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La présente invention a pour objet de nouveaux systèmes de caissons, de trémies et/ou de conduites au moyen,desquels on peut provoquer, comme on le désire, l'écoulement des matières solides en particules, de grosseur variable ou uniforme, même dans un état qui aurait été considéré antérieu- rement comme un état nullement favorable ou médiocrement favorable à l'é- coulement, sans qu'il se produise de bourrage, de coincement, d'arc-boute- ment ni de gouttières. Plus particulièrement, l'invention a pour objet des dispositifs nouveaux du type trémie présentant un espace annulaire en forme de cône renversé pour un nouveau genre d'écoulement de ces matières solides au travers.
A titre d'illustration simplement, on peut citer le charbon bitu- mineux qui peut présenter diverses grosseurs et divers états d'humidité de surface. On sait depuis longtemps que, lorsque les particules séparées et les blocs d'une telle substance présentent une humidité de surface trop grande pour des conditions particulières de stockage ou de mouvement, il s'ensuit un bourrage ou coincement de ce charbon. En fait, dans de nom- breuses industries qui emploient du charbon et d'autres substances avec les- quelles l'on rencontre souvent des difficultés d'écoulement, on employait des ouvriers chargés habituellement de fourgonner dans les caissons, tré- mies et conduites antérieurement employés, ou bien de les tapoter, pour tenter d'amorcer ou de maintenir l'écoulement de ces substances.
Dans cer- taines pratiques antérieures, pour éviter les difficultés prévues on utili- sait des appareils servant à sécher ces substances avant de les stocker ou de les mettre dans les passages d'écoulement du système dans lequel elles doivent être traitées ou utilisées ; d'autres cas, on utilisait divers moyens électriques ou bien on annexait aux appareils divers moyens de vi- bration ou divers dispositifs structuraux, ou bien on ajoutait aux solides divers additifs, pour tenter d'améliorer les caractéristiques de stockage et/ou d'écoulement de ces solides.
En outre, quand une telle substance s'écoule tout de même hors d'un caisson ou dans une trémie de type anté- rieur, l'écoulement qui se produit tend à présenter des cheminées ou des gouttières, et dans certains cas des arc-boutements ou des cavités, ou bien des séparations en différentes grosseurs, ou des débits d'écoulement irré- guliers ou bien plusieurs de ces difficultés se produisent parfois en même temps. Et presque invariablement, des quantités de matière relativement grandes adhèrent ou séjournent dans ces caissons ou trémies antérieurs.
Dans le nouveau système d'écoulement de solides de la présente in- vention, on élimine ces inconvénients qui seraient normalement à prévoir avec le charbon et autres substances à particules séparées comprenant des morceaux, blocs, granules et modules de grosseur variable ou uniforme, et on évite ces inconvénients jusqu'à concurrence de la capacité des appareils particuliers que l'on utilise.
On a découvert suivant l'invention qu'en prévoyant un passage annulaire en forme de cône renversé, formé par un mé- canisme de la présente invention, les substances en particules qui, en rai- son de la teneur en humidité ou des caractéristiques inhérentes laisse- raient prévoir normalement des difficultés de stockage et/ou d'écoulement par gravité, au point de refuser à s'écouler depuis la réserve ou bien de cesser de s'écoùler au cours du mouvement, ces substances, lorsqu'on le.s manipule suivant la présente invention, se conservent bien à l'état stati- que et s'écoulement librement dès que l'on ouvre l'orifice de sortie au fond du passage annulaire en cône renversé, même dans des conditions où il serait peu pratique ou impossible d'employer les appareils antérieurs.
De plus, lorsqu'on fait écouler ces solides suivant le système nouveau de l'invention, on diminue les pressions latérales de trémie imposées au maté- riel pendant l'écoulement, et le niveau de la surface de cette matière s'a- baisse uniformément à mesure que l'écoulement se produit, on atteint rapi- @ dement le débit maximum compatible avec l'ouverture prévue au sommet du
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passage annulaire en cône renversé, l'écoulement hors du nouveau système se fait de façon relativement uniforme et complète même si l'on alimente la matière nouvelle par un côté de la portion d'entrée du passage,
un net- toyage automatique est assuré par le fait que l'intérieur de l'appareil dans le nouveau système se vide complètement lorsqu'on désire un écoulement aussi poussé et l'on a la possibilité d'interrompre l'écoulement lorsqu'on le désire sans que cela nuise à son rétablissement, puis de rétablir l'é- coulement en rouvrant simplement l'orifice de sortie au fond du passage annulaire en cône renversé, le stockage se fait sans encombre si on le dé- sire au-dessus de ce passage annulaire ou cône renversé, entourant une ca- vité conique généralement alignée sur la base du centre en cône renversé situé à l'intérieur du passage annulaire en cône renversé, et on n'a pas besoin de vibrateurs ni d'autres adjuvants d'écoulement couramment employés jusqu'ici.
D'autres buts, caractéristiques et avantages du nouveau système d'écoulement de solides apparaîtront dans la description ci-après et sur les dessins ci-joints, qui servent seulement d'illustration et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe-élévation sur laquelle certaines parties du cône de chapeau et d'un cône renversé situé à l'intérieur sont enlevées, pour montrer un caisson et une trémie qui coopèrent pour consti- tuer une forme de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue plane prise généralement suivant la ligne II-II de la figure 1 sur laquelle on a enlevé le cône de chapeau représen- té sur la figure 1; la figure 3 est une vue détaillée en élévation prise généralement suivant la ligne III-III de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 1, mon- trant une forme de réalisation un peu modifiée de la présente invention; - la figure 5 est une vue en coupe-élévation d'une autre variante de la présente invention, montrant une forme de réalisation constituée par une trémie d'acheminement, à la jonction de deux courroies transporteuses destinées aux solides véhiculés ; - la figure 6 est une vue en perspective partiellement arrachée d'une autre variante de la présente invention constituée par un caisson et une trémie en coopération, et dans laquelle le cône de chapeau, le cône renver- sé et l'enveloppe conique de la trémie ont une forme pyramidale.
Si l'on considère les figures 1 à 3 des dessins, un nouveau dispo- sitif d'écoulement de solides, 10, peut comprendre un corps cylindrique de caisson 11, dans lequel un cône de chapeau 12 est disposé coaxialement, un corps conique de trémie 13 et un cône de trémie renversé 14 disposé coaxia- lement dans celui-ci.
Comme on le voit, le corps 11 est muni d'une bride supérieur 15 permettant de le fixer, si on le désire, sur le fond ou le côté d'une soute ou d'un silo, pour maintenir le corps de caisson 11 rem- pli d'une matière à distribuer à volonté, et qui doit être évacuée par un orifice de sortie 16 au voisinage du fond de la trémie 13-14 grâce à un écoulement par gravité, chaque fois que l'on ouvre totalement ou partielle- ment un volet coulissant 17, suivant le débit d'écoulement désiré. Ou bien le dispositif 10 peut recevoir des particules solides d'un convoyeur ou d'un récipient qui se vide dans le haut du corps 11, normalement d'une hauteur calculée pour éviter le bourrage connu et indésirable auquel la matière serait sujette de façon inhérente.
D'autre part, le nouveau dis- positif d'écoulement de solides 10 peut être réalisé sous la forme d'un en- semble mobile, monté sur un véhicule ou châssis roulant, soit seul, soit assemblé à d'autres ensembles 10 pour servir de wagonnets d'alimentation
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de fours à coke, qui sont un exemple de forme mobile.
Les corps 11 et 13 'et les cônes 12 et 14 peuvent être réalisés en n'importe quelle matière appropriée, par exemple métal en feuille ou acier au carbone d'une épaisseur suffisante pour leur capacité. Comme on le voit, des portions des corps de caisson et de trémie 11 et 13 peuvent être faites d'éléments annulaires à brides assemblés ensemble, si l'on préfère cette construction par éléments comme dans le cas des dispositifs de capacité plus grandes. Le cône de chapeau 12 est de préférence muni d'une plaque d'obturation 18 dans sa base, et le cône renversé 14 est muni d'une plaque d'obturation 19 qui ferme sa base.
Les deux cônes peuvent être supportés en position de fonctionnement par un croisillon 20 qui présente des bras en cornières dirigés radialement, assemblés à leur intersection comme on le voit sur la figure 2 et présentant un trou central dans lequel on peut fixer une cheville de centrage 21 dirigée coaxialement vers le haut et vers le bas, un trou central étant prévu dans chacune des plaques d'obturation 18 et 19 dans ce but de centrage. Les cônes 12 et 14 peuvent être fixés à l'ensemble 10 par des soudures au point entre les cônes et le croisillon 20.
Dans le dispositif 10, la hauteur du croisillon 20 et par suite des cônes respectifs de caisson et de trémie 12 et 14 peut être ajustée par divers moyens, dont l'un est représenté en détail sur la figure 3. Ainsi, en des points cardinaux du pourtour du dispositif 10, au-dessus de la jonc- tion entre les portions qui forment le corps de caisson et celui de trémie, on peut prévoir des fentes verticales 22 de manière à pouvoir fixer des supports intérieurs 23, à la hauteur choisie, sur le corps extérieur du dispositif 10, au moyen d'un assemblage à boulon, rondelle de blocage et écrou 24. Les extrémités extérieures du croisillon 20 sont supportées par l'aile horizontale des supports respectifs 23, et reliées rigidement à celles-ci par des assemblages à boulons et écrous 25, dans la forme de réa- lisation représentée.
Toute portion des fentes respectives 22, au-dessus des supports 23, peut être fermée par un obturateur coulissant 26, fixé au support. De cette manière, on peut opérer un ajustement de la hauteur des cônes centraux, pour obtenir une position optimum, principalement du èône renversé de trémie 14 dans le corps de trémie 13, le sommet 27 du cô- ne renversé étant voisin de la sortie resserrée 16, au fond de la trémie 13-14.
En service, une charge de charbon humide de petit calibre, y compris le poussier, peut par exemple se trouver primitivement à un niveau 28 lors- qu'on ouvre le volet 17 en amenant celui-ci à sa position représentée en pointillé sur la figure 1, jusqu'à ce que le niveau dans le caisson 11-12 tombe jusqu'à 28a. Au cours de cet écoulement la surface supérieure du charbon reste relativement uniforme et non perturbée. De plus, l'écoule- ment du charbon par l'orifice de sortie 16 est un écoulement de solide rap- pelant celui d'un fluide,qui atteint rapidement un maximum compatible avec l'ouverture suivant l'ampleur du déplacement du volet 17, et qui,.
de plus, reste approximativement à ce maximum, malgré la variation de hauteur du charbon au-dessus de l'orifice de sortie 16 au cours du déplacement de la surface supérieure depuis le niveau initial 28 jusqu'au niveau final 28a, Pendant cet écoulement, le charbon passe à travers le passage annu- laire en cône renversé 29 entre la surface extérieure du cône 14 et la sur- face intérieure du corps de trémie 13, avec un mouvement plus rapide dans les portions de charbon qui bordent la surface du cône 14 que dans les portions de charbon en écoulement qui bordent la surface intérieure de l'enveloppe 13.
Et ces caractéristiques d'écoulement remarquables que l'on vient de décrire persistent même si le charbon est introduit dans le haut du corps de caisson 11 par un côté de celui-ci au lieu d'être amené uni-
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formément sur toute sa surface. La surface intérieure du corps 13 fait avec l'horizontale un angle plus grand que l'angle de repos respectif , des particules solides particulières à manipuler à l'état relativement sec.
Pendant que l'écoulement se poursuit, la pression latérale exercée depuis l'axe vertical du dispositif 10 vers l'extérieur contre la partie supé - rieure du corps 13 diminue, tandis que celle exercée contre la partie infé- rieure du corps 13 augmente légèrementpar rapport aux conditions stati- ques de pression sans écoulement. Il semble que dans les conditions d'é- coulement, la pression latérale exercée contre l'intérieur du corps 11 en face des parois du cône de chapeau 12 augmente légèrement. Les nouveaux résultats d'écoulement peuvent être également obtenus même si le volet 17 n'est ouvert que légèrement, ce qui fait que la portion ouverte de l'ori- fice de sortie 16 est un peu décalée par rapport à l'axe central vertical du dispositif 10.
De plus, si par exemple on ferme rapidement le volet 17, obturant l'orifice de sortie 16, au moment où le niveau de charbon dans le dispositif 10 arrive en 28a, le charbon restant dans le dispositif 10 ne se bourre pas, ne se coince pas et ne s'arc-boute pas, mais est mainte- nu en condition d'écoulement et reprend les caractéristiques nouvelles d'é- coulement lorsqu'on rouvre ensuite le volet 17.
A titre d'exemple servant d'illustration seulement et sans aucune portée limitative, une démonstration expérimentale d'un dispositif similai- re au dispositif 10 a donné un débit maximum de sortie de 1130 kg de char- bon humide par minute ; s'agit d'un charbon bitumineux de 6,3 x 0 mm à 13 % environ d'humidité de surface, par rapport au poids total de charbon sec et de l'eau. De plus, on a limité le débit à 4 kg seulement par minu- te au moyen d'un convoyeur horizontal en mouvement placé en dessous et au voisinage de l'orifice de sortie ouvert 16, pour emporter le charbon à cette cadence.
D'autre part, même lorsqu'on ferme très rapidement le vo- let 17 pour arrêter le charbon, l'écoulement recommence rapidement lors- qu'on rouvre le volet, ce qui montre que dans le nouveau dispositif de l'invention, cette fermeture de la trémie ne provoque pas un coincage du charbon dans le dispositif, malgré sa haute teneur en eau de surface. Dans un autre essai avec le dispositif, un charbon de 6,3 x 0 mm mélangé à de la houille de 1,6 x 0 mm en proportion volumétrique respective de 80 et 20 %, avec une humidité de surface de 9 % en poids, a donné les mêmes ca- ractéristiques nouvelles d'écoulement que l'on a décrites dans l'essai pré- cédent.
En fait, les charbons de petit calibre, y compris les poussiers, dont l'humidité de surface va jusqu'à 16 % en poids par rapport au poids total de charbon et d'eau, s'écoulent chaque fois que l'on ouvre l'orifice de sortie 16 de la trémie, sans s'arc-bouter, ni se bourrer, se coincer, former des cavités ou s'interrompre. En amenant dans un dispositif somme celui représenté sur la figure 1 des particules plus grosses, par exemple du charbon en boules qui peut avoir une grosseur générale d'environ 51-76 mm avec des morceaux atteignant 127 mm de long, on a remarqué aussi que, dans l'utilisation de ces dispositifs de la présente invention, ces gros morceaux ont tendance à s'orienter de telle façon que leur plus grand axe se trouve dans la direction générale d'écoulement, ce qui favorise encore l'écoulement de ces matières.
Dans ces essais typiques, le dispositif utilisé est essentiellement conforme au dispositif 10, l'angle intérieur de sommet les angles de base du cône de chapeau 12 étant de 60 chacun; les angles intérieurs de base entre la plaque d'obturation 19 et les côtés du cône renversé 14 sont de 77 ; l'angle intérieur de sommet du cône renversé 14 est de 26 ; le début de conicité des deux éléments annulaires tronconiques supérieurs du corps de trémie 13 fait un angle de 60 avec l'horizontale, tandis que les trois éléments annulaires tronconiques inférieurs de ce corps font un angle de 75 avec l'horizontale. Le sommet 27 du cône de trémie 14 est disposé à
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5 cm au-dessus du plan de l'orifice de sortie 16, et cette sortie a un diamètre intérieur de 21,5 cm.
Le diamètre intérieur du corps 11 est de 91,4 cm et le diamètre des bases des cônes respectifs est de 50,8 cm. Les chiffres ci-dessus et les dimensions et surfaces de cet appareil d'essai, indiqués dans les tableaux ci-dessous, sont donnés seulement à titre d'illustration et nullement de limitation, les hauteurs étant prises entre plans horizontaux aux niveaux respectifs marqués par les lettres A à G" inclus.- TABLEAU 1 TABLEAU II
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<tb> référence <SEP> en <SEP> cm <SEP> référence <SEP> annulaire <SEP> 29 <SEP> de <SEP> la
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La forme un peu modifiée du dispositif de l'invention qui est repré- sentée sur la figure 4 présente des éléments qui correspondent essentielle- ment aux éléments respectifs représentés sur le dispositif 10 de la figu- re 1, et ces éléments correspondants de la forme de la figure 4 sont affec- tés des mêmes signes de référence respectifs avec l'addition du signe "prime", Le dispositif 10' est particulièrement utile dans le cas de sub- stances solides d'une nature qui rend l'écoulement plus difficile si l'on se base sur la difficulté normale que l'on pourrait éprouver lorsqu'on tente de faire écouler ces substances ou de les garder en condition d'écou- lement pendant le stockage,
comme c'est le cas pour un poussier de charbon dont la teneur en humidité de surface est voisine de 13 % et davantage, en poids, par rapport au poids total de charbon et d'eau. En pareil cas, le dispositif 10' facilite l'écoulement de ces matières solides plus "dif- ficiles", conformément à l'invention, On peut noter que le cône de cha- peau 12' est plus pointu, et qu'il tend à réduire la pression latérale contre l'intérieur du corps 11' au cours de cet écoulement, et que toute la portion tronconique du corps de trémie 13' fait un angle uniforme d'en- viron 75 avec l'horizontale.
Dans le cas de la variante de dispositif représentée sur la figure 4, avec un orifice de sortie de 30,5 cm de dia- mètre, le débit maximum par minute serait d'environ 3175 kg pour un char- bon humide de 6,3 x 0 mm ayant une teneur en humidité d'environ 12,6% en poids, ce qui équivaut à environ 2767 kg/mm de charbon exempt d'humi- dité dans la -matière sortante, Il y a lieu de noter aussi que les dispo- sitifs de la présente invention se nettoient de façon entièrement automa- tique lorsqu'on utilise un cône de chapeau avec un cône de trémie, en ce sens qu'ils se débarrassent entièrement de tous les solides contenus lors- qu'on laisse la sortie ouverte jusqu'à ce que la vidange se fasse,
et cette caractéristique de nettoyage automatique est une caractéristique avantageuse avec de nombreuses matières telles que le charbon et les grai- nes, avec lesquelles le phénomène de combustion spontanée pose souvent un problème.
Dans l'autre forme de réalisation représentée sur la figure 5, les éléments qui correspondent généralement pour leur construction et leur fonctionnement aux éléments de la structure représentée sur la figure 1, sont affectés des mêmes signes de référence respectifs avec addition de la
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lettre "a". Dans cette forme de réalisation de la figure 5, on notera que le dispositif 10a sert essentiellement de conduite d'écoulement à la jonc- tion entre deux bandes transporteuses 30 et 31, l'une de celles-ci.ou tou- tes les deux pouvant avoir un fonctionnement intermittent l'une par rap- port à l'autre.
On comprend que les solides amenés par le convoyeur 30 et emportés par le convoyeur 31 cessent de s'écouler à travers le dispositif 10a chaque fois que le convoyeur 31 s'arrête et que le niveau des solides placés sur celui-ci s'élève, bloquant l'orifice de sortie 16a et jouant ainsi le rôle d'un obturateur automatique pour le dispositif 10a, même si le convoyeur 30 continue d'amener de la matière et de l'introduire dans le haut du dispositif 10a.
On notera aussi que la portion 27a du cône renver- sé 14a est tronquée, bien que le sommet théorique soit encore adjacent au plan de la sortie 16a On peut encore noter aussi que le passage annulai- re conique renversé 29a diverge un peu vers le bas, si l'on considère les éléments du corps conique 13a et du cône renversé 14a dans un plan passant par l'axe vertical du dispositif 10a.
Au moyen du nouveau dispositif de conduite 10a, on réalise le principe nouveau d'écoulement de solides sui- vant l'invention, et on évite le coinçage et le bourrage qui se produisent habituellement aux jonctions entre convoyeurs
Bien que les dispositif s d'écoulement de solides suivant la présen- te invention présentant des sections transversales horizontales courbes, ou arrondies, soient préférables, le principe de l'invention peut tout de même être réalisé dans-le cas de dispositifs à trémie, ou de dispositifs à caisson et trémie en coopération, dont le cône renversé est en forme de pyramide. Il est entendu que les mots "cône" et "conique" lorsqu'on les emploie ici, veulent dire tout aussi bien "pyramide" et "pyramidal".
En conséquence, une autre variante de la présente invention, dans laquelle les cônes respectifs et le corps de trémie ont une forme pyramidale, est représentée sur la figure 6 et les éléments de celle-ci dont la construc- tion et le fonctionnement correspondent généralement à ceux des éléments que présente la forme de réalisation du dispositif suivant la figure 1, sont affectés des mêmes signes de référence respectifs, avec addition de la lettre 'b' Comme on le voit, un plan passant par l'axe central ver- tical du dispositif 10b et les angles diagonaux des cônes pyramidaux res- pectifs 12b et 14b, passera aussi par les angles diagonaux correspondants des portions de corps 11b et 13b, mais si on le désire,
les angles diago- naux des cônes pyramidaux respectifs peuvent tourner autour de l'axe du dispositif de manière à ne pas coïncider avec les plans respectifs passant par ces angles diagonaux des portions de corps du dispositif 10b
D'après ce qui précède, il est évident que l'on'a découvert un prin- cipe nouveau et fondamental pour la réalisation d'écoulement, en particulier de l'écoulement de solides en particules, dans les conditions désirées et au moment désiré. De plus, il est évident que les constructions nouvelles suivant l'invention peuvent être faites en divers matériaux, y compris les matériaux courants, et que ces constructions sont relativement peu coûteu- ses.
Il est évident aussi que, si les formes de réalisation décrites com- prennent un cône de chapeau et un cône renversé, le principe de la présen-. te invention est utilisable lorsque la matière est amenée dans une trémie conique de la présente invention, sur le pourtour du sommet de l'espace an- nulaire ou dans l'espace annulaire en cône renversé situé entre l'exté - rieur du cône renversé et l'intérieur du corps de trémie ;
ce cas, on n'utilisera pas de cône de chapeau ni de corps de caisson. 11 est évident aussi que,si les dispositifs nouveaux de la présente invention ont été décrits à titre d'exemple à propos de l'écoulement du charbon, considéré antérieurement comme posant un problème lorsqu'on veut l'amener ou le maintenir en condition d'écoulement alors que sa teneur en humidité augmen- te, le principe nouveau est applicable aussi à d'autres solides qui,
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,en raison de leur humidité de surface provenant de l'eau ou d'un autre li- quide, ou en raison de leur humidité interne, ou de leurs caractéristiques de frottement ou de leur déformabilité sous pression, devraient normalement susciter des difficultés pendant l'écoulement ou bien perdre leur aptitude à l'écoulement: pendant le stockage ;
matières peuvent être manipulées par des dispositifs de la présente invention avec une amélioration de l'ap- titude à l'écoulement, à cause des forces qui agissent sur ces solides lorsqu'ils se trouvent dans des dispositifs de la présente invention ou lorsqu'ils s'écoulent au travers.
Outre le charbon, ces solides pourraient comprendre par exemple, mais sans limitation, diverses graines, des pro- duits chimiques, des matières élastiques et plastiques, des minerais, des escarbilles, des scories, du ciment, du coke et menu coke, des pierres concassées, de l'argile, du sable, du gravier, de la sciure, de la poussiè- re d'amiante, des matières féculentes et similaires, du mica et autres substances, soit sous forme de particules distinctes, soit mis sous une autre forme de particules, blocs, granules, nodules, grains ou autres for- mes de particules séparées subdivisées ou agglomérées, que l'on peut dési- rer soumettre à un écoulement assuré essentiellement par gravité, au cours de leur manutention, de leur transport et/ou de leur traitement,
Bien que les dispositifs suivant la présente invention semblent fonctionner dans les meilleures conditions lorsque leurs éléments sont verticaux et coaxiaux en- tre eux, les parties coniques étant des cônes droite.., on peut cependant obtenir des avantages suivant le principe nouveau de l'invention lorsque l'axe d'un tel dispositif n'est pas tout à fait en position verticale, ou lorsqu'il existe une certaine excentricité dans la disposition axiale du ou des cônes suivant les cas, par rapport à leur corps respectif, ou bien lorsque l'un de ces cônes présente un sommet excentré par rapport à l'axe vertical normal à la base et passant par le centre de cette base.
On peut aussi utiliser, dans la pratique de la présente invention, des conoldes ou des éléments conoïdaux, et les mots "cône" et "conique", utilisés ici, se- ront censés vouloir dire aussi 'conoïdes" et "conoïdal"
Il est évident aussi que l'on peut apporter diverses modifications à des formes de réalisation de la présente invention sans s'écarter de l'esprit de celle-ci ni de sa portée.
REVENDICATIONS.
1. - Dispositif pour l'écoulement de solides en particules, carac- térisé en ce qu'il comprend en combinaison un corps de caisson circulaire et un corps de trémie en forme de cône renversé, dont le diamètre inté- rieur de la partie supérieure est au moins égal à celui du fond du corps de caisson qui est assemblé coaxialement au sommet du corps de trémie, le corps de trémie possédant un orifice de sortie central dans le fond, si- tué dans un plan normal à l'axe desdits corps, ledit axe coupant ce plan au centre de cet orifice, un cône de chapeau circulaire droit, disposé coaxialement au corps de caisson, sa base étant au fond de celui-ci, un cône de trémie droit renversé circulaire disposé coaxialement dans le corps de trémie,
les diamètres de base des deux cônes étant égaux entre eux et inférieurs aux diamètres intérieurs adjacents des corps de caisson et de trémie, le sommet du cône de trémie étant placé au voisinage de l'orifice de sortie ; lecône de trémie et au moins l'extrémité inférieure du corps de trémie ont leurs éléments respectifs situés dans un plan passant par l'axe du dispositif et convergent légèrement vers le bas, l'angle inté - rieur de base du cône de trémie étant au moins aussi grand que l'angle de base du cône de chapeau.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to novel systems of boxes, hoppers and / or conduits by means of which one can cause, as desired, the flow of particulate solids, of variable or uniform size, even in a a condition which would previously have been considered to be in no way favorable or poorly favorable to flow, without any jamming, jamming, arching or gutters occurring. More particularly, the invention relates to new devices of the hopper type having an annular space in the form of an inverted cone for a new kind of flow of these solids through it.
By way of illustration only, there may be mentioned bituminous carbon which can exhibit various sizes and various surface moisture conditions. It has long been known that, when the separated particles and the blocks of such a substance have a surface humidity which is too great for particular conditions of storage or movement, this carbon jams or jams. In fact, in many industries which employ coal and other substances with which one often encounters difficulties of flow, workers were employed usually responsible for boxing in boxes, hoppers and pipes. previously used, or by tapping them, in an attempt to initiate or maintain the flow of these substances.
In some prior practices, in order to avoid the anticipated difficulties, apparatus has been used to dry these substances before they are stored or placed in the flow passages of the system in which they are to be treated or used; in other cases, various electrical means were used, or various vibration means or structural devices were attached to the apparatus, or various additives were added to the solids in an attempt to improve storage and / or storage characteristics. flow of these solids.
Furthermore, when such a substance still flows out of a caisson or into a hopper of the prior type, the flow which occurs tends to present chimneys or gutters, and in some cases arches. buttings or cavities, or separations of different sizes, or irregular flow rates or several of these difficulties sometimes occur at the same time. And almost invariably, relatively large amounts of material will adhere to or remain in these prior boxes or hoppers.
In the novel solids flow system of the present invention, these drawbacks which would normally be expected with coal and other particulate matter including chunks, blocks, granules and moduli of varying or uniform size are eliminated, and these drawbacks are avoided to the extent of the capacity of the particular apparatus used.
It has been found according to the invention that by providing an annular passage in the form of an inverted cone, formed by a mechanism of the present invention, the particulate substances which, due to the moisture content or inherent characteristics would normally allow storage and / or gravity flow difficulties to be expected, to the point of refusing to flow from the reserve or else of ceasing to flow during movement, these substances, when it is. s handled according to the present invention, keep well in a static state and flow freely as soon as the outlet orifice at the bottom of the annular passage in an inverted cone is opened, even under conditions where there is little practical or impossible to use the earlier devices.
In addition, when these solids are made to flow according to the new system of the invention, the lateral hopper pressures imposed on the material during the flow are reduced, and the surface level of this material decreases. uniformly as the flow occurs, the maximum flow rate compatible with the opening provided at the top of the
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annular passage in inverted cone, the flow out of the new system is relatively uniform and complete even if the new material is fed from one side of the inlet portion of the passage,
automatic cleaning is ensured by the fact that the interior of the apparatus in the new system empties completely when such a high flow is desired and it is possible to interrupt the flow when it is desire without this prejudicing its reestablishment, then to re-establish the flow by simply reopening the outlet orifice at the bottom of the annular passage in an inverted cone, the storage is done without hindrance if it is desired above this annular passage or inverted cone, surrounding a conical cavity generally aligned with the base of the inverted cone center located within the annular inverted cone passage, and there is no need for vibrators or other adjuvants d commonly used flow hitherto.
Other objects, characteristics and advantages of the new solids flow system will become apparent in the following description and in the accompanying drawings, which serve only for illustration and in which: - Figure 1 is a sectional view elevation on which parts of the cap cone and an inverted cone located therein are removed, to show a casing and a hopper which cooperate to form one embodiment of the present invention; FIG. 2 is a plan view taken generally along the line II-II of FIG. 1 in which the cap cone shown in FIG. 1 has been removed; Figure 3 is a detailed elevational view taken generally along the line III-III of Figure 2;
FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 1, showing a slightly modified embodiment of the present invention; - Figure 5 is a sectional elevation view of another variant of the present invention, showing an embodiment consisting of a delivery hopper, at the junction of two conveyor belts intended for the solids conveyed; - Figure 6 is a perspective view partially broken away of another variant of the present invention constituted by a box and a hopper in cooperation, and in which the cap cone, the inverted cone and the conical casing of the hopper have a pyramidal shape.
Considering Figures 1 to 3 of the drawings, a novel solids flow device, 10, may include a cylindrical box body 11, in which a cap cone 12 is disposed coaxially, a conical body of hopper 13 and an inverted hopper cone 14 disposed coaxially therein.
As can be seen, the body 11 is provided with an upper flange 15 allowing it to be fixed, if desired, on the bottom or the side of a hold or a silo, to hold the box body 11 rem - fold of a material to be distributed at will, and which must be evacuated through an outlet 16 near the bottom of the hopper 13-14 thanks to a flow by gravity, each time we open fully or partially- ment a sliding shutter 17, depending on the desired flow rate. Or the device 10 may receive solid particles from a conveyor or container which empties into the upper body 11, normally of a height calculated to avoid the known and undesirable jamming to which the material would inherently be subject. .
On the other hand, the new solids flow device 10 can be made as a movable assembly, mounted on a vehicle or undercarriage, either alone or assembled with other assemblies 10 for. serve as feed wagons
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coke ovens, which are an example of a mobile shape.
The bodies 11 and 13 'and the cones 12 and 14 can be made of any suitable material, for example sheet metal or carbon steel of sufficient thickness for their capacity. As seen, portions of the box and hopper bodies 11 and 13 may be made of flanged annular members assembled together, if this piece construction is preferred as in the case of larger capacity devices. The cap cone 12 is preferably provided with a blanking plate 18 in its base, and the inverted cone 14 is provided with a blanking plate 19 which closes its base.
The two cones can be supported in the operating position by a crosspiece 20 which has radially directed angle arms, assembled at their intersection as seen in Figure 2 and having a central hole in which a centering pin 21 can be fixed. directed coaxially upwards and downwards, a central hole being provided in each of the closure plates 18 and 19 for this centering purpose. The cones 12 and 14 can be fixed to the assembly 10 by welds at the point between the cones and the spider 20.
In the device 10, the height of the spider 20 and consequently of the respective box and hopper cones 12 and 14 can be adjusted by various means, one of which is shown in detail in figure 3. Thus, at cardinal points the periphery of the device 10, above the junction between the portions which form the box body and that of the hopper, vertical slots 22 can be provided so as to be able to fix interior supports 23, at the chosen height, on the outer body of the device 10, by means of a bolt, lock washer and nut assembly 24. The outer ends of the spider 20 are supported by the horizontal flange of the respective supports 23, and rigidly connected thereto by bolt and nut assemblies 25, in the embodiment shown.
Any portion of the respective slots 22, above the supports 23, can be closed by a sliding shutter 26, fixed to the support. In this way, one can operate an adjustment of the height of the central cones, to obtain an optimum position, mainly of the inverted èone of hopper 14 in the hopper body 13, the top 27 of the inverted cone being close to the constricted outlet. 16, at the bottom of hopper 13-14.
In service, a load of small-caliber wet coal, including dust, may for example be initially at a level 28 when the shutter 17 is opened by bringing the latter to its position shown in dotted lines in the figure. 1, until the level in cabinet 11-12 drops to 28a. During this flow the upper surface of the coal remains relatively uniform and undisturbed. In addition, the flow of carbon through the outlet orifice 16 is a flow of solid resembling that of a fluid, which rapidly reaches a maximum compatible with the opening depending on the magnitude of the displacement of the shutter 17. , and that,.
moreover, remains approximately at this maximum, despite the variation in height of the coal above the outlet orifice 16 during the displacement of the upper surface from the initial level 28 to the final level 28a, During this flow, the coal passes through the inverted cone annular passage 29 between the outer surface of the cone 14 and the inner surface of the hopper body 13, with more rapid movement in the portions of the coal which border the surface of the cone 14 than in the portions of flowing coal which border the inner surface of the casing 13.
And these remarkable flow characteristics just described persist even if the carbon is introduced into the top of the box body 11 from one side thereof instead of being fed uni-
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formally over its entire surface. The interior surface of the body 13 makes an angle greater than the respective angle of repose with the horizontal, making particular solid particles to be handled in a relatively dry state.
As the flow continues, the lateral pressure exerted from the vertical axis of the device 10 outwards against the upper part of the body 13 decreases, while that exerted against the lower part of the body 13 increases slightly. compared to static pressure conditions without flow. It appears that under flow conditions the lateral pressure exerted against the interior of the body 11 opposite the walls of the cap cone 12 increases slightly. The new flow results can also be obtained even if the shutter 17 is only opened slightly, so that the open portion of the outlet port 16 is somewhat offset from the vertical central axis. device 10.
In addition, if, for example, the shutter 17 is quickly closed, closing the outlet orifice 16, when the level of carbon in the device 10 reaches 28a, the carbon remaining in the device 10 does not fill up, does not build up. does not get stuck and does not arch, but is maintained in a flow condition and takes on the new flow characteristics when the shutter 17 is then reopened.
By way of illustration only and without limitation, an experimental demonstration of a device similar to device 10 gave a maximum output rate of 1130 kg of wet carbon per minute; It is a bituminous coal of 6.3 x 0 mm at about 13% surface humidity, based on the total weight of dry coal and water. In addition, the throughput was limited to only 4 kg per minute by means of a moving horizontal conveyor placed below and in the vicinity of the open outlet port 16, to carry the coal at this rate.
On the other hand, even when the shutter 17 is closed very quickly to stop the charcoal, the flow begins again quickly when the shutter is reopened, which shows that in the new device of the invention, this closing the hopper does not cause the charcoal to jam in the device, despite its high surface water content. In another test with the device, a 6.3 x 0 mm coal mixed with 1.6 x 0 mm coal in a respective volumetric proportion of 80 and 20%, with a surface humidity of 9% by weight, gave the same novel flow characteristics as described in the previous test.
In fact, small-caliber coals, including dust, with a surface moisture of up to 16% by weight of the total weight of coal and water, flow out every time you open. the outlet orifice 16 of the hopper, without bracing itself, nor jamming, jamming, forming cavities or interrupting. By bringing in a device such as that shown in Figure 1 larger particles, for example charcoal in balls which may have a general size of about 51-76 mm with pieces up to 127 mm long, it has also been noticed that , in the use of these devices of the present invention, these large pieces tend to orient themselves in such a way that their greatest axis is in the general direction of flow, which further favors the flow of these materials .
In these typical tests, the device used is substantially in accordance with device 10, the apex interior angle the base angles of the cap cone 12 being 60 each; the basic interior angles between the blanking plate 19 and the sides of the inverted cone 14 are 77; the interior vertex angle of the inverted cone 14 is 26; the beginning of the taper of the two upper frustoconical annular elements of the hopper body 13 makes an angle of 60 with the horizontal, while the three lower frustoconical annular elements of this body make an angle of 75 with the horizontal. The top 27 of the hopper cone 14 is arranged at
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5 cm above the plane of the outlet port 16, and this outlet has an internal diameter of 21.5 cm.
The inner diameter of the body 11 is 91.4 cm and the diameter of the bases of the respective cones is 50.8 cm. The above figures and the dimensions and areas of this tester, shown in the tables below, are given for illustration only and in no way limitation, heights being taken between horizontal planes at the respective levels marked with the letters A to G "inclusive - TABLE 1 TABLE II
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The somewhat modified form of the device of the invention which is shown in FIG. 4 has elements which correspond essentially to the respective elements shown on the device 10 of FIG. 1, and these corresponding elements of the form of Figure 4 are assigned the same respective reference signs with the addition of the sign "prime". The device 10 'is particularly useful in the case of solid substances of a nature which makes it more difficult to flow. based on the normal difficulty one might experience in attempting to dispose of these substances or to keep them in a flowable condition during storage,
as is the case for coal dust with a surface moisture content of around 13% and more, by weight, relative to the total weight of coal and water. In such a case, the device 10 'facilitates the flow of these more "difficult" solids, according to the invention. It may be noted that the cap cone 12' is more pointed, and that it tends to reduce the lateral pressure against the interior of the body 11 'during this flow, and that the entire frustoconical portion of the hopper body 13' makes a uniform angle of about 75 with the horizontal.
In the case of the variant of the device shown in Figure 4, with an outlet hole of 30.5 cm in diameter, the maximum flow rate per minute would be about 3175 kg for a wet carbon of 6.3. x 0 mm having a moisture content of about 12.6% by weight, which is equivalent to about 2767 kg / mm of moisture-free carbon in the outgoing material. It should also be noted that the Devices of the present invention clean themselves fully automatically when using a bonnet cone with a hopper cone, in that they completely get rid of all solids contained when left in the tank. outlet open until draining is done,
and this automatic cleaning characteristic is an advantageous characteristic with many materials such as coal and grains, with which the spontaneous combustion phenomenon is often a problem.
In the other embodiment shown in Figure 5, the elements which generally correspond for their construction and operation to the elements of the structure shown in Figure 1, are assigned the same respective reference signs with the addition of the
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letter "a". In this embodiment of Fig. 5, it will be appreciated that the device 10a essentially serves as a flow line at the junction between two conveyor belts 30 and 31, one of these or both. which may operate intermittently with respect to each other.
It is understood that the solids supplied by the conveyor 30 and carried away by the conveyor 31 cease to flow through the device 10a each time the conveyor 31 stops and the level of the solids placed on it rises, blocking the outlet orifice 16a and thus playing the role of an automatic shutter for the device 10a, even if the conveyor 30 continues to supply material and to introduce it into the top of the device 10a.
It will also be noted that the portion 27a of the inverted cone 14a is truncated, although the theoretical vertex is still adjacent to the plane of the exit 16a. It can also be noted that the inverted conical annular passage 29a diverges a little downwards. , if we consider the elements of the conical body 13a and of the inverted cone 14a in a plane passing through the vertical axis of the device 10a.
By means of the new conduit device 10a, the novel solids flow principle according to the invention is realized, and the jamming and jamming which usually occurs at the junctions between conveyors is avoided.
Although solids flow devices according to the present invention having curved or rounded horizontal cross sections are preferable, the principle of the invention can still be realized in the case of hopper devices. or cooperating box and hopper devices, the inverted cone of which is pyramid-shaped. It is understood that the words "cone" and "conical" when used herein mean equally well "pyramid" and "pyramid".
Accordingly, another variation of the present invention, in which the respective cones and the hopper body have a pyramidal shape, is shown in Fig. 6 and the elements thereof whose construction and operation correspond generally to those of the elements presented by the embodiment of the device according to FIG. 1 are assigned the same respective reference signs, with the addition of the letter 'b' As can be seen, a plane passing through the vertical central axis of the device 10b and the diagonal angles of the respective pyramidal cones 12b and 14b, will also pass through the corresponding diagonal angles of the body portions 11b and 13b, but if desired,
the diagonal angles of the respective pyramidal cones can rotate about the axis of the device so as not to coincide with the respective planes passing through these diagonal angles of the body portions of the device 10b
From the foregoing it is evident that a new and fundamental principle has been discovered for achieving flow, particularly the flow of particulate solids, under the desired conditions and at the desired time. . In addition, it is evident that new constructions according to the invention can be made of a variety of materials, including common materials, and that such constructions are relatively inexpensive.
It is also evident that, while the described embodiments include a cap cone and an inverted cone, the principle of the present. The invention is usable when the material is fed into a conical hopper of the present invention, around the perimeter of the top of the annular space or into the inverted cone annulus located between the outside of the inverted cone and inside the hopper body;
in this case, neither a cap cone nor a box body will be used. It is also evident that, if the new devices of the present invention have been described by way of example with regard to the flow of coal, previously considered to pose a problem when it is desired to bring it or maintain it in a stable condition. 'flow as its moisture content increases, the new principle is also applicable to other solids which,
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, because of their surface moisture from water or other liquid, or because of their internal moisture, or their frictional characteristics or deformability under pressure, should normally give rise to difficulties during flow or else lose their flowability: during storage;
Materials can be handled by devices of the present invention with improved flowability, because of the forces acting on these solids when in devices of the present invention or when they are in use. flow through.
In addition to coal, these solids could include, for example, but not limited to various grains, chemicals, elastic and plastics, ores, cinders, slag, cement, coke and small coke, stones. crushed clay, sand, gravel, sawdust, asbestos dust, starchy substances and the like, mica and other substances, either in the form of separate particles or in another form of particles, blocks, granules, nodules, grains or other forms of separate subdivided or agglomerated particles, which it may be desired to subject to a flow provided essentially by gravity, during their handling, their transport and / or their treatment,
Although the devices according to the present invention seem to operate under the best conditions when their elements are vertical and coaxial with each other, the conical parts being straight cones, it is however possible to obtain advantages according to the new principle of the invention. when the axis of such a device is not completely in a vertical position, or when there is a certain eccentricity in the axial arrangement of the cone (s), as the case may be, with respect to their respective body, or else when one of these cones has an apex which is eccentric with respect to the vertical axis normal to the base and passing through the center of this base.
Conoids or conoidal elements may also be used in the practice of the present invention, and the words "cone" and "conical" as used herein shall be understood to mean also "conoids" and "conoidal".
It is also evident that various modifications can be made to embodiments of the present invention without departing from the spirit thereof or from its scope.
CLAIMS.
1. - Device for the flow of particulate solids, characterized in that it comprises in combination a circular box body and a hopper body in the form of an inverted cone, the inside diameter of which is the upper part is at least equal to that of the bottom of the box body which is assembled coaxially at the top of the hopper body, the hopper body having a central outlet orifice in the bottom, located in a plane normal to the axis of said bodies , said axis intersecting this plane at the center of this orifice, a right circular cap cone, arranged coaxially with the box body, its base being at the bottom of the latter, a right circular inverted hopper cone arranged coaxially in the hopper body ,
the base diameters of the two cones being equal to each other and smaller than the adjacent internal diameters of the box and hopper bodies, the top of the hopper cone being placed in the vicinity of the outlet orifice; the hopper cone and at least the lower end of the hopper body have their respective parts situated in a plane passing through the axis of the device and converge slightly downwards, the base interior angle of the hopper cone being at the less as large as the base angle of the cap cone.
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