same type and the shafts are operated such that the vanes 67 and 68 move material from the middle of section 60b to the end walls of that section, thereby continuously feeding material. to the tubes 72. The fins 74 of the shafts 73 contained in the tubes cause the dobby to move towards the rotor so that when each chamber of the rotor passes between the tubes 72 in alignment, material is forced from the tubes into the chamber. The tubes terminate a short distance from the rotor and excess material in the tubes descends into the lower casing section 60a and into the spaces between the ends of the rotor and the ends of the tubes.
As the filled chambers are driven by the rotor, they are successively brought opposite a nozzle 76 and an inlet 77 of a transport pipe, which are of the same type as in the case of the other types of devices previously described "The air stream arriving through the nozzle 76 forces the material of the chambers into the inlet of the transport pipe and into the latter.
In the variants described above, the wear shoes provided on the inlet of the transport pipe and on the air nozzle (shoes 41 and 53) have a length such that they cover the ends of three chambers of the rotor. . When each of the filled rotor chambers advances between the shoes, it is first completely closed by the shoe, then the chamber begins to move, coming between it. nozzle and the inlet of the transmission line which are in alignment. In this movement, the air stream leaving the nozzle causes the material to exit the chamber and fills the latter with air at the pressure of the nozzle.
When the chamber leaves between the shoes, the air contained in the chamber is released and enters the mass of material to be fluidized. This action results in a loss of air at higher pressure than that which is used for fluidization, and this loss of high pressure air can be reduced by using the variant of Fig 8.
This variant of FIG. 8 comprises a rotor 78 constructed like the rotor 28 and comprising a series of chambers 78a open at both ends. Each of the ends of the rotor has an annular wear plate 79, similar to the plates 32 and having openings leading into the chambers 78a. The wear plates of the rotor ends are in contact with closure plates or shoes 80 which are mounted on an air nozzle pipe and on a duct inlet section, respectively, and which have a length such that they cover five chambers 78a. Each shoe has at each end a projection 81 on which is engaged a spring 82 operating and mounting similar to those of the springs 43 and 55 (fig.
1 to 3). Each closure shoe has two spaced openings 83 connected by a pipe 84, these openings being at a distance such that when a chamber 78a of the rotor is in alignment with the air nozzle pipe and the inlet section. of the pipe, the openings are between the two outer chambers 78a closed by the shoe and the two immediately following rotor chambers inward.
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When using the shoes shown in fig. 8 and the rotor rotates in the direction indicated by the arrow, the chamber 78b from which the material has just been discharged is filled with high pressure air. When this chamber comes opposite the openings in alignment
83 of the two shoes, the chamber lflje of the rotor which is filled with material matches the other pair of openings 83 of the two shoes. The high pressure air in chamber 78b then immediately passes through connector pipes 84 into chamber 78c and the air pressure is substantially equalized in chambers 78b and 78c.
As chamber 78b exits between shoes 80, the pressurized air it contains spreads through the main mass of material contained in the housing, but the air pressure is only half of. the pressure in the nozzle. When the chamber 78c comes into line with the nozzle and the inlet of the transport pipe, the presence in the chamber of air at about half the pressure of the nozzle ensures a saving in the quantity of air necessary for the transport.
The types of apparatus described above are used above all for the transport of material in a pipe arranged generally horizontally. If it is desired to use the apparatus for lifting material, the variant shown in FIG. 10.
The apparatus of this figure is substantially the same as that of FIGS. 1 to 3, except that the housing 85 is generally cylindrical in shape and that the shaft 86 of the toror 87 is arranged vertically and is mounted at its lower part in a slider 88. At its upper end, the shaft rotates in a bearing 89 mounted on the top of the housing and an M motor mounted above the bearing actuates the shaft o The rotor 37 is analogous to the rotor 28 and it contains several chambers 87a open at the top and at the bottom and coming to match, when the rotor turns, with a nozzle 90 in which the air arrives through a pipe ± ± and with the inlet of a pipe 93 rising vertically.
The housing 85 comprises, as in the prior embodiment, a porous false bottom 85a through which the air arriving through a pipe 94 diffuses into the material contained in the housing. The material arrives in the casing through a pipe 95 opening into the top of this casing and it is maintained up to a certain level located above the top of the rotor. -
In operation of the apparatus according to the invention, the rotor rotates at a relatively slow speed, for example 15 to 20 rpm and, since the outer surfaces of the rotor are smooth and without pockets or protrusions, the rotor can rotate in the mass of fluidized material while consuming only little power.
The material is not clamped before being transported, but it enters and exits the rotor chambers to pass through the transport line in a fluidized state resulting in a saving in consumption of force and the amount of air required for transport.
In this apparatus, it is possible to use air at a much higher pressure than is possible in previous continuous transport systems. The use of higher air pressure allows a lower air-to-material ratio and slower speeds in the conveying line, with the resulting reduction in the consumption of pressurized air. Also, by using high air pressures, it is possible to use smaller diameter transport lines for a given amount of material transported. As the rotor rotates at low speed and is relatively light and easily accessible, maintenance and repair costs are relatively low.
Since it is not necessary in this apparatus to compress the material to be conveyed to form a seal, the apparatus can be used to convey all types of materials, including those which cannot withstand the required pressures. to make a joint of this
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genus, nor the resulting temperatures o The apparatus functions substantially like a blowing tank, but during the rotation of the rotor there are no moments during which at least one chamber of the latter is not in agreement to some extent with the air nozzle and the inlet of the transport line. As a result, the transport is continuous and the transport line always contains aerated material. This reduces the amount of air required for transport and also the consumption of force.
Since the apparatus uses a constant air stream at substantially constant pressure, it can come directly from a compressor without having to use an air reservoir to compensate for pressure fluctuations.