CA2772819A1 - Device for densely loading a divided solid into a chamber - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (1) de chargement dense d'un solide divisé (2) dans une enceinte (7), destiné à coopérer avec un dispositif (3) d'alimentation en solide divisé agencé pour libérer le solide divisé au-dessus d'un accès à l'enceinte. Ce dispositif de chargement comporte un arbre (4), entraîné en rotation autour d'un axe X1 avec une vitesse de rotation ajustable, une pluralité d'éléments déflecteurs (5) solidaires en rotation de l'arbre, les éléments déflecteurs présentant un angle, en référence à l 'arbre, ajustable indépendamment de la vitesse de rotation de ce dernier. Suivant un mode de réalisation préféré, l'arbre (4) est creux pour définir un passage pour le solide divisé, au moins certains des éléments déflecteurs (5) présentant une extrémité (16) agencée à une distance de l'axe X1 inférieure à la distance séparant l'axe X1 de l'arbre creux.The invention relates to a device (1) for dense loading of a divided solid (2) into an enclosure (7), intended to cooperate with a device (3) for supplying divided solid arranged to release the solid divided above an access to the enclosure. This loading device comprises a shaft (4), driven in rotation about an axis X1 with an adjustable speed of rotation, a plurality of deflector elements (5) integral in rotation with the shaft, the deflector elements having an angle , with reference to the shaft, adjustable independently of its rotation speed. According to a preferred embodiment, the shaft (4) is hollow to define a passage for the divided solid, at least some of the deflector elements (5) having one end (16) arranged at a distance from the axis X1 less than the distance separating the axis X1 from the hollow shaft.
Description
Description DISPOSITIF DE CHARGEMENT DENSE D'UN SOLIDE DIVISE
DANS UNE ENCEINTE
Domaine technique [0001] La présente invention concerne un dispositif de chargement dense d'un solide divisé dans une enceinte, destiné à coopérer avec un dispositif d'alimentation en solide divisé agencé pour libérer le solide divisé au-dessus d'un accès à l'enceinte. Description LOADING DEVICE DENSE OF A DIVIDED SOLID
IN AN ENCLOSURE
Technical area The present invention relates to a dense loading device of a solid divided into an enclosure, intended to cooperate with a device divided solid feed arranged to release the divided solid to above an access to the enclosure.
[0002] Par solide divisé, dans le cadre de la présente divulgation, on entend un solide se présentant sous la forme de grains ou de particules, comme par exemple des grains de céréales, dans le domaine du transport ou du stockage céréaliers, des granulés de catalyseur dans le domaine de l'industrie chimique, ou encore des granulés d'engrais ou de bois. By solid divided, in the context of the present disclosure, we mean a solid in the form of grains or particles, as example of cereal grains, in the field of transport or cereal storage, catalyst pellets in the field of the chemical industry, or granules of fertilizer or wood.
[0003] Plus précisément, le dispositif de chargement selon l'invention est préférablement du type comportant un arbre, entraîné en rotation autour d'un axe X1 avec une vitesse de rotation ajustable, ainsi qu'une pluralité
d'éléments déflecteurs solidaires en rotation de l'arbre. Ainsi, en tombant sur les éléments déflecteurs, le solide divisé est dévié de manière à être distribué plus ou moins uniformément sur toute la surface de l'enceinte dans laquelle il est chargé.
Etat de la technique More specifically, the loading device according to the invention is preferably of the type comprising a shaft, driven in rotation around an axis X1 with an adjustable rotational speed, as well as a plurality deflector elements integral in rotation of the shaft. So, by falling on the deflecting elements, the divided solid is deflected so as to be distributed more or less uniformly over the entire surface of the enclosure in which he is charged.
State of the art
[0004] De nombreux dispositifs de ce type ont été divulgués, généralement par des entreprises actives dans le domaine de l'industrie chimique, en relation avec le chargement de réacteurs chimiques en catalyseur. Many devices of this type have been disclosed, generally by companies active in the field of the chemical industry, relationship with the loading of chemical reactors into catalyst.
[0005] Le brevet FR 2 431 449 décrit un exemple de dispositif, destiné à
charger des réacteurs chimiques en catalyseur, comprenant un arbre agencé dans une cheminée d'alimentation en catalyseur, en lui étant coaxial. Des séries d'éléments déflecteurs superposés, présentant la forme de lanières, sont réparties régulièrement autour de l'arbre en étant fixées à ce dernier au moyen d'attaches permettant une modification de l'angle défini entre les éléments déflecteurs et l'arbre. [0005] Patent FR 2 431 449 describes an example of a device intended for load catalytic chemical reactors, comprising a shaft arranged in a catalyst supply chimney, in itself being coaxial. Series bent elements, in the form of strips, are regularly distributed around the tree, being attached to the tree at means of fasteners allowing a modification of the angle defined between deflector elements and the shaft.
[0006] Ainsi, les éléments déflecteurs s'écartent de l'arbre lorsque celui-ci est entraîné en rotation, sous l'effet de la force centrifuge, ce qui facilite l'introduction du dispositif dans les réacteurs chimiques dont l'accès est généralement restreint. La vitesse de rotation de l'arbre peut être ajustée pour contrôler l'angle entre les éléments déflecteurs et l'arbre pour tenir compte de la surface du réacteur à recouvrir de catalyseur. Thus, the deflector elements depart from the tree when it is rotated under the effect of centrifugal force, which facilitates the introduction of the device into chemical reactors whose access is generally restricted. The rotational speed of the shaft can be adjusted to control the angle between the baffle elements and the shaft to hold account of the reactor surface to be coated with catalyst.
[0007] Cependant, il faut noter qu'une modification de la vitesse de rotation de l'arbre pour un dispositif donné entraîne également une modification de la perméabilité de ce dernier. De ce fait, les paramètres permettant d'ajuster le fonctionnement à la géométrie de l'enceinte à remplir en solide divisé ne peuvent pas être ajustés indépendamment les uns des autres. However, it should be noted that a change in the speed of rotation of the tree for a given device also entails a modification of the permeability of the latter. As a result, the parameters to adjust operation at the geometry of the enclosure to be filled in divided solid does not can not be adjusted independently of each other.
[0008] Ainsi, ces dispositifs sont particulièrement adaptés au chargement de réacteurs chimiques qui sont généralement de forme cylindrique avec un rayon de l'ordre de quelques mètres. [0008] Thus, these devices are particularly adapted to the loading of chemical reactors that are usually cylindrical in shape with a radius of the order of a few meters.
[0009] Toutefois, ces dispositifs conviennent moins bien au chargement de cales de navires du type vraquier. Ces derniers présentent des capacités de chargement d'un ordre de grandeur différent de celui des réacteurs chimiques. En effet, les vraquiers les plus couramment construits actuellement sont les Handymax, dont la capacité est comprise entre 35 et 50'000 tonnes, et les Panamax, dont la capacité est comprise entre 50 et 80'000 tonnes, tandis que les Capesize présente une capacité encore supérieure. [0009] However, these devices are less suitable for loading shims bulk carriers. These have the capacity to loading an order of magnitude different from that of the reactors chemical. Indeed, the bulk carriers most commonly built Handymax currently has a capacity of between 35 and 50'000 tonnes, and Panamax, with a capacity of between 50 and 80'000 tonnes, while the Capesize has a capacity still higher.
[0010] Il convient de noter que le transport maritime des céréales est particulièrement règlementé. En effet, les chargements en vrac réalisés traditionnellement à bord des navires transportant des céréales présentent de réels dangers pour la stabilité des navires au cours de la navigation.
Même si la cale est totalement remplie par la marchandise, les mouvements de roulis et de tangage du navire au cours du voyage provoquent un tassement des grains et libèrent de l'espace entre le lit de grains et le haut de la cale. Ce phénomène est amplifié dans le cas où la cale n'est pas complètement remplie par la cargaison. [0010] It should be noted that the maritime transport of cereals is particularly regulated. Indeed, the bulk loadings made traditionally aboard ships carrying cereals real dangers for the stability of ships during navigation.
Even if the hold is completely filled with the goods, the roll and pitch movements of the ship during the voyage cause a settling of the grains and free up space between the bed of grains and the top of the hold. This phenomenon is amplified in the case where the hold is not completely filled by the cargo.
[0011] Malgré la réalisation d'un nivellement mécanique par les dockers, ce tassement en cours de navigation ne peut être évité et peut représenter un danger pour l'intégrité du navire, de l'équipage et de la cargaison. En effet, les cargaisons de céréales présentent la particularité de se déplacer facilement, à la manière d'un liquide, dès lors qu'il existe un espace libre entre la surface des grains et le haut de la cale. Despite the achievement of a mechanical leveling by the dockers, this settlement during navigation can not be avoided and may represent a danger to the integrity of the ship, the crew and the cargo. In Indeed, the cargoes of cereals have the particularity to move easily, like a liquid, if there is a free space between the grain surface and the top of the hold.
[0012] Ces mouvements de grains dus à la gîte peuvent provoquer des déplacements importants du centre de gravité du navire et mettent en péril sa stabilité. De nombreuses analyses de naufrage démontrent que beaucoup d'entre eux résultent notamment de ce phénomène de tassement. These movements of grains due to the deposit can cause significant displacement of the center of gravity of the vessel and endanger its stability. Many wreck analyzes show that many of them result in particular from this phenomenon of compaction.
[0013] Afin de limiter ce phénomène, responsable de nombreux chavirements de navires, les chargements de céréales font l'objet d'une règlementation particulière visant à diminuer les risques de ripage de la cargaison, mais ne permettant pas de les supprimer. Ces normes de l'Organisation Maritime Internationale ont été définies dans les années 1970 et sont regroupées dans le traité international SOLAS (Safety Of Life At Sea), dont le chapitre VI précise que le grain doit être réparti uniformément dans les cales pour que soit assuré le nivellement des surfaces libres. En outre, il est prévu que l'angle de gîte du navire au ripage du grain ne doit pas dépasser douze degrés. [0013] In order to limit this phenomenon, responsible for many capsizing of ships, grain shipments are regulated particular to reduce the risk of shifting the cargo, but not allowing them to be deleted. These standards of the Organization Maritime International were defined in the 1970s and are grouped in the international SOLAS treaty (Safety Of Life At Sea), Chapter VI specifies that grain must be evenly distributed in wedges to ensure the leveling of free surfaces. In addition, it is expected that the heeling angle of the vessel at the grain shifting shall not exceed twelve degrees.
[0014] Par ailleurs, les dispositifs de chargement de navires doivent préférablement permettre d'atteindre des débits de chargement compris entre 600 et 2'000 tonnes à l'heure. Les dispositifs mentionnés plus haut, en relation avec le chargement de réacteurs chimiques, ne permettent généralement pas d'atteindre de tels débits. [0014] Furthermore, the ship loading devices must preferably to achieve charging rates included between 600 and 2,000 tonnes per hour. The devices mentioned above, in connection with the loading of chemical reactors, do not allow generally not to reach such flows.
[0015] Par conséquent, les dispositifs utilisés actuellement sont plus basiques puisqu'ils reposent simplement sur un principe de remplissage par gravité, comme dans le cas des tubes de chargement, des tapis déverseurs ou encore des godets, et nécessitent des interventions de l'homme en cours et en fin de chargement pour améliorer l'uniformité de la distribution des grains. Des déverseurs du type "shiploader" sont également utilisés et permettent de dévier le flux de grains lors du chargement pour répartir la charge dans toute l'enceinte à remplir. Toutefois, ces déverseurs ne sont pas adaptés à toutes les géométries de cales de vraquiers. En outre, tous les dispositifs qui viennent d'être mentionnés ne permettent pas d'optimiser la densité du chargement de grains et donc de s'affranchir totalement du problème de stabilité des navires. Therefore, the devices currently used are more basic since they are simply based on a gravity filling principle, as in the case of loading tubes, conveyor belts or still buckets, and require interventions from the current man and at the end of loading to improve the uniformity of the distribution of grains. "Shiploader" type dischargers are also used and allow to divert the flow of grains during loading to distribute the charge throughout the enclosure to fill. However, these dischargers are not not suitable for all bulk carrier block geometries. In addition, all the devices just mentioned do not allow to optimize the density of the loading of grains and thus to free oneself totally the problem of ship stability.
[0016] Dans le cas du chargement de catalyseur dans une enceinte telle qu'un réacteur, des contraintes liées à l'anisotropie des particules du catalyseur peuvent conduire à des déviations du profil de chargement (aspect du lit catalytique à la surface libre, par exemple observation de la présence de bosses et creux) par rapport à un profil théorique de chargement à plat. In the case of catalyst loading in an enclosure such as a reactor, constraints related to the anisotropy of the catalyst particles can lead to deviations from the loading profile (bed appearance catalytic free surface, eg observation of the presence of bumps and valleys) compared to a theoretical profile of flat loading.
[0017] Le positionnement de particules de catalyseur à la surface du lit catalytique lors du chargement, s'il n'est pas homogène, peut induire l'apparition de phénomènes de renardage en fonctionnement, c'est-à-dire de passages préférentiels, nuisant à l'efficacité de la conversion désirée.
Les conséquences peuvent être multiples et impliquer une accélération de la vitesse de percement du lit catalytique, une baisse de rendement de conversion, une modification de la perte de charge, des irrégularités dans le profil de température en fonctionnement, un vieillissement prématuré du catalyseur. The positioning of catalyst particles on the surface of the bed catalytic loading, if not homogeneous, may induce the appearance of firing phenomena in operation, that is to say preferential passages, detracting from the efficiency of the desired conversion.
The consequences can be multiple and involve an acceleration of the rate of breakthrough of the catalytic bed, a decrease in efficiency of conversion, a change in the pressure drop, irregularities in the temperature profile in operation, premature aging of the catalyst.
[0018] En corollaire, un remplacement plus fréquent du lit catalytique peut être observé ainsi qu'une augmentation des coûts de catalyseur, de frais de maintenance, de taux d'utilisation des équipements industriels, et un manque à gagner supplémentaire lié à la moindre qualité des produits issus de la conversion, rendus de fait moins valorisables. Ce phénomène s'accompagne d'une accélération du vieillissement des installations liée à
l'augmentation de la proportion de fines de catalyseur qui vont en éroder les parois, provoquer des colmatages, et accélérer la corrosion.
Divulgation de l'invention As a corollary, a more frequent replacement of the catalytic bed can to be observed, as well as an increase in catalyst costs, maintenance, utilization rate of industrial equipment, and a additional shortfall related to the lower quality of products resulting from the conversion, rendered actually less valuable. This phenomenon accompanied by an acceleration of the aging of facilities linked to increasing the proportion of catalyst fines that will erode walls, cause clogging, and accelerate corrosion.
Disclosure of the invention
[0019] Un but principal de la présente invention est de pallier les inconvénients des dispositifs de chargement connus de l'art antérieur, en proposant un dispositif de chargement dense offrant une plus grande souplesse dans l'ajustement des différents paramètres intervenant dans la qualité et l'uniformité de la répartition des particules d'un solide divisé, tout en permettant d'atteindre des débits de chargement élevés. A main object of the present invention is to overcome the cons charging devices known from the prior art, by proposing a dense loading device offering greater flexibility in the adjustment of the various parameters involved in the quality and the uniformity of the particle distribution of a divided solid, while to achieve high loading rates.
[0020] Un autre but de la présente invention est d'optimiser la densité du chargement, l'augmentation de la masse transportée dans un volume prédéfini présentant des avantages évidents des points de vue économique et environnemental. Another object of the present invention is to optimize the density of the loading, the increase of the mass transported in a volume predefined with obvious advantages from the points of view economic and environmental.
[0021] A cet effet, la présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de chargement dense d'un solide divisé dans une enceinte répondant aux caractéristiques énoncées plus haut et, caractérisé en outre par le fait que ses éléments déflecteurs présentent un angle, en référence à l'arbre, ajustable indépendamment de la vitesse de rotation. For this purpose, the present invention relates more particularly to a device for dense loading of a solid divided in an enclosure with the characteristics set out above and, characterized in in addition to the fact that its deflector elements have an angle, in reference to the shaft, adjustable independently of the speed of rotation.
[0022] Grâce à ces caractéristiques, le dispositif selon l'invention présente des conditions de fonctionnement qui peuvent être ajustées précisément en fonction de la géométrie de l'enceinte à charger, ce qui permet incidemment de répondre aux conditions de remplissage requises pour le chargement des vraquiers, avec un débit suffisant. With these characteristics, the device according to the present invention of the operating conditions that can be precisely adjusted in function of the geometry of the speaker to be charged, which allows incidentally to meet the filling conditions required for the loading bulk carriers with sufficient flow.
[0023] De manière préférée, le dispositif présente un arbre qui est creux pour définir un passage pour le solide divisé, au moins certains des éléments déflecteurs présentant une extrémité agencée à une distance de l'axe X1 inférieure à la distance séparant l'axe X1 de l'arbre creux. Preferably, the device has a shaft which is hollow for define a passage for the divided solid, at least some of the elements deflectors having an end arranged at a distance from the axis X1 less than the distance separating the axis X1 from the hollow shaft.
[0024] En outre, l'arbre creux est préférablement de forme générale cylindrique, adaptée pour coopérer avec une cheminée d'alimentation du dispositif d'alimentation de forme générale cylindrique, et présente un rayon sensiblement égal ou inférieur à celui de la cheminée d'alimentation pour pouvoir coopérer avec cette dernière de telle manière que le passage dans l'arbre est un passage exclusif du solide divisé. In addition, the hollow shaft is preferably of general shape cylindrical, adapted to cooperate with a feed pipe of the device generally cylindrical feed, and has a radius substantially equal to or less than that of the feed stack for to cooperate with the latter in such a way that the passage in the tree is an exclusive passage of the divided solid.
[0025] Selon un mode de réalisation préféré, l'arbre creux présente une ouverture à son extrémité destinée à être située du côté de l'enceinte, au moins certains des éléments déflecteurs présentant une extrémité interne agencée dans le prolongement de l'arbre, en regard de son ouverture. According to a preferred embodiment, the hollow shaft has a opening at its end intended to be located on the side of the enclosure, at least some of the baffle elements having an inner end arranged in the extension of the tree, opposite its opening.
[0026] Grâce à ces caractéristiques, une répartition uniforme du solide divisé
peut être assurée sur toute la surface de l'enceinte à remplir, y compris dans le prolongement de l'arbre d'entraînement des éléments déflecteurs. With these characteristics, a uniform distribution of the divided solid can be provided over the entire surface of the enclosure to be filled, including in the extension of the drive shaft of the deflector elements.
[0027] La densité du chargement peut ainsi être optimisée. De ce fait, un même navire pourra transporter une quantité de solide divisé plus importante lors de chaque trajet en référence aux méthodes de chargement de l'art antérieur, procurant des avantages certains des points de vue économique et environnemental. The density of the load can thus be optimized. As a result, one ship will be able to carry a larger amount of solid divided during of each journey with reference to the methods of loading art previous, providing benefits some of the points of view economic and environmental.
[0028] Par ailleurs, chacun des éléments déflecteurs peut comporter deux portions sensiblement planes reliées l'une à l'autre de manière à présenter la forme d'un V en section transversale, les portions planes étant préférablement disjointes dans la région de l'extrémité interne de chacun des éléments déflecteurs de manière à définir un passage supplémentaire pour le solide divisé. De plus, des moyens de réglage peuvent être prévus pour ajuster les inclinaisons des éléments déflecteurs suivant des premier et second axes Al et A2, perpendiculaires l'un par rapport à l'autre.
Brève description des dessins Moreover, each of the deflector elements may comprise two substantially flat portions connected to each other so as to present the shape of a V in cross section, the planar portions being preferably disjointed in the region of the inner end of each deflector elements so as to define an additional passage for the divided solid. In addition, adjustment means can be provided to adjust the inclinations of the deflector elements according to first and second axes A1 and A2, perpendicular to each other.
Brief description of the drawings
[0029] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré qui suit, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: Other features and advantages of the present invention appear more clearly on reading the detailed description of a preferred embodiment which follows, with reference to the drawings annexed given by way of non-limiting examples and in which:
[0030] - la figure 1 représente une vue générale schématique illustrant le principe de chargement d'une cale de navire à l'aide d'un dispositif de chargement selon la présente invention; [0030] FIG. 1 represents a general schematic view illustrating the the principle of loading a ship's hold with the aid of a loading according to the present invention;
[0031] - la figure 2 représente une vue en perspective schématique d'un dispositif de chargement selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, et [0031] FIG. 2 represents a schematic perspective view of a loading device according to a preferred embodiment of the present invention, and
[0032] - la figure 3 représente une vue de dessus schématique simplifiée du dispositif de chargement de la figure 2.
Mode(s) de réalisation de l'invention [0034] La figure 1 illustre, à titre non limitatif et de manière schématique, le principe de fonctionnement du dispositif de chargement dense selon la présente invention.
[0035] Le dispositif de chargement dense 1 est alimenté en grains de céréales 2, depuis un lieu de stockage primaire, par une manche, généralement à
débit fixe, débouchant dans une cheminée 3. Il est possible de prévoir l'utilisation d'une trémie tampon conventionnelle entre la manche et la cheminée sans sortir du cadre de l'invention.
[0036] Le dispositif de chargement 1, disposé en alignement avec la cheminée 3, comprend un organe tournant 4, gorgé de grains à partir de la manche, présentant une pluralité d'ouvertures (décrites plus en détail en relation avec la figure 2) destinées à effectuer une répartition homogène des grains sur un ensemble d'éléments déflecteurs 5.
[0037] La veine de grains doit préférablement être éclatée au maximum afin d'optimiser la distribution des grains avant leur prise en charge par les éléments déflecteurs. Les grains tombent alors sur les éléments déflecteurs qui, par leur géométrie élaborée, séparent les grains les uns des autres et les distribuent sur toute la surface de l'enceinte à charger, ici une cale de navire 7. Les grains sont préférablement distribués dans la cale sous la forme d'une "pluie" homogène afin de permettre une montée régulière du lit de grains de céréales sur toute la surface de la cale, en assurant une densité maximale du chargement.
[0038] Lorsqu'un chargement dense est réalisé, le positionnement stable de chaque grain est directement lié au rapport débit/surface. Le rapport débit/surface maximum recommandé est de l'ordre de 5 tonnes/heure/m2.
Autrement dit, pour obtenir un chargement optimal des grains, pendant une heure de chargement, il ne faudrait pas faire tomber plus de cinq tonnes de grains sur une surface de 1 m2.
[0039] En outre, pour optimiser le chargement, les critères supplémentaires suivants devraient également être pris en compte.
[0040] Si des pentes apparaissent sur le lit de grains pendant le chargement, elles ne devraient pas être supérieures à 15 degrés. On peut noter que dans le cas d'une pente de l'ordre de 37 degrés, le gain en densité entre un chargement en vrac et un chargement réalisé avec un dispositif conforme à l'invention est nul.
[0041] Il est préférable que le chargement puisse être réalisé sans qu'aucune intervention extérieure ne soit requise pour niveler le lit de grains de céréales. En effet, dès lors qu'il y a une intervention extérieure pour niveler le lit de grains de céréales, il se produit une dé-densification du lit, c'est-à-dire une diminution de la densité du chargement préalablement obtenue.
[0042] Les débits de chargement devraient pouvoir être optimisés en fonction des surfaces de cales. Ils devraient pouvoir atteindre une valeur de l'ordre de 800 tonnes/heures en instantané.
[0043] Pour atteindre ces objectifs, la Demanderesse a développé le dispositif de chargement dense représenté de manière schématique sur la figure 2.
[0044] Ce dispositif comporte un organe tournant 4 connecté à la cheminée 3 du dispositif d'alimentation en grains par l'intermédiaire d'un support cylindrique 9. L'organe tournant 4 présente la forme d'un arbre creux d'axe X1 et de rayon sensiblement égal ou inférieur au rayon de la cheminée 3.
[0045] Des moyens d'entraînement 10 sont prévus pour entraîner l'arbre creux 4 en rotation avec une vitesse de rotation ajustable. Ces moyens d'entraînement peuvent être réalisés sous n'importe quelle forme adaptée connue de l'état de la technique. Sur la figure 2, on a représenté à titre illustratif non limitatif un moteur 12 en prise avec une courroie d'entraînement 13, éventuellement dentée, agissant sur la périphérie de l'arbre creux 4 pour entraîner ce dernier en rotation.
[0046] De manière similaire, les moyens de connexion, d'une part, du support cylindrique 9 à la cheminée 3 et, d'autre part, de l'arbre creux 4 au support cylindrique 9 peuvent être de tout type adapté, connu de l'état de la technique. Avantageusement, on pourra prévoir que l'arbre creux 4 est monté à rotation sur le support cylindrique 9 au moyen d'un roulement à
billes ou a à galets (non représenté).
[0047] L'arbre creux 4 est ouvert à son extrémité supérieure pour recevoir les grains depuis la cheminée 3 et présente également une ouverture 14 à
son extrémité inférieure pour déverser les grains dans l'enceinte à remplir.
[0048] L'arbre creux 4 porte, dans le mode de réalisation représenté à titre illustratif non limitatif, six séries de trois éléments déflecteurs 5 superposés (une série étant masquée sur la figure 2 pour plus de clarté), présentant la forme de pales. Il semble que la mise en oeuvre de huit séries puisse être particulièrement avantageuse dans certains cas, mais la variante à six séries a été représentée pour améliorer la clarté des figures. Ces séries de pales sont réparties régulièrement autour de l'arbre creux, en étant disposées en aval de ce dernier. Ainsi, chaque pale présente une extrémité interne 16 agencée à une distance de l'axe Xl inférieure au rayon de l'arbre creux de manière à être placée sur le passage des grains défini par l'intérieur de l'arbre creux.
[0049] Chaque série d'éléments déflecteurs est avantageusement reliée mécaniquement à l'arbre creux depuis l'extérieur de ce dernier, pour ne pas entraver le passage des grains.
[0050] Plus précisément, chaque série d'éléments déflecteurs est reliée à
l'arbre creux au moyen d'un élément de fixation prenant la forme d'un bras 17 présentant deux portions 19, 20 orientées sensiblement dans la direction de l'axe Xl (un seul bras 17 a été représenté sur la figure 2 dans un souci de clarté). L'une de ces portions 19 comprend un dispositif de réglage 22 agencé pour ajuster sa longueur et modifier ainsi l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs correspondants, relativement à l'axe X1, par rotation suivant un premier axe Al orthogonal à ce dernier, la longueur de l'autre portion 20 étant fixe. Le dispositif de réglage 22 peut être réalisé
sous la forme d'un vérin ou sous toute autre forme adaptée connue de l'état de la technique, comme par exemple une vis sans fin coopérant avec un taraudage solidaire des éléments déflecteurs.
[0051] De manière préférée, l'inclinaison longitudinale est la même pour tous les éléments déflecteurs d'une même série, voire pour tous les éléments déflecteurs de l'ensemble des séries.
[0052] Par ailleurs, la seconde portion 20 peut avantageusement comporter une molette 24 coopérant avec des axes crantés 25 solidaires des éléments déflecteurs d'une série donnée et permettant, par rotation de chacun de ces axes suivant un axe A2 orthogonal au premier axe Al, de modifier l'inclinaison transversale des éléments déflecteurs.
[0053] De même que pour l'inclinaison longitudinale, l'inclinaison transversale des éléments déflecteurs est préférablement la même pour tous les éléments déflecteurs d'une même série, voire pour tous les éléments déflecteurs de l'ensemble des séries.
[0054] A titre illustratif non limitatif, un moteur 26 peut être agencé pour faire tourner la molette 24 en étant contrôlé à distance.
[0055] L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour adapter le présent enseignement à ses propres besoins en utilisant des moyens alternatifs connus pour assurer l'assemblage des éléments déflecteurs sur l'arbre creux, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
[0056] Il ressort de ce qui précède que les orientations des éléments déflecteurs, tant longitudinale que transversale, sont indépendantes de la vitesse de rotation de l'arbre creux, ce qui procure une grande souplesse dans le réglage du fonctionnement du dispositif de chargement dense selon la présente invention, en fonction des caractéristiques géométriques de l'enceinte à remplir et de la nature du solide divisé concerné.
[0057] On notera que les éléments déflecteurs représentés sur la figure 2 ont une forme particulière qui est préférée, de manière non limitative toutefois.
[0058] En effet, chacun des éléments déflecteurs comporte deux portions 28 et 29, sensiblement planes et inclinées l'une par rapport à l'autre de manière à présenter la forme d'un V en section transversale. En outre, les portions 28, 29 sont disjointes dans la région de l'extrémité interne de l'élément déflecteur correspondant pour définir un passage supplémentaire 30 afin que le solide divisé puisse être déversé sur chacun des éléments déflecteurs d'une même série à partir de celui qui est le plus proche de l'arbre creux. A titre d'exemple, chaque portion 28 ou 29 peut présenter une forme trapézoïdale en étant solidaire de l'autre portion par l'un de ses grands côtés dans la région située à proximité de la grande base, c'est-à-dire sa base qui est la plus éloignée de l'axe M.
[0059] L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour adapter la forme et la nature des éléments déflecteurs en fonction de ses besoins. Ceux-ci pourront être réalisés avec une section rectangulaire ou incurvée, dans un matériau rigide, semi-rigide ou souple sans sortir du cadre de la présente invention, comme, par exemple et à titre non limitatif, en métal, en matière plastique, en caoutchouc, en caoutchouc armé ou encore en un matériau composite. En outre, il convient de noter que les deux portions 28, 29 peuvent être réalisées en des matériaux différents en fonction de la nature du solide divisé et de la géométrie de l'enceinte à
charger. Dans le cas d'une mise en oeuvre du dispositif en milieu maritime, les matériaux retenus auront préférablement des propriétés adaptées pour résister aux conditions exigeantes telles que la présence importante de sel.
[0060] Pour améliorer encore la qualité du chargement, des moyens de réglage supplémentaires sont préférablement prévus pour ajuster la façon dont les particules de solide divisé sont déversées depuis l'arbre creux 4 vers les éléments déflecteurs 5.
[0061] Ainsi, l'ouverture 14 de l'arbre creux peut être avantageusement munie de moyens de réglage de sa taille, comme par exemple un diaphragme 32, tel que cela ressort plus particulièrement de la figure 3 qui représente le dispositif de la figure 2 dans une vue schématique de dessus.
[0062] L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour la réalisation de ce diaphragme ou de tout autre moyen adapté équivalent. A
titre indicatif, la demande de brevet EP 0 482 991 Al divulgue plusieurs exemples de réalisation de diaphragmes.
[0063] Revenant à la figure 2, il apparaît que l'arbre creux 4 est également muni d'une pluralité d'ouvertures latérales 34, disposées en alignement avec les séries d'éléments déflecteurs suivant la direction de l'axe X1. Chacune de ces ouvertures latérales 34 présente une taille d'ouverture ajustable au moyen d'un volet 35 dont l'inclinaison peut être réglée indépendamment de celle des autres volets.
[0064] Grâce à l'ensemble des caractéristiques de réglage qui viennent d'être exposées, combiné à la forme et à la répartition particulières des éléments déflecteurs, le dispositif de chargement dense selon la présente invention procure une très grande flexibilité pour permettre l'adaptation de ses propriétés de fonctionnement suivant les caractéristiques géométriques de l'enceinte à remplir, ainsi qu'en fonction de la nature du solide divisé à
charger.
[0065] En outre, les caractéristiques de réglage permettent d'ajuster les paramètres de fonctionnement du dispositif en cours de chargement pour prendre en compte notamment la montée du lit de grains. En effet, plus le lit de grains monte, plus la hauteur de chute des grains diminue, ce qui peut nécessiter une modification de l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs, afin de les remonter. Dans ce cas, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, le dispositif selon l'invention permet avantageusement de modifier l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs sans en modifier la vitesse de rotation.
[0066] Des expériences conduites par la Demanderesse sur la base d'un dispositif similaire à celui qui vient d'être décrit, dans une version de dimensions réduites, ont permis de constater une augmentation de l'ordre de 11 % de la densité d'un chargement de grains de blé en référence à la densité obtenu par un chargement en vrac. Ces résultats démontrent clairement l'intérêt du dispositif selon l'invention en termes de sécurité
dans le domaine du transport de céréales ainsi qu'en termes économiques étant donné l'augmentation de la charge transportable dans un volume donné. Outre l'avantage économique procuré par l'invention, il apparaît également que le fait qu'un navire donné puisse transporter une masse de céréales plus importante présente un avantage évident pour l'environnement.
[0067] En ce qui concerne la mise en oeuvre du dispositif de chargement dense par son utilisateur final, il est possible de prévoir des tableaux de données de réglage mis à disposition de l'utilisateur pour lui indiquer comment ajuster les différents paramètres du dispositif (inclinaisons longitudinale et transversale des éléments déflecteurs, tailles des ouvertures centrale 14 et latérales 34) en fonction de la géométrie de l'enceinte à remplir et de la nature exacte du solide divisé à charger (prenant en compte notamment la densité d'une céréale donnée par exemple, dans la mesure où cette valeur influence également la manière dont se déroule le chargement).
[0068] La description qui précède correspond à un mode de réalisation préféré
de l'invention décrit à titre non limitatif. En particulier, les formes représentées et décrites pour les différents éléments constitutifs du dispositif de chargement dense ne sont pas limitatives.
[0069] Il est par exemple possible d'utiliser un arbre plein de faible rayon à
la place de l'arbre creux, tout en s'assurant que l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs reste ajustable indépendamment de la vitesse de rotation de l'arbre. Toutefois, l'utilisation d'un arbre creux est préférée dans la mesure où elle permet de supprimer toute contrainte sur le passage du solide divisé à charger jusqu'à ce que ce dernier entre au contact des éléments déflecteurs. En outre, il faut noter que le fait que le solide divisé s'écoule dans l'arbre creux permet d'imprimer une composante de rotation à la vitesse de ses particules avant qu'elles ne tombent sur les éléments déflecteurs, réduisant ainsi les risques d'attrition de ces particules.
[0070] Par ailleurs, l'homme du métier ne rencontrera pas non plus de difficulté
particulière pour adapter le présent enseignement à ses propres besoins, notamment en choisissant un nombre approprié de séries d'éléments déflecteurs autour de l'arbre (préférablement 3, 4, 5, 6, 7 ou 8), ainsi qu'un nombre approprié d'éléments déflecteurs par série (préférablement entre 1, 2 ou 3, voire plus que 3).
[0071] De plus, il est possible de prévoir une automatisation des réglages décrits sans sortir du cadre de la présente invention, ainsi que des moyens de suivi vidéo de l'avancement du chargement et des moyens de captation des poussières produites lors du chargement, comme par exemple un dispositif de fine nébulisation de gouttelettes d'eau à proximité des ouvertures du dispositif de chargement.
[0072] On notera, comme cela a été mentionné précédemment, que l'invention est également applicable dans les industries du pétrole, de la chimie et de la pharmacie, au chargement de grains, par exemple de catalyseurs, dans une enceinte telle qu'un réacteur. [0032] FIG. 3 represents a schematic simplified top view of the loading device of Figure 2.
Mode (s) of realization of the invention FIG. 1 illustrates, in a nonlimiting manner and schematically, the principle of operation of the dense loading device according to the present invention.
The dense loading device 1 is fed with grains of cereals from a primary storage site, by a sleeve, usually at fixed flow, opening into a chimney 3. It is possible to foresee the use of a conventional buffer hopper between the sleeve and the fireplace without departing from the scope of the invention.
The loading device 1, arranged in alignment with the chimney comprises a rotating member 4, filled with grains from the sleeve, having a plurality of openings (described in more detail in connection with with Figure 2) intended to achieve a homogeneous distribution of grains on a set of deflector elements 5.
The grain vein should preferably be exploded to the maximum extent to optimize the distribution of grains before they are taken over by deflector elements. The grains then fall on the elements deflectors which, by their elaborate geometry, separate the grains one others and distribute them over the entire surface of the enclosure to be charged, right here 7. The grains are preferably distributed in the wedge in the form of a homogeneous "rain" to allow a climb grain bed over the whole surface of the hold, in ensuring a maximum density of the load.
When dense loading is performed, the stable positioning of each grain is directly related to the flow / surface ratio. The report maximum flow / surface recommended is of the order of 5 tons / hour / m2.
In other words, to obtain optimal grain loading, during one hour of loading, we should not drop more than five tons of grain on a surface of 1 m2.
In addition, to optimize the loading, the additional criteria should also be taken into account.
If slopes appear on the grain bed during loading, they should not be greater than 15 degrees. It can be noted that in the case of a slope of the order of 37 degrees, the density gain between bulk loading and loading with a device according to the invention is zero.
It is preferable that the loading can be carried out without any external intervention is required to level the grain bed cereals. Indeed, since there is an external intervention for level the grain-grain bed, de-densification of the bed, that is to say a decrease in the density of the loading obtained.
The loading rates should be able to be optimized according to of the wedge surfaces. They should be able to reach a value of the order of 800 tons / hour in instantaneous.
To achieve these objectives, the Applicant has developed the device of dense loading shown schematically in FIG.
This device comprises a rotating member 4 connected to the chimney 3 of the grain feed device via a support cylindrical 9. The rotating member 4 has the shape of a hollow axis shaft X1 and radius substantially equal to or less than the radius of the chimney 3.
Drive means 10 are provided for driving the hollow shaft 4 in rotation with an adjustable speed of rotation. These means may be made in any suitable form known from the state of the art. In Figure 2, there is shown illustrative non-limiting a motor 12 in engagement with a belt 13, possibly toothed, acting on the periphery of the hollow shaft 4 to drive the latter in rotation.
Similarly, the connection means, on the one hand, of the support cylindrical 9 to the chimney 3 and, on the other hand, the hollow shaft 4 to the support cylindrical 9 can be of any suitable type, known from the state of the technical. Advantageously, it can be provided that the hollow shaft 4 is rotatably mounted on the cylindrical support 9 by means of a roller bearing.
balls or roller (not shown).
The hollow shaft 4 is open at its upper end to receive the grain from the stack 3 and also has an opening 14 to its lower end to dump the grains in the enclosure to fill.
The hollow shaft 4 carries, in the embodiment shown as a illustrative non-limiting, six sets of three deflector elements 5 bunk (a series being masked in Figure 2 for clarity), presenting the blade shape. It seems that the implementation of eight series can be particularly advantageous in some cases, but the six variant series has been shown to improve the clarity of the figures. These series of blades are evenly distributed around the hollow shaft, being arranged downstream of the latter. Thus, each blade has a internal end 16 arranged at a distance from the axis Xl less than radius of the hollow shaft so as to be placed on the passage of the grains defined by the inside of the hollow shaft.
Each series of deflector elements is advantageously connected mechanically to the hollow shaft from the outside of the latter, to not to hinder the passage of grains.
More specifically, each series of deflector elements is connected to the tree hollow by means of a fastening element in the form of an arm 17 having two portions 19, 20 oriented substantially in the direction of the axis X1 (a single arm 17 has been shown in FIG.
clarity). One of these portions 19 comprises an adjustment device 22 arranged to adjust its length and thereby change the longitudinal inclination corresponding deflector elements, relative to the axis X1, by rotation along a first axis Al orthogonal to the latter, the length of the other portion 20 being fixed. The adjustment device 22 can be realized in the form of a jack or in any other adapted form known from the state of the art, such as a worm cooperating with a thread integral with the deflector elements.
Preferably, the longitudinal inclination is the same for all the deflector elements of the same series, or for all elements deflectors of all series.
Furthermore, the second portion 20 may advantageously comprise a wheel 24 cooperating with notched pins 25 integral elements deflectors of a given series and allowing, by rotation of each of these axes along an axis A2 orthogonal to the first axis Al, to modify the transverse inclination of the deflector elements.
As for the longitudinal inclination, the inclination cross-section deflector elements is preferably the same for all elements deflectors of the same series, or for all the deflector elements of all the series.
By way of nonlimiting illustration, a motor 26 may be arranged to make turn the knob 24 while being controlled remotely.
The skilled person will not encounter any particular difficulty for adapt this teaching to its own needs by using alternative means known to ensure the assembly of the elements deflectors on the hollow shaft, without departing from the scope of the present invention.
[0056] It follows from the foregoing that the orientations of the elements deflectors both longitudinal and transverse, are independent of the speed of rotation of the hollow shaft, which provides great flexibility in the adjusting the operation of the dense loading device according to the present invention, depending on the geometric characteristics of the enclosure to be filled and the nature of the divided solid concerned.
It will be noted that the deflector elements represented in FIG.
a particular form which is preferred, but not limited to.
Indeed, each of the deflector elements comprises two portions 28 and 29, substantially flat and inclined relative to each other so to have the shape of a V in cross section. In addition, portions 28, 29 are disjoint in the region of the inner end of the element corresponding deflector to define an additional passage 30 so that the divided solid can be poured on each of the elements deflectors of the same series from the one that is closest to the hollow tree. For example, each portion 28 or 29 may present a trapezoidal shape being secured to the other portion by one of its sides in the area near the large base, that is, say its base which is farthest from axis M.
The skilled person will not encounter any particular difficulty for adapt the shape and nature of the deflector elements according to their needs. These can be made with a rectangular section or curved, in a rigid, semi-rigid or flexible material without leaving the framework of the present invention, such as, for example and without limitation, metal, plastics, rubber, reinforced rubber or still in a composite material. In addition, it should be noted that two portions 28, 29 may be made of different materials in function of the nature of the divided solid and the geometry of the enclosure to load. In the case of implementation of the device in the maritime environment, the selected materials will preferably have properties adapted to to withstand the demanding conditions such as the significant presence of salt.
To further improve the quality of loading, adjusting means supplementary measures are preferably provided to adjust the way in which divided solid particles are discharged from the hollow shaft 4 to the deflector elements 5.
Thus, the opening 14 of the hollow shaft can be advantageously provided.
of means for adjusting its size, such as a diaphragm 32, as is more particularly apparent from Figure 3 which represents the device of Figure 2 in a schematic top view.
The skilled person will not encounter any particular difficulty for the realization of this diaphragm or any other suitable equivalent means. AT
As an indication, the patent application EP 0 482 991 A1 discloses several examples of realization of diaphragms.
Returning to Figure 2, it appears that the hollow shaft 4 is also provided a plurality of lateral openings 34 arranged in alignment with the series of deflector elements in the direction of axis X1. Each of these lateral openings 34 has an adjustable opening size at means of a flap 35 whose inclination can be adjusted independently from the other parts.
Thanks to the set of adjustment features that have just been exposed, combined with the particular shape and distribution of the elements deflectors, the dense loading device according to the present invention provides a great deal of flexibility to allow the adaptation of its operating properties according to the geometric characteristics of the enclosure to be filled, as well as depending on the nature of the solid divided to load.
In addition, the adjustment characteristics make it possible to adjust the operating parameters of the device being loaded for take into account in particular the rise of the grain bed. Indeed, the more grain bed rises, the lower the grain drop height, which may require a modification of the longitudinal inclination of deflector elements, in order to reassemble them. In this case, unlike to the devices of the prior art, the device according to the invention enables advantageously to modify the longitudinal inclination of the elements deflectors without changing the speed of rotation.
[0066] Experiments conducted by the Applicant on the basis of a device similar to the one just described, in a version of reduced dimensions, have shown an increase in the order of 11% of the density of a wheat grain load with reference to the density obtained by bulk loading. These results demonstrate clearly the interest of the device according to the invention in terms of safety in the field of grain transport as well as in economic terms given the increase in the transportable load in a volume given. In addition to the economic advantage afforded by the invention, it appears also that the fact that a given ship can carry a mass of larger grain has an obvious advantage for the environment.
With regard to the implementation of the dense loading device by its end user, it is possible to provide tables of data setting made available to the user to indicate how adjust the various parameters of the device (longitudinal inclinations and cross section of the deflector elements, sizes of central openings 14 and lateral 34) depending on the geometry of the enclosure to be filled and the exact nature of the divided solid to be loaded (taking into account in particular the density of a given cereal, for example, since this value also influences how the loading takes place).
The foregoing description corresponds to a preferred embodiment of the invention described in a non-limiting manner. In particular, the forms represented and described for the various constituent elements of the dense loading device are not limiting.
For example, it is possible to use a solid tree of small radius to the place the hollow shaft, while ensuring that the longitudinal inclination of the deflector elements remains adjustable regardless of the speed of rotation of the tree. However, the use of a hollow shaft is preferred insofar as it allows to remove any constraint on the passage of the solid divided to load until the latter enters at contact of the deflector elements. In addition, it should be noted that the fact that divided solid flows into the hollow shaft allows to print a component of rotation at the speed of its particles before they fall on the deflector elements, reducing the risk of attrition of these particles.
Moreover, the person skilled in the art will not encounter either difficulty particular to adapt this teaching to its own needs, in particular by choosing an appropriate number of series of elements deflectors around the shaft (preferably 3, 4, 5, 6, 7 or 8), as well as a number of deflector elements per series (preferably between 1, 2 or 3, or even more than 3).
In addition, it is possible to provide automation settings described without departing from the scope of the present invention, as well as means of video tracking of the loading progress and the means of capture dust produced during loading, such as device for fine nebulization of water droplets near openings of the loading device.
It will be noted, as mentioned above, that the invention is also applicable in the petroleum, chemical and pharmacy, loading grain, for example catalysts, in an enclosure such as a reactor.
Claims (16)
agencé
pour libérer ledit solide divisé dans ladite enceinte, sous la forme d'une pluie homogène distribuée sur toute la surface de ladite enceinte, le dispositif de chargement comportant un arbre (4), entraîné en rotation autour d'un axe X1 avec une vitesse de rotation ajustable, une pluralité d'éléments déflecteurs (5) solidaires en rotation dudit arbre, caractérisé en ce que lesdits éléments déflecteurs présentent un angle, en référence audit arbre, ajustable indépendamment de ladite vitesse de rotation. 1. Device (1) for loading a divided solid (2) into a chamber (7), intended to cooperate with a feeding device (3) in divided solid agency to release said divided solid into said enclosure, in the form of a rain homogeneous distributed over the entire surface of said enclosure, the device for loading comprising a shaft (4) rotated about an axis X1 with a speed adjustable rotation, a plurality of deflector elements (5) integral in rotation with said shaft, characterized in that said deflector elements have an angle, in reference to said shaft, adjustable independently of said speed of rotation.
en ce que ledit arbre creux (4) présente en outre une pluralité d'ouvertures latérales (34) ménagées en alignement desdits éléments déflecteurs (5) suivant la direction dudit axe X1. 7. Device (1) according to any one of claims 4 to 6, characterized in said hollow shaft (4) further has a plurality of openings lateral sections (34) arranged in alignment with said deflector elements (5) along the direction of said axis X1.
en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments de fixation (17) des éléments déflecteurs (5) dont chacun est relié, d'une part, à la périphérie dudit arbre creux (4) et, d'autre part, à une portion de l'un desdits éléments déflecteurs autre que ladite extrémité interne (16). 8. Device (1) according to any one of claims 4 to 7, characterized in it comprises a plurality of fasteners (17) elements baffles (5) each of which is connected on the one hand to the periphery of said shaft hollow (4) and, on the other hand, to a portion of one of said deflector elements other than said inner end (16).
présenter la forme d'un V en section transversale. 10. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that each of said deflector elements (5) comprises two substantially planar portions (28, 29) connected to each other so as to have the shape of a V in cross section.
16. Dispositif (1) selon la revendication 15, comportant au moins un second organe (24) d'ajustement de l'inclinaison desdits éléments déflecteurs (5) suivant un second axe de rotation A2 orthogonal audit premier axe Al, caractérisé en ce que ledit second organe (24) agit de manière similaire et simultanée au moins sur l'ensemble des éléments déflecteurs (5) faisant partie d'une même série. 16 a first axis of rotation A1 orthogonal to said axis X1, characterized in that said first member (22) acts in a similar and simultaneous manner at least on all the deflector elements (5) forming part of the same series.
16. Device (1) according to claim 15, comprising at least one second member (24) for adjusting the inclination of said deflector elements (5) along a second axis of rotation A2 orthogonal to said first axis A1, characterized in that said second member (24) acts in a similar manner and simultaneous at least on all the deflecting elements (5) forming part of of the same series.
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