EP0047914B1 - Dispositif pour l'extraction de la chaleur d'un matériau pulvérulent hydrophile au-dessous de 100 degrés C - Google Patents

Dispositif pour l'extraction de la chaleur d'un matériau pulvérulent hydrophile au-dessous de 100 degrés C Download PDF

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EP0047914B1
EP0047914B1 EP81106805A EP81106805A EP0047914B1 EP 0047914 B1 EP0047914 B1 EP 0047914B1 EP 81106805 A EP81106805 A EP 81106805A EP 81106805 A EP81106805 A EP 81106805A EP 0047914 B1 EP0047914 B1 EP 0047914B1
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water
sand
extracting heat
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degrees centigrade
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EP81106805A
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Serge Alquier
Louis Berthod
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Alstom SA
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Alsthom Atlantique SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/10—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
    • F28C3/12—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid
    • F28C3/16—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid the particulate material forming a bed, e.g. fluidised, on vibratory sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/08—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by sprinkling, cooling, or drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/10—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
    • F28C3/12—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid
    • F28C3/14—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid the particulate material moving by gravity, e.g. down a tube

Definitions

  • a device as specified above is known, for example from document US-A-3,205,543.
  • This device comprises a porous mat, which horizontally advances the material to be cooled and which lets dry air pass vertically .
  • Above this mat there are ejection nozzles which deliver drops of water to wet the hot material.
  • the amount of water is regulated according to the temperature of the material, so that the material is strongly watered when it is very hot (for example 200 ° C), while the water supply is blocked when the temperature drops below a certain limit, the air passing through the mat then ensures only cooling.
  • Such a device is subject to frequent maintenance, since the porosity of the carpet degrades quickly when it is desired to cool sand having a large particle size range. Indeed, very fine particles clog the pores of the carpet and thus impede the passage of air.
  • the object of the invention is, with respect to this state of the art, to propose a device with reduced maintenance, that is to say without porous carpet.
  • the means for moving the material comprise a jerk conveyor comprising a succession of ramps, the jolts being chosen to cause all the ramps to climb successively by the grains of the material, and that the means for spraying the water are arranged in zones where the grains fall from the top of a ramp onto the next ramp.
  • the single figure is a schematic view of a preferred embodiment of the invention.
  • the quantity of water just necessary for cooling is uniformly sprayed on the surface of the sand, this quantity corresponding to approximately 550 calories / kg of evaporated water.
  • Evaporation of the water is ensured by a low gas circulation, possibly under reduced pressure, which decreases the partial pressure of water vapor at the level of each grain and thus allows evaporation before the grains have been able to agglomerate.
  • the gas also allows evacuation by entrainment of the water vapor produced.
  • a uniform spraying of water on the surface of the sand is necessary and, preferably, 3% of cold water is injected by weight relative to the sand.
  • the device shown in the figure comprises a hopper 2 for the supply of pulverulent material, for example hot foundry sand.
  • the sand falls on a shaker conveyor comprising a table 4 set in motion by a mechanism 6 of known type. On this table are arranged three ascending ramps 8, 10 and 12 that the sand successively climbs under the action of the tremors applied by the mechanism 6.
  • a water sprayer In the vicinity of each of the ramp tops is arranged a water sprayer, respectively 16, 18 and 20, which directs the water onto the sand in the areas where the layers of sand mix in the vicinity of the top of the ramp, and where the sand falls.
  • shaker conveyor can be horizontal, inclined or helical.
  • the gas which, as indicated above, ensures evaporation is preferably air; it is sent, via a pipe 21, preferably in the opposite direction to that of the sand, and meets each grain which falls from the ramps, ensuring thus the evaporation of the water and the transport of the water vapor produced.
  • the air taken up in the vicinity of the hopper 2 is then hot and humid; it is sent to a condenser 22 which recovers the heat.

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Description

  • L'invention concerne un dispositif pour l'extraction de la chaleur d'un matériau pulvérulent hydrophile au-dessous de 100°C, comportant
    • -des moyens de mise en mouvement turbulent de ce matériau,
    • - des moyens pour pulvériser de l'eau froide sur la surface de ce matériau en mouvement,
    • - et des moyens pour faire circuler un gaz de séchage au contact du matériau mouillé.
  • Un dispositif tel que spécifié ci-dessus est connu, par exemple à partir du document US-A-3 205 543. Ce dispositif comporte un tapis poreux, qui fait avancer horizontalement le matériau à refroidir et qui laisse passer verticalement de l'air sec. Au-dessus de ce tapis, il y a des buses d'éjection qui débitent des gouttes d'eau pour mouiller le matériau chaud. La quantité d'eau est régulée en fonction de la température du matériau, de sorte que le matériau est fortement arrosé lorsqu'il est très chaud (par exemple 200°C), alors que l'alimentation en eau est bloquée lorsque la température descend au-dessous d'une certaine limite, l'air traversant le tapis assurant alors seul le refroidissement.
  • Un tel dispositif est sujet à un entretien fréquent, car la porosité du tapis se dégrade rapidement lorsqu'on veut refroidir du sable ayant une grande plage granulométrique. En effet, les particules très fines bouchent les pores du tapis et gênent ainsi le passage de l'air.
  • L'invention a pour but, par rapport à cet état de la technique, de proposer un dispositif à entretien réduit, c'est-à-dire sans tapis poreux.
  • Ce but est atteint selon l'invention par le fait que les moyens de mise en mouvement du matériau comprennent un transporteur à secousses comportant une succession de rampes, les secousses étant choisies pour faire gravir successivement toutes les rampes par les grains du matériau, et que les moyens pour pulvériser l'eau sont disposés dans des zones où les grains tombent du sommet d'une rampe sur la rampe suivante.
  • On connaît, par ailleurs, par le document DE-A-2 540 124, une table de secousse transportant du sable et ayant des fentes par lesquelles de l'air pénètre par en-dessous dans la couche de sable pour son refroidissement. Mais, ne prévoyant pas un arrosage du matériau par de l'eau, ce dispositif est peu efficace.
  • A l'aide des figures ci-jointes, on va décrire ci-après un exemple de réalisation du dispositif de l'invention.
  • La figure unique est une vue schématique d'un mode préféré de réalisation de l'invention.
  • Avant de décrire le dispositif, quelques explications seront données sur le procédé qu'il met en oeuvre.
  • On pulvérise uniformément à la surface du sable, la quantité d'eau juste nécessaire au refroidissement, cette quantité correspondant à environ 550 calories/kg d'eau évaporée.
  • L'évaporation de l'eau est assurée par une faible circulation de gaz, éventuellement sous pression réduite, qui diminue la pression partielle de vapeur d'eau au niveau de chaque grain et permet ainsi l'évaporation avant que les grains n'aient pu s'agglomérer. Le gaz permet en outre l'évacuation par entraînement de la vapeur d'eau produite.
  • Une pulvérisation uniforme de l'eau à la surface du sable est nécessaire et, de préférence on injecte 3% d'eau froids en poids par rapport au sable.
  • Les pulvérisateurs du commerce produisent des gouttes relativement grosses par rapport à la granulométrie du sable, gouttes de 200 µm pour un sable ayant une granulométrie moyenne de 130 µm (sable compris entre 40 µm et 200 µm) si bien que les 3% d'eau ont tendance à former de petites boulettes de sable humide qu'il faut disperser par des moyens mécaniques (tambour tournant, agitateur, etc....).
  • Il est préférable d'humecter le plus réguliére- ment possible le sable avec seulement 3% d'eau. Pour cela, il est possible d'utiliser des pulvérisateurs du type "ultra-sons" produisant un "brouillard" de très fines particules, par exemple de 20 µm. Par rapport aux gouttelettes de diamètre 200 um, on a 1000 fois plus de gouttes de 20 µm, ainsi le sable est humecté beaucoup plus régulièrement, donc son refroidissement par évaporation sera plus rapide et plus uniforme.
  • Le dispositif représenté dans la figure comporte une trémie 2 pour l'alimentation en matière pulvérulente, par exemple du sable chaud de fonderie. Le sable tombe sur un transporteur à secousses comportant une table 4 mise en mouvement par un mécanisme 6 de type connu. Sur cette table sont disposées trois rampes ascendantes 8, 10 et 12 que le sable gravit successivement sous l'action des secousses appliquées par le mécanisme 6.
  • Au sommet de chacune des rampes le sable retombe sur le début de la rampe suivante, pour être finalement amené à un récepteur de sortie 14.
  • Au voisinage de chacun des sommets de rampe est disposé un pulvérisateur d'eau, respectivement 16, 18 et 20, qui dirige l'eau sur le sable dans les zones où les couches de sable se mélangent au voisinage du sommet de la rampe, et où le sable retombe.
  • Bien entendu le transporteur à secousses peut être horizontal, incliné ou hélicoïdal.
  • Le gaz qui, comme indiqué ci-dessus, assure l'évaporation est de préférence de l'air; il est envoyé, par une canalisation 21, de préférence en sens inverse de celui du sable, et rencontre chaque grain qui tombe des rampes, assurant ainei l'évaporation de l'eau et le transport de la vapeur d'eau produite.
  • L'air, repris au voisinage de la trémie 2 est alors chaud et humide; il est envoyé dans un condenseur 22 qui permet de récupérer la chaleur.

Claims (4)

1. Dispositif pour l'extraction de la chaleur d'un matériau pulvérulent hydrophile au-dessous de 100°C, comportant
- des moyens (4, 6) de mise en mouvement turbulent de ce matériau,
- des moyens (16, 18, 20) pour pulvériser de l'eau sur la surface de ce matériau en mouvement,
- et des moyens (21) pour faire circuler un gaz de séchage au contact du matériau mouillé,

caractérisé en ce que les moyens de mise en mouvement du matériau comprennent un transporteur (4, 6) à secousses comportant une succession de rampes (8, 10, 12), les secousses étant choisies pour faire gravir successivement toutes les rampes par les grains du matériau, et que les moyens (16, 18, 20) pour pulvériser l'eau sont disposés dans des zones où les grains tombent du sommet d'une rampe sur la rampe suivante.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (16, 18, 20) pour pulvériser l'eau froide sont susceptibles de débiter des gouttelettes d'eau de l'ordre de 20 µm de diamètre.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité d'eau pulvérisée correspond en poids à 3% environ de la quantité du matériau.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sens de circulation du gaz de séchage est inverse à celui du matériau.
EP81106805A 1980-09-04 1981-09-01 Dispositif pour l'extraction de la chaleur d'un matériau pulvérulent hydrophile au-dessous de 100 degrés C Expired EP0047914B1 (fr)

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