FR2480722A1 - Dispositif pour la distribution granulometrique de particules solides - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF DE DISTRIBUTION COMPREND UNE REGION D'ENTREE CYLINDRIQUE 1, ALIMENTEE PAR UNE TREMIE TOURNANTE 3 A OUVERTURE EXCENTREE; UNE REGION D'ECOULEMENT 2 COMPOSEE DE TROIS SURFACES CONIQUES 9, 10 ET 12 DELIMITANT DEUX COMPARTIMENTS 16 ET 17 QUI DEBOUCHENT EUX-MEMES DANS DEUX COURONNES DE TUBES DESCENDANTS 13. L'UTILISATION DE DEUX COMPARTIMENTS ET DE DEUX COURONNES DE TUBES PERMET DE RESSERRER L'ENSEMBLE DES ORIFICES QUI DEBOUCHENT DANS LA CUVE A ALIMENTER. EN PLACANT L'ORIFICE 8 DE LA TREMIE 3 A L'INTERIEUR, A L'EXTERIEUR DE LA LIMITE 11 ENTRE LES DEUX COMPARTIMENTS OU AU-DESSUS DE CETTE LIMITE, ON PEUT CANALISER PREFERENTIELLEMENT LES GROSSES PARTICULES DANS LA REGION INTERIEURE OU DANS LA REGION EXTERIEURE DE CETTE CUVE OU REPARTIR UNIFORMEMENT TOUTES LES FRACTIONS GRANULOMETRIQUES DANS LA CUVE.

Description

4è18O722

La présente invention se rapporte à un dispositif des-

tiné à charger des récipients de grande dimension avec des

particules solides acheminées par un dispositif de petites di-

mensions comparativement à celles de ces récipients ou cuves.

En pratique, ces cuves sont des cuves de réaction, séchoirs,

incinérateurs, hauts-fourneaux, silos, etc...Avec un disposi-

tif suivant l'invention, de telles cuves ou récipients peuvent

être chargés de façon continue ou intermittente, mais une ré-

partition uniforme qui évite la ségrégation qui pourrait se

produire en raison de lthétérogénélité des dimensions des par-

ticules. A l'inverse, lorsque celà est nécessaire, comme dans le cas des hauts-fourneaux, le mécanisme suivant lvinvention permet de diriger à volonté les particules vers des régions prédéterminées du récipient. Avec chacune des variantes de l'invention, il est possible d'pbtenir, pendant un chargement,

une maXtrise fiable de la distribution granulométrique des par-

ticules. Dans l'état actuel de la technique, il est bien connu

que dans les traitements qui sont affectés par la granulomè-

trie de particules solides, on ne doit pas simplement laisser

les particules tomber au hasard à l'intérieur du récipient.

Il est nécessaire, pour éviter des irrégularités sur la sur-

face du lit solide, de prévoir des moyens capables de donner à ces particules une certaine orientation. Jusqu'à présent, l'homme de l'art a cherché particulièrement à maintenir plane

la surface du lit. Toutefois, lorsqu'intervient une transmis-

sion de chaleur ou un contact entre solides et gaz, la granu-

lomètrie s'est révélée être un paramètre très important dont il faut tenir compte en raison des irrégularités qui peuvent se

produire dans le traitement si les particules ne sont pas con-

venablement disposées dans le lit. Le but principal de ltin-

vention est donc de permettre d'obtenir a volonté une réparti-

tion déterminée des particules en fonction de leur granulomé-

trie bien qu'un autre but de l'invention soit de réaliser un

dispositif de chargement.

La présente invention a pour but de perfectionner le dispositif décrit dans la demande de brevet brésilien PI 7 805 482 (par la Demanderesse de la présente demande), en vue déviter certaines difficultés qui apparaissent lorsqu'on utilise un dispositif de ce type pour des récipients de grand volume.

Le principe de base de l'invention décrite dans la de-

mande de brevet brésilien précitée consiste à laisser les par-

ticules solides s'écouler de haut en bas depuis une trémie ro-

tative sur une surface conique, ou pyramidale, sur laquelle les particules glissent avant de tomber sur une plaque percée d'une rangée de trous, des tubes descendants partant de ces

trous et délimitant ainsi le trajet des particules, qui des-

cendent à l'intérieur du récipient dans un arrangement unifor-

me. Pour mieux faire comprendre ce principe, un exemple de la forme géométrique-d'un mode de réalisation de l'invention est donné. C'est ainsi que, dans la demande de brevet antérieure le plan incliné sur lequel les particules solides glissent est

un c8ne. La plaque percée de trous à laquelle les tubes des-

cendants sont fixés peut être représentée comme un rebord é-

troit fixé autour de la base du c8ne. L'ensemble du cane et du rebord étroit prévu à sa base est enfermé et protégé par une plaque qui présente elle-même la forme d'un tronc de c8ne, le

bord inférieur de ce tronc de cône étant soudé à la circonfé-

rence externe du rebord. Ainsi, il est facile de comprendre

que. les solides qui tombent sur la surface conique sont inva-

riablement guidés vers la plaque inférieure d'o ils attei-

gnent les tubes descendants en traversant les trous.

Suivant la même ligne de pensée (analogie avec une for-

me géométrique), on verra dans la suite que la présente inven-

tion présente plusieurs aspects nouveaux par rapport S ce dis-

positif antérieur: a) les solides (provenant d'une trémie tournante) au lieu de tomber sur la surface externe d'un cône ou d'une pyramide unique, sont répartis en deux fractions, s'écoulant chacune sur deux surfaces coniques ou pyramidales concentriques;

b) l'unique ligne de trous ménagés dans la plaque infé-

rieure qui enveloppe le bord inférieur de la surface conique, (est remplacée selon la présente invention, par deux lignes de trous ménagées chacune à la base d'une surface conique, ce

qui permet de prévoir un plus grand nombre de tubes descen-

dants dans la même étendue puisque deux plaques annulaires sont prévues a la base de ces deux surfaces coniques; c) étant donné qu'il y a un plus grand nombre de tubes descendants dans le dispositif suivant la présente invention que dans le dispositif antérieur, il est possible d'obtenir

avec le même espace disponible, une distribution plus resser-

rée des extrémités inférieures des tubes.

Il est bien connu de l'homme de l'art que le diamètre

minimum de l'un des tubes d'un ensemble multitubulaire de dis-

positif de chargement est fonction de la granulométrie des

particules qu'il s'agit de charger, ceci parce que, si la sec-

tion disponible pour l'écoulement des solides est petite com-

parativement au diamètre des particules, il se posera des pro-

blèmes dus à la formation de conglomérats statiques qu'on ap-

pelle des ponts ou voûtes et que, dans le langage commun, on appelle "bouchons". Dans la pratique courante, le diamètre du tube ne doit pas Atre inférieur à trois fois le diamètre des particules. D'un autre côté, si la section de tube disponible

pour l'écoulement des solides est extrêmement grande compara-

tivement au diamètre des particules, il risque de se produire une ségrégation à l'intérieur des tubes et, par conséquent aux

points de chargement.

Il est évident que la connaissance de ces faits est le

résultat d'une recherche scientifique sur les problèmes con-

cernant l'écoulement des solides. On ne tiendra pas compte ici

de certains cas comme celui dans lequel le diamètre des parti-

cules est plus grand que celui des tubes ou encore le cas dans

lequel les particules tombent en chute libre sans aucune inte-

raction entre elles.

Un autre paramètre dont il est nécessaire de tenir comp-

te lors de l'alimentation en particules solides au moyen de chargeurs multitubulaires est l'intervalle entre les tubes sur le site de chargement, c'est-à-dire à l'extrémité inférieure

des tubes qui se terminent à l'intérieur du récipient dans le-

quel il s'agit d'introduire les particules. Si l'extrémité in-

férieure d'un tube est très éloignée de celle du tube le plus

proche, le lit de particules, immédiatement au-dessous des ex-

trémités de ce tube, ne présentera pas un arrangement unifor-

me. L'espace compris, entre plusieurs extrémités ouvertes et entre le plan formé par ces extrémités et un point situé plus bas, à une certaine distance verticale, (cette distance étant

fonction de la distance entre une extrémité de tube et la sui-

vante) restera vide en raison d'un phénomène bien connu de l'homme de l'art sous le nom de formation de "vallées" (voir référence 14 sur la Fig. 1). Plus précisément, les vallées

(14) sont des vides du lit qui se forment en raison de la tén-

dance des solides en grains à staccumuler en tas coniques.

Lorsque les particules solides s'écoulent de façon continue,

les c8nes n'ont pas tendance à se former parce qu'ils se re-

joignent à leur base; le lit a tendance à devenir compact.

Toutefois, cet arrangement idéal des particules solides en é-

coulement vertical n'est jamais obtenu, (en particulier si l'écoulement est continu) parce que les extrémités inférieures des tubes de chargement sont toujours légèrement écartées les

unes des autres. La formation des cônes, même si elle est for-

tement réduite, est presque impossible à éviter, c'est-à-dire

qu'on se trouvera toujours en présence de vallées.

Il ressort clairement de ce qui a été dit plus haut que

plus l'extrémité inférieure d'un tube (par lequel les particu-

les pénètrent à l'intérieur du récipient) est distante de cel-

le du tube voisin, plus grande est la largeur des vallées.

Etant donné que chaque vallée est formée par la surface laté-

3_ rale des cônes formés par les solides, il est facile de com-

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prendre que, lorsqu'une vallée a une très grande largeurs e1= le correspond à des cônes de grandes dimensions, ce qui créera

des conditions d'écoulement libre des particules sur les sur-

faces de ces cônes, en donnant lieu à une ségrégation inévi-

table entre les grosses particules et les particules de petit

diamètre (fines). L'un des buts de l'invention est, sinon d'é-

liminer la formation des vallées, du moins de la réduire a un minimum de manière que, les c8nes ayant une faible pente et

une faible hauteur, le glissement des solides et la ségréga-

tion consécutive soient très réduits. De cette façon, le lit de solides, du sommet du dispositif à la base du récipient de grande dimension qu'il s'agit de remplir de particules solides,

se comporte comme un conglomérat qui circule avec un débit u-

nifurme sur toute sa hauteur.

Ainsi qu'indiqué plus haut, suivant l'invention décrite dans la demande précitée (déposée par la même Demanderesse) la partie centrale du dispositif de chargement comprend une

surface limitée qui entoure. la base d'un c&Ae ou d'une pyrami-

de et, sur cette surface limitée, des tubes qui conduisent l'é-

coulement de solides à une zone définie par la section droite du corps de la cuve, sont fixés avec un schéma de répartition très resserrée de leurs extrémités inférieures. En d'autres

termes, ainsi qu'on l'a vu, les particules solides, avant d'at-

teindre l'intérieur du récipient, sont contraintes de s'écou-

ler sur une surface inclinée, les ouvertures supérieures des

tubes de chargement étant fixées à des trous ménagés à la ba-

se de cette surface inclinée. La direction descendante de chacun des tubes est convenablement déviée dans chaque cas

pour assurer une disposition compacte des extrémités inférieu-

res des tubes, à l'intérieur du récipient.

Selon la dimension des particules qui définit le diamè-

tre des tubes de chargement le principe du dispositif anté-

rieur se révèle entièrement efficace pour une certaine sec-

tion du récipient à l'intérieur duquel les particules solides sont chargées. Au contraire, lorsqu'il est nécessaire de cons

cevoir un récipient destiné à travailler avec de grandes quan-

tités de solides (les spécifications relatives à la dimension des solides, et par conséquent, au diamètre des tubes étant

laissées inchangées), le nombre de tubes nécessaires pour de-

venir tellement grand que l'utilisation d'une seule ligne de trous disposés en un arrangement linéaire autour de la base du

c8ne ou de la pyramide exigerait de donner des dimensions ex-

cessivement grandes au cane, ou à la pyramide, pour pouvoir loger dans les tubes. Le problème peut s'aggraver au point

que, pour une section donnée du récipient, s'il est nécessai-

re de prévoir un grand nombre de tubes descendants (pour l'ap-

plication des principes techniques du dispositif de la deman-

de précitée), les dimensions du cône ou de la pyramide devien-

nent excessivement grandes comparativement aux dimensions de

la cuve, et les tubes descendants doivent alors être excessi-

vement longs pour compenser l'inclinaison nécessaire pour pla-

-cer leurs extrémités inférieures dans la région de chargement.

D'un autre c8té, la stabilité de l'ensemble poserait de nom-

breux problèmes, la fabrication du dispositif impliquerait la consommation d'une quantité de matière excessivement grande, et surtout, le but essentiel visé par l'invention ne serait pas atteint puisque, au lieu de pouvoir charger un récipient de grande contenance au moyen d'un petit dispositif, on le

chargerait avec un dispositif plus grand que le récipient-.

Un autre obstacle à surmonter est la longueur inutile-

ment grande des tubes'puisque l'accroissement du temps d'écou-

lement des solides à l'intérieur des tubes, en particulier si

ces derniers sont inclinés, créerait des conditions de ségré-

gation au lieu d'éviter ce phénomène.

Une autre difficulté qui peut résulter de l'accroisse-

ment disproportionné de la dimension du c8ne, ou de la pyra-

mide, sur la surface duquel, ou de laquelle, les solides doi-.

vent glisser, est l'accroissement du temps de passage des so-

lides dans l'ensemble du traitement, accroissement qui condui-

rait à une perte de l'efficacité de l'effet anti-ségrégation.

Il en résulte que, pour certaines conditions de granu-

lométrie des particules et de dimensions du récipient, le dis-

positif antérieur est satisfaisant mais que dans les cas tels

que ceux décrits plus haut (c'est-à-dire un dispositif possé-

dant de grandes dimensions), il devient nécessaire d'apporter des modifications au principe de ce dispositif pour éviter

les problèmes mentionnés plus haut; c'est un des buts du dis-

positif suivant l'invention.

Les caractéristiques et avantages de cette invention ap-

parattront d'ailleurs plus clairement au cours de la descrip-

tion qui va suivre.

Sur les dessins annexés, donnés uniquement & titre d'e-

xemple, les Fig. 1 à 8 sont des coupes, longitudinales et

transversales, d'un dispositif selon l'invention.

Sur la Fig. 1, une coupe longitudinale du mécanisme

dans sa totalité, montre quatre régions distinctes.

La région (I). comporte un cylindre creux muni d'un

couvercle 2, qui est percé d'un trou de chargement 1 par le-

quel les particules solides sont introduites depuis ltexté-

rieur à l'aide d'un dispositif approprié.

Une trémie 3 en forme d'entonnoir, dont l'extrémité in-

férieure est munie d'un orifice 8 par lequel les particules solides s'écoulent de haut en bas, est placée sous le trou de chargement 1. Cette trémie 3 est fixée à un arbre 6 porté par un palier 7 et entra née en un mouvement circulaire lent par

un moteur 4, lequel est relié à l'arbre 6 par un réducteur 5.

La région (Il) comporte, comme une caractéristique es-

sentielle, un espace dans lequel les solides peuvent s'écouler

librement et qui est limité par des surfaces coniques qui con-

duisent les solides à la région (III). Plus précisément, la

région (II) comprend trois surfaces coniques qui sont respec-

tivement une surface intérieure formée par le cane 10, une sur-

face conique intermédiaire 12 qui est constituée par une pla-

que métallique à laquelle on a donné la forme d'un tronc de

cône ouvert & son extrémité supérieure et qui forme une enve-

loppe entourant le c8ne central 10, et une troisième surface formée par la surface externe 9 qui entoure l'ensemble de la région (II) du dispositif. Ces surfaces coniques délimitent

deux compartiments de canalisation de l'écoulement des parti-

cules solides, qui sont respectivement un compartiment 16, compris entre la face interne de la paroi extérieure 19 et la face externe de la surface conique intermédiaire 12, et un compartiment 17 compris entre la face interne de la surface conique 12 et la face externe du coAne 10. Le sommet du c8ne

10 est prolongé vers le haut, par un cylindre de petit diamè-

tre 18 situé exactement au-dessous de l'extrémité inférieure

de l'arbre 6, jusqu'à l'intérieur de la région (I), o ce som-

met atteint le niveau de l'orifice 8 ménagé dans le fond de

la trémie tournante en entonnoir 3, ce qui limite le compar-

timent 19, lequel présente ainsi en coupe la forme d'une cou-

ronne circulaire sur laquelle se forme la surface libre du lit

de solides (Fig.2).

Sur la Fig. 1, on peut voir (en coupe longitudinale) que la plaque conique 12 est ouverte à son extrémité supérieure

o elle comporte un collet 11 Sur la Fig. 2, qui est une cou-

pe suivant la ligne (00) et sur la Fig. 3 qui est une coupe suivant la ligne (AA), on peut voir les positions en ces deux

points du collet 11 qui se comporte comme un diviseur de flux.

Sur la Fig. 2, on voit la position relative de l'orifi-

ce inférieur 8 de la trémie tournante par rapport au collet 11.

Sur la même figure, on voit la position relative du cylindre 18 constituant un prolongement du c8ne 10. Suivant cette Fig.2,

la surface libre des particules solides accumulées dans le.

compartiment 19 présente une pente d'éboulement dont le sommet

est aligné avec le collet 11, ce qui correspond au cas repré-

senté sur la Fig. 6. Les particules solides s'écoulent donc uniformément sur-chacune des surfaces inclinées, en provoquant une répartition granulométrique homogène dans chacun des deux

compartiments 16 et 17.

Il existe deux autres positions possibles pour l'orifi-

ce 8 de la trémie 3, par rapport au collet 11 de la plaque conique ouverte 12

a) en premier lieu, l'orifice 8 peut etre plus rappro-

ché de la face externe de la paroi de la région (I) de maniè re que, lorsque les particules solides s'accumulent dans le compartiment 19, la surface libre du lit de solides prenne une forme dentonnoir, Le bord supérieur de cette surface se

trouvant sur la paroi extérieure 9 tandis que son bord infé-

rieur (la base de la surface en entonnoir) est proche du cy-

lindre central 18, comme représenté sur la Fig. 7; b) en deuxième lieu, l'ori-fice 8 est placé à proximité du centre du cercle qui représente la section de la région (1), ce qui a pour effet que les particules solides s'accumulent de manière à former un tas conique dont le sommet est situé à

proximité du cylindre 18 et dont la limite inférieure est pro-

che de la paroi extérieure 9, comme on peut le voir sur la

Fig.. 8.

Dans le premier cas (a), les particules solides qui tom-

bent de l'orifice 8 de la trémie tournante 3 glissent sur la surface inclinée du lit contenu dans le compartiment 19 de telle sorte que les grosses particules tendent à s'accumuler à proximité de l'arbre 18 et que les petites particules se rassemblent & proximité de la face interne de la paroi 9 qui enveloppe la région (I). Lorsque le lit de solides s'écoule

à l'intérieur du dispositif, les particules grossières se con-

centrent dans le compartiment 17; de là elles descendent à

travers les tubes descendants intérieurs 13 dans la zone cen-

trale de la cuve. Les petites particules s'écoulent vers le

compartiment 16 et, de là, en passant par les tubes descen-

dants extérieurs 13, elles s'accumulent dans la zone périphé-

rique de cette cuve.

Dans le deuxième cas (b>, il se produit exactement le contraire de ce qui se produit dans le cas (a), c'est-à-dire que les particules grossières s'écoulent dans le compartiment 16 et, de là, dans la zone périphérique de la cuve, tandis que les particules fines sont dirigées vers le compartiment 17 et,

de là, vers la zone centrale de la cuve.

Dans les cas (a) et (b), on obtient une ségrégation o-

rientée. Au contraire, si le centre de l'orifice 8 de la tré-

mie 3 en forme d'entonnoir corncide avec la direction du col-

let circulaire Il de l'extrémité supérieure ouverte de la pla-

que conique 12, le chargement de la cuve s'effectue sans sé-

grégation, c'est-à-dire que dans toutes les zones intérieures de cette cuve, laquelle est représentée sur la Fig. 1 par la

région (IV), on obtient la même granulométrie que dans la ma-

tière considérée avec le chargement, ce résultat étant obtenu grâce aux caractéristiques particulières de la construction

du dispositif suivant l'invention.

Comme on peut le voir sur la Fig. 1, la présence de deux régions coniques concentriques constitue la caractéristique qui permet de loger dans la même aire circulaire, représentée en coupe sur les Fig. 4 et 5, (coupes BB et CC respectivement,

prises à deux niveaux différents) un grand nombre de tubes des-

cendants 13 d'un diamètre donné, en particulier parce que ces tubes 13 sont disposés en deux couronnes concentriques. Cet

avantage, qui est particulier à l'invention, permet, en ren-

dant possible une distribution plus resserrée des ouvertures

(aux extrémités inférieures des tubes) à l'intérieur de la cu-

ve (région IV), de réduire la formation des vallées 14 et,

par conséquent, de réduire les problèmes additionnels de sé-

grégation à ce stade du chargement.

Il est important de remarquer que le nombre de tubes 13 (représentés sur la Fig.1 et sur les coupes des Fig. 4 et 5) est limité à 22, mais il convient de mentionner que ce nombre

* est uniquement donné pour simplifier la compréhension de l'in-

vention. Ce nombre peut être dans chaque cas le plus grand nombre de tubes qu'il est possible d'inclure dans une zone

donnée. Sur les dessins, qui ne sont donnés qu'à titre d'exem-

ple, il n'était pas nécessaire de représenter un très grand nombre de tubes 13, et en montrer davantage aurait rendu le

dessin très compliqué sans faciliter la compréhension de l'in-

vention. Les tubes descendants 13 (dans la région III) subissent des changements de direction pour passer de la disposition de la Fig. 4 à celle de la Fig.3. Ceci appara t clairement puis- qu'au niveau de l'extrémité inférieure des compartiments conis ques concentriques 16 et 17 les tubes 13 sont répartis suivant deux couronnes concentriques et que ces tubes 13 passent à une répartition plus homogène au niveau de déchargement dans le volume intérieur de la cuve (région IV). Un tel arrangement

est obtenu en donnant une certaine inclinaison à certains tu-

bes. Ceci ressort clairement de l'examen de la Fig. 1.

Si l'on examine le fonctionnement du mécanisme suivant l'invention d'un point de vue général, en regard de la Fig.l,

on observe qu'il est prévu un dispositif de réglage automati-

que du niveau CN utilisant des détecteurs équipés de cellules photoélectriques, de dispositifs sensibles aux rayons gamma ou

a un autre rayonnement qui commandent l'alimentation des ou-

vertures 1, et arrêtent l'admission de la matière en provenan-

ce de l'extérieur pour éviter que le mouvement rotatif de la

trémie 3 ne soit freiné et arrêté, lorsque le niveau des soli-

des contenus dans la région (I) atteint une valeur maximum critique.

Il convient d'ajouter que l'exemple des surfaces cylin-

driques et coniques n'est donné que dans le but de mieux fai-

re comprendre l'invention mais qu'il ne constitue aucunement une limitation de celle-ci. Les principes décrits peuvent être appliqués de la même manière avec des surfaces pyramidales et prismatiques dont les sections peuvent être des triangles, des carrés, des hexagones, etc., les seuls éléments importants qui doivent être conservés sont le moyen de chargement rotatif,

l'inclinaison des sur-faces sur lesquelles les particules soli-

des glissent, la présence de deux surfaces concentriques in-

clinées, la position relative de la trémie en entonnoir, la

distribution descendante des tubes de chargement et le disposi-

tif de réglage du niveau.

Pour donner une démonstration pratique de l'efficacité du dispositif décrit ci-dessus, lors du chargement de solides

fragmentés, on indiquera quelques valeurs moyennes issues d'a-

nalyses'granulomètrîques d'échantillons de matières prélevés

dans des cuves verticales chargées à l'aide du dispositif pré-

cité fonctionnant en continu.

Le tableau I donne des valeurs mesurées sur une cuve chargée sans l'utilisation du dispositif de l'invention, dans

laquelle les particules solides tombaient au hasard sous l'ef-

fet des forces de gravité.

Sur le tableau Il, on a porté des valeurs obtenues A

partir de la même cuve; mais cette fois, la cuve était char-

gée à ltaide d'un dispositif suivant l'invention agencé pour obtenir une distribution granulométrique sans ségrégation de

la dimension des particules dans le lit. Les 'régions de la cu-

ve dans lesquelles on a prélevé les échantillons sont indiquées schématiquement sous la forme de deux cylindres concentriques (Fig.9) simplement pour donner une idée des emplacements des

points de prélèvement des échantillons, radialement ou en pro-

fondeur. Il est important de tenir compte du fait que les points de prélèvement d'échantillons qui sont indiqués sur ce schéma ne doivent pas être considérés comme localisés avec précision; au contraire ils ne sont indiqués que pour bien

montrer que les échantillons sont pris à différents niveaux.

Par ailleurs, chaque point ne représente pas un échantillon

spécifique mais au contraire la moyenne de plusieurs échantil-

lons prélevés à peu près au niveau indiqué par la flèche. Les nombres des tableaux constituent donc des moyennes d'un grand nombre de valeurs obtenues à plusieurs niveaux dans la même région.

La région 1, indiquée schématiquement sur la Fig. 9 com-

prend la zone périphérique du lit, qui représente 63,6 % du

volume total des particules solides chargées.

Les nombres des tableaux représentent le pourcentage en

poids des particules de chaque dimension trouvé lors de l'a-

nalyse granulométrique des solides dont on a prélevé des é-

chantillons à divers niveaux des deux régions concentriques de la cuveo Plus précisément, chaque nombre représente la moyenne de plusieurs valeurs pour chaque niveau observé de la

même région.

Les gammes de dimensions de particules sont limitées par des valeurs préétablies, de telle sorte que les gammes granulomteriques comprises en 5,08 cm et 2,59 cm (diamètre des ïO particules), et entre 2,59 cm et 1,90 cm, et ayant des valeurs

inférieures à 1,90 cm, sont couvertes.

TABLEAU I

% de particules solides de 5,08 à de 2,54 A Au-dessous Poidsde

2,54 cm 1,90 cm de 1,90 cm l'échan-

(grosses) (moyennes) (fines) tillon kQ Alimentation 56,27 13,07 30,66 1 320 Région i 61,28 13,08 25,64 840 Région 2 47,03 13,11 38,96 420

TABLEAU II

% de particules solides de 5,08 à de 2,54 à Au-dessous Poids de

2,54 cm 1,90 cm de 1,90 cm 1',chan-

(grosses (moyennes) (fines) tillon k_9 Alimentation 32,37 15,68 51995 1 100 Région 1 32,50 15,28 52,22 700 Région 2 32,28 15,90 51,82 400

Après examen du tableau I, on peut conclure queen l'ab-

sence du dispositif de l'invention, il se produit une ségréga-

tion notable dans les deux régions concentriques. La région périphérique(Région 1) présente une forte concentration de particules de diamètre supérieur à 2,54 cm, comparativement à la région centrale (Région 2)e Au contraire, les particules

de diamètre inférieur à 1,90 cm sont concentrées dans la ré-

gion centrale (Région 2).

En examinant les valeurs fournies par le tableau II, on voit qu'en utilisant le dispositif de l'invention, lorsque la trémie en entonnoir 3 est placée de manière que le centre de son orifice inférieur 8 coïncide avec la ligne formée par le bord lîde 1' extrémité supérieure de la plaque conique 12,

on obtient un chargement sans ségrégation puisque les analy-

ses granulométriques des particules solides effectuées après le chargement (dans les deux régions concentriques) ne montrent

pratiquement pas d'altération par rapport à l'analyse granulo-

métrique de l'alimentation.

La Fig. 10 est un schéma d'une section droite de la cuve

dans laquelle les circonférences 24 et 25 représentent des ré-

gions particulières dont les positions relatives par rapport au centre limitent les zones dans lesquelles les échantillons

ont été prélevés.

Les valeurs fournies par les analyses granulométriques

de ces échantillons ont été portées, après un traitement ma-

thématique qui sera indiqué plus bas, sur les courbes repré-

sentées sur les Fig. 11, 12, 13 et 14 qui donnent une indica-

tion claire du chargement d'un lit sans ségrégation.

Maintenant, on se référera à la Fig. 10. En prenant la distance entre le point central 26 et la paroi extérieure de

la cuve comme base de référence, on indique les distances sé-

parant les circonférences 24 et 25 du centre 26, sous la forme des rapports entre cette distance de la circonférence 24 ou 25

au centre 26 et la distance qui sépare le centre 26 de la pa-

roi extérieure 23 de la cuve. Evidemment, dans tous les cas, cesrapports sont toujours inférieurs à l'unité, et définissent

le point précis de prélèvement d'échantillons.

La circonférence 24 représente une région de prélèvement d'échantillons qui est placée à une certaine distance du centre 26 qui est telle que, si l'on rapporte cette distance au rayon total, on obtient le quotient = 0, 808 qui définit les points d'échantillonnage Q, R, M et V.

La circonf6rence 25 représente une région dP'chantil-

lonnage dont la distance au centre 26, rapportée au rayon to-

tal de la cuve, est égale à 0,467. Sur cette circonférence 25, on trouve les points de prelevement d'échantillons N, P, S et T. Pour conserver une certaine maltrise de la systématique utilisée et faire en sorte que les valeurs soient typiques de

points de prelèvement déchantillons bien loca1isése on a ef-

fectué une série de prélèvements d'échantillons dans la direc-

tion Nord-Sud qui correspond aux points R, S, T et V des cir-

conférences 24 et 25, dans les régions Nord et Sud de la sec-

tion, approximativement aux points définis par l'intersection

du diamètre vertical et de ces circonférences. Un autre grou-

pe d'échantillons a été prélevé en des points situés sur le diamètre EstOuest, plus précisément aux points Ms Ng P et Q, o ce diamètre croise les circonférences 24 et 25, dans les

régions Est et Ouest du cercle.

Ce choix a été effectué pour 9tre sûr que la section a bien éé explorée suivant deux directions bien representatives du lit de particules solides. Les valeurs sont des moyennes d'échantillons prélevés à différents niveaux et elles sont

constituées par des dimensions spécifiques de particules four-

nies par des analyses granulométriques.

Les "calibres"' qui définissent la dimension moyermnne des particules sont des nombres qui sont rapportés au diamètre

maximum de chaque intervalle de granulométrie. Cette défini-

tion n'est donnée qu'à titre de référence commode pour rendre

les résultats plus faciles à comprendre.

Le tableau III donne la correspondance entre les tcali-

bres" et les intervalles granulométriques. --

TABLEAU III

Diamètre des particules des intervalles granulométriques Calibre Plus grand que Plus petit que (en mm) (en mm)

6,35 - 6,35

12,70 6,35 12,70

19,05 12,10 19,05

,40 19,05 25,40

38,10 25,40 38,10

50,80 38,10 50,80

Les expériences se sont déroulées dans l'ordre suivant:

1. On a effectué des analyses granulométriques sur les parti-

cules solides de l'alimentation avant de déverser ces particu-

les dans la cuve; on a obtenu de cette façon le pourcentage

de particules solides de chaque "calibre" contenu dans le mé-

lange. 2. Ensuite, on a chargé les particules solides dans la cuve sans utiliser le dispositif antiségrégation et on a obtenu un

nouvel ensemble de valeurs par analyse granulométrique.

3. On a divisé le pourcentage de solides de chaque "calibre" obtenus après le chargement par le pourcentage de solides du

même calibre dans l'alimentation, avant chargement.

Dans le cas o l'on n'observe aucune ségrégation pendant l'opération de chargement, le résultat de la division est un

quotient égal & 1,00.

S'il se produit une ségrégation, les quotients sont: a) supérieur à 1,00 - lorsque le pourcentage de particules

solides d'une taille moyenne donnée (calibre) -- après le char-

gement -- est plus grand que le pourcentage des particules de la même dimension dans l'alimentation; b) inférieur à 1,00 -- lorsque le pourcentage de particules solides d'une certaine dimension, après le chargement dans la cuve, est plus petit que le pourcentage des particules de la

même dimension avant le chargement.

Il est facile de comprendre que, lorsque le quotient est supérieur à 1,00 pour les échantillons d'une certaine ré gion du lit, on trouve des valeurs inférieures A 1,00 pour les autres régions. Ceci est une conséquence de la migration

des particules dans le lit et une indication de la ségréga-

tion. 4. On a chargé la cuve en utilisant le dispositif antiségré&

gation de la présente invention et obtenu des valeurs granu-

lométriques des solides pris aux points de prélèvement d'e

chantillons précités.

5. On a obtenu le pourcentage de particules solides de chaque

calibre par le processus décrit au paragraphe 4 avec des don-

nées obtenues conformément a 'analyse du paragraphe 1.

Dans ce cas également, les quotients proches de 1,00 représentent une ségrégation faible ou nulle tandis que les résultats supérieurs ou inférieurs à 1,00 montrent qu'il s'est

produit une ségrégation.

Ces valeurs ont été traduites en graphiques ainsi que le montrent les Fig. 11, 12, 13 et 14. Sur ces graphiques, les points d'échantillonnage sont portés en abscisses à des

distances prédéterminées, correspondant aux lettres mention-

nées plus haut; les quotients des pourcentages granulométri-

ques de chaque calibre de particules solides sont portés en ordonnées. Finalement, les points du graphique sont reliés par des droites qui forment une ligne irrégulière représentant le profil de la disposition des données pour la distribution

des particules de chaque calibre.

Il est facile de comprendre que, plus les angles formés par les segments des lignes brisées sont obtus, plus le profil

des lignes est "plat" et proche de l'horizontale qui corres-

pont au quotient 1,00, c'est-à-dire que la ségrégation produi-

te pendant l'opération de chargement est faible.

Le graphique de la Fig. 11 est relatif à une opération de chargement dans laquelle on n'a pas utilisé le dispositif

suivant l'invention et les échantillons sont pris dans la di-

rection Nord Sud. La Fig. 12 est le graphique d'une opération de chargement analogue à celle indiquée à la Fig.ll mais pour laquelle les échantillons ont été prélevés sur la direction -5 Est-Ouest. La Fig. 13 présenté le graphique obtenu pour une

opération dans laquelle on a utilisé un dispositif antiségré-

gation suivant l'invention, la direction de l'opération de prélèvement d'échantillons étant Nord-Sud. La Fig. 14 est un

graphique préparé à l'aide de données obtenues avec un dispo-

sitif antiségrégation suivant l'invention mais dans le cas o

la direction du prélèvement d'échantillons est Est-Ouest.

Le dispositif de l'invention est ainsi tout particuliè-

rement adapté au chargement de particules de schistes bitumi-

neux dans des cornues verticales de pyrolyse à l'intérieur des-

quelles les particules s'écoulent de haut en bas en formant un lit mobile qui est chauffé par contact à contre-courant avec

des gaz chauds s'écoulant de bas en haut. Il s'applique égale-

ment utilement au chargement des hauts fourneaux de réduction des

minerais en métaux par réaction avec le coke.-

Claims (10)

REVEND I CATIONS

1 - Dispositif de distribution granulométrique de par-

ticules solides, spécialement destiné au chargement de parti-

cules solides dans des cuves de grandes dimensions qui sont alimentées par un dispositif ayant des petites dimensions par rapport aux leurs, caractérise en ce qu'il comporte des moyens (3) susceptibles d'etré placés en des positions variables

pour introduire une matière divisée en particules dans le dis-

positif; des moyens destines à assurer l'écoulement libre de ces particules solides, constitues par deux surfaces inclinées concentriques (10, 12) placées sous l'orifice de sortie {8) des moyens (3) d'introduction des particules de matières; et

des moyens de guidage des matières en particules, qui sont for-

mes par deux rangées de tubes inclinés vers le bas repartis le long de deux lignes fermées concentriques, au-dessous de la région dans laquelle sont situées les surfaces inclinées, et en ce que les extrémités inférieures destubes descendants inclines (13) sont disposées selon un arrangement symétrique dans la région dans laquelle elles débouchent à ltintérieur

de la cuve, de telle sorte que, pendant l'opération de charge-

ment, les particules de matières forment un lit continu depuis la surface supérieure sur laquelle elles tombent des moyens

d'introduction (3) jusqu'au point o elles sortent des extré-

mités inférieures des tubes descendants inclinés (13) pour

staccumuler à l'intérieur de la cuve.

2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il cosporte a) des moyens d'introduction des matières

solides en particules comportant une trémie en forme dtenton-

noir (3) qui tourne lentement autour d'un arbre vertical (6),

et est muni d'une ouverture supérieure dans laquelle les so-

lides en particules sont déversés depuis l'extérieur et d'un orifice inférieur (8) par lequel les particules solides sont déchargées suivant une distribution circonférentielle grace au fait que cet orifice tournant ne coincide pas avec l'axe de l'arbre vertical rotatif (6); b) des moyens de canalisation de l'écoulement des particules qui sont constitués par une

surface conique (10) entourée par une autre surface tronconi-

que (12) elle-même entourée par des parois extérieures (9) qui enveloppent-l'ensemble du dispositif de telle sorte que l'es- pace ménagé entre les surfaces coniques délimite le trajet que les particules doivent suivre en mouvement descendant, et qui sont situés suffisamment en dessous de l'orifice inférieur (8) de la trémie (3) pour que cet orifice (8) ne soit pas atteint

par le niveau supérieur du lit de particules pendant le fonc-

tionnement normal du dispositif; c) des moyens de guidage des particules vers le bas qui sont formés par deux couronnes concentriques de tubes (13) placées sous la partie inférieure de l'espace délimité par les surfaces coniques concentriques des moyens d'écoulement, les extrémités intérieures de ces tubes (13) débouchant dans le volume intérieur de la cuve dans laquelle les particules doivent être chargées; d) une enveloppe (9) qui protège extérieurement l'espace dans lequel sont renfermés les moyens (3) d'introduction des particules et les moyens d'écoulement formés par les surfaces inclinées

(10, 12), et qui délimite, en combinaison avec la surface tron-

conique (12), la zone extérieure d'écoulement des particules solides; e) un dispositif détecteur (CN) d'interruption du fonctionnement de l'équipement extérieur servant à acheminer

les particules solides à la trémie (3) et du mouvement de ro-

tation de cette trémie (3) lorsque le niveau supérieur des

particules contenues à l'intérieur du dispositif devient su-

périeur à une limite donnée au-dessous de l'orifice inférieur (8) de la trémie (3) et de remise en marche de ces éléments

lorsque le niveau supérieur des particules solides tombe au-

dessous d'une certaine limite qui, à son tour, est située au-dessous de la limite supérieure à laquelle les mouvements

ont été interrompus.

3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé

en ce que les moyens de canalisation de l'écoulement compor-

24 80722

tent une surface pyramidale (10) entourée par une surface (12)

ayant la forme dt'un tronc de pyramide.

4 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la trémie (3) d'introduction des particules est placée de telle manière que les particules tombent dans la

région supérieure du dispositif de distribution-granulomsétri.

que le long d'une circonférence située A mi-distance entre la paroi extérieure (9) et1 l'axe central de la partie supérieure

de la charge de particules solides Aà l'intérieur du disposi-

tif lorsque ce dispositif est en fonctionnement cette circon-

férence coïncidant avec la circonférence formée par un divi-

seur statique d'écoulement (11) qui constitue la partie supé-

rieure de la surface tronconique des moyens de canalisation

de l'écoulement des particules solides.

5 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les particules solides sont distribuées de façon

homogène sans ségrégation A l'intérieur de la cuve.

6 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé

en ce que la trémie (3) d'introduction des particules est pla-

cée de manière que les particules tombent dans la région su-

périeure (19) du dispositif, le long d'une circonférence qui coincide sensiblement avec la paroi extérieure (9) de telle sorte qu'elles forment une surface en entonnoir dont le bord inférieur est situé A proximité de l'axe central de la partie supérieure de chargement des particules tandis que son bord

supérieur est proche de la paroi extérieure (9).

7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé

en ce que les particules solides de grandes dimensions granu-

lométriques, s'accumulent dans la zone centrale de la partie

supérieure de la charge des particules, à l'intérieur du dis-

positif tandis que les particules de petites dimensions s'ac-

cumulent à proximité de la paroi extérieure (9), ce qui a pour effet que les particules de grandes dimensions s'accumulent dans la zone centrale de la cuve et les particules de petites

dimensions dans la zone périphérique de cette cuve.

248 022

8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que la trémie (3) d'introduction des parti-

cules solides dans le mécanisme est placée de telle manière

que les solides en particules tombent sur la région supérieu-

re (19) du dispositif, dans la zone qui est la plus rappro- chée du centre de cette région de telle sorte que la surface

libre du lit.de solides forme un c8ne dont le sommet est si-

tué sur l'axe central de cette région supérieure.

9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les grosses particules solides de la distribution

granulométrique se déposent dans la zone extérieure de la ré-

gion supérieure (19) du -lit de solides en particules tandis

que les petites particules s'accumulent dans la zone intérieu-

re de cette région supérieure (19) de telle sorte que les par-

ticules solides s'écoulent vers le bas, vers l'intérieur de

la cuve, de manière telle que les grosses particules s'accu-

mulent dans la zone centrale de la cuve et les particules plus

petites s'accumulent dans la zone périphérique de la cuve.

- Dispositif suivant l'une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que les particules solides sont des particules de schistes bitumineux et que les cuves sont des cornues de pyrolyse verticales à l'intérieur desquelles les particules de schistes s'écoulent de haut en bas en formant un lit mobile qui est chauffé par contact à contre-courant

avec des gaz chauds stécoulant de bas en haut.

11 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10,

caractérisé en ce que les cuves sont des hauts-fourneaux uti-

lisés pour réduire des minerais en métaux par réaction avec

le coke.