FR2614284A1 - Device for transferring a pulverulent material - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de transfert d'un matériau pulvérulent
L'invention concerre le transfert de matera pu'veru- lent, notamment de la poudre sèche de ciment.Device for transferring pulverulent material
The invention relates to the transfer of porous material, in particular dry cement powder.
Par matériaux pulvérulents, on entend ici des matériaux en poudre à forte concentration solide : le rapport solide/gaz (l'air généralement) est typiquement de 100 : 1 ou. pl-us. By powdery materials is meant here powdered materials with a high solid concentration: the solid / gas ratio (generally air) is typically 100: 1 or. more.
I1 est connu de transférer les matériaux pulvérulents, entre une conduite d'entrée et une conduite de sortie à l'aide, par exemple, de pompes rotatives à vis, de pompes rotatives à palettes ou autres. Un inconvénient de ces pompes est leur encombrement et leur prix de revient relativement élevé, tant a la construction qu'à l'utilisation en raison de leur consommation énergétique. It is known to transfer pulverulent materials between an inlet pipe and an outlet pipe using, for example, rotary screw pumps, rotary vane pumps or the like. A drawback of these pumps is their size and their relatively high cost price, both during construction and in use due to their energy consumption.
Le but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif de transfert plus simple, moins encombrant et plus économique que les dispositifs précités. The object of the invention is to propose a new transfer device which is simpler, less bulky and more economical than the above-mentioned devices.
L'invention atteint son but grâce à un dispositif qui comprend une turbomachine centrifuge du type comportant une roue mobile munIe d'ailettes tournant dans un stator en volute, le matériau pénétrant dans le dispositif par l'oeillard de la roue et sortant par la sortie de la volute. il est prévu sur la volute au moins une conduite d'injection de gaz -généralement de l'airaidant notamment au transport de la poudre dans la conduite de sortie faisant suite au dispositif de transfert. La ou l'une des conduites d'injection est sensiblement alignée sur la conduite de sortie. The invention achieves its object by means of a device which comprises a centrifugal turbomachine of the type comprising a movable wheel provided with fins rotating in a scroll stator, the material entering the device by the eye of the wheel and leaving by the outlet. of the scroll. there is provided on the volute at least one gas injection pipe -generally air aidant in particular in the transport of the powder in the outlet pipe following the transfer device. The or one of the injection pipes is substantially aligned with the outlet pipe.
La turbomachine utilisée est de type connu et sert, sous les noms de pompe centrifuge, soufflante, ventilateur, exclusivement au transfert des fluides liquides ou gazeux. De telles machi neg sont également utilisées lorsque le courant liquide ou gazeux contient en suspension un matériau solide mais dans tous les cas la concentration maximale possible solide/gaz reste très faible. The turbomachine used is of known type and is used, under the names of centrifugal pump, blower, fan, exclusively for the transfer of liquid or gaseous fluids. Such machi neg are also used when the liquid or gas stream contains a solid material in suspension, but in all cases the maximum possible solid / gas concentration remains very low.
Le principe sous-tendant l'utilisation de ces turbomachines est fondé sur la transformation de l'énergie cinétique du fluide en énergie potentielle à l'intérieur du dispositif. The principle underlying the use of these turbomachines is based on the transformation of the kinetic energy of the fluid into potential energy inside the device.
Cette transformation n'est reconnue possible par l'homme du métier que pour les fluides. Comme l'écrit A.J. Stepanoff, ddn; son livre "Centrifueal and Axial FLow Pumps" (John Wilen G Sons,
Inc., USA, 1957) qui fait autorité en la matière : "les solides en suspension ne peuvent ni absorber, ni stocker, ni transmettre d'énergie potentielle, ce qui est une propriété des fluides (p.11, 1.6.) et "ne jouant aucun. role dans la conservation ou la transmission de l'énergie potentielle, les solides en suspension ne peuvent convertir leur énergie cinétique en énergie potentielle" [p.12,1 6.). Il s'agit là d'un principe physique unanimement reconnu et admis, et qui s'oppose donc totalement à l'utilisation de turbomachines de ce type pour le transfert de matériau pulvérulent sans fluide porteur ou presque, c'est-à-dire à concentration solide élevée.This transformation is only recognized by the skilled person as possible for fluids. As AJ Stepanoff, ddn writes; his book "Centrifueal and Axial FLow Pumps" (John Wilen G Sons,
Inc., USA, 1957) which is authoritative in the matter: "suspended solids cannot absorb, store, or transmit potential energy, which is a property of fluids (p.11, 1.6.) And "not playing any. role in the conservation or transmission of potential energy, suspended solids cannot convert their kinetic energy into potential energy "[p.12,1 6.). This is a unanimously recognized physical principle and admitted, and which is therefore completely opposed to the use of turbomachines of this type for the transfer of pulverulent material with almost no carrier fluid, that is to say at high solid concentration.
Or il a été découvert selon l'invention que contrairement toute attente, un tel transfert était possible. However, it has been discovered according to the invention that, contrary to all expectations, such a transfer was possible.
Il semble qu'un lit de particules fluidisé centrifuge s'établisse dans le dispositif, et que cet état fluidisé donne au matériau un comportement analogue à celui d'un fluide vrai vis-à-vis d'une turbomachine centrifuge. Ce comportement se maintient dans la conduite de sortie sur une distance qui peut etre de quelques metres. il est possible de prolonger ce comportement en plaçant plusieurs dispositifs analogues en série le long de la conduite. It seems that a bed of centrifugal fluidized particles is established in the device, and that this fluidized state gives the material a behavior similar to that of a true fluid vis-à-vis a centrifugal turbomachine. This behavior is maintained in the outlet pipe over a distance which can be a few meters. it is possible to prolong this behavior by placing several similar devices in series along the pipe.
Les avantages de l'invention sont évidents. La technologie de ces turbomachines est simple et bien connue. Leur encombrement est faible. La consommation énergétique moyenne est réduite sensiblement au quart ou au tiers de celle d'une pompe volumétrique à vis, à débit égal. The advantages of the invention are obvious. The technology of these turbomachines is simple and well known. Their size is small. Average energy consumption is reduced significantly to a quarter or a third of that of a positive displacement screw pump, at equal flow.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation. Other characteristics and advantages will emerge from the following description of a particular embodiment.
il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue de coté schématique du dispositif de l'invention installé sous une trémie de ciment,
la figure 2 est une vue de dessus schématique du dispositif de l'invention montrant l'implantation des jets d'air latéraux,
la figure 3 est une vue de dessus d'un mode de réalisation de la roue du dispositif de l'invention,
la figure 4 est une coupe IV-IV de la figure 3,
la figure 5 est une coupe V-V de la figure 3.reference will be made to the accompanying drawings on which
FIG. 1 is a schematic side view of the device of the invention installed under a cement hopper,
FIG. 2 is a schematic top view of the device of the invention showing the location of the lateral air jets,
FIG. 3 is a top view of an embodiment of the wheel of the device of the invention,
FIG. 4 is a section IV-IV of FIG. 3,
FIG. 5 is a section VV of FIG. 3.
La figure 1 montre le dispositif de transfert 1 installé sous la conduite de décharge verticale 3 d'une trémie à ciment pulvérulent 2. Le bas de la trémie 2 peut comporter une section 4 de fluidisation du ciment destinée à faciliter l'évacuation de celui-ci en s'opposant aux obstructions par agglomération ou voutage. FIG. 1 shows the transfer device 1 installed under the vertical discharge pipe 3 of a powdered cement hopper 2. The bottom of the hopper 2 may include a section 4 for fluidizing the cement intended to facilitate the evacuation of the latter. ci by opposing obstructions by agglomeration or vaulting.
Le dispositif 1 renvoie le ciment dans une conduite d'évacuation horizontale latérale 5, vers un réseau d'utilisation non décrit. Si l'éloignement du réseau est trop important et entraine des pertes de charge s'opposant au transfert correct du ciment, d'autres dispositifs tels que le dispositif 1 peuvent être implantés le long de la conduite 5. The device 1 returns the cement in a lateral horizontal evacuation pipe 5, to a network of use not described. If the distance from the network is too great and leads to pressure drops opposing the correct transfer of the cement, other devices such as device 1 can be installed along pipe 5.
Le dispositif 1 comporte une entrée axiale 6, munie d'une bride 7 de raccordement à la conduite de décharge 3, et conduisant la matière vers l'oeillard d'une roue mobile 8 munie d'ailettes 8' impartissant de l'énergie cinétique à la matière et l'envoyant radialement vers la bâche spiralée ou volute 9. Celle-ci se termine par une sortie tangentielle 10 munie d'une bride 11 de raccordement à la conduite d'évacuation 5. The device 1 has an axial inlet 6, provided with a flange 7 for connection to the discharge line 3, and leading the material towards the eye of a movable wheel 8 provided with fins 8 ′ imparting kinetic energy to the material and sending it radially towards the spiral cover or volute 9. This ends with a tangential outlet 10 provided with a flange 11 for connection to the discharge pipe 5.
La roue 8 est entrainée en rotation par un moteur abrité dans un carter 12, et l'ensemble est supporté par un bati 12. The wheel 8 is rotated by a motor housed in a casing 12, and the assembly is supported by a frame 12.
Les figures 3, 4 et 5 montrent un exemple de réalisation particulier de la roue 8, tout à fait classique pour une roue de turbomachine : le moyeu 14 comporte un orifice central 15 où vient se claveter l'arbre du moteur ; les ailettes S1 rayonnent autour du moyeu 14 en s'incurvant dans le sens prévu de rotation (mais les ailettes pourraient aussi bien etre droites), la région centrale de la roue formant l'oeillard 16
Le dispositif 1 est jusqu'ici de conception classique dans le domaine des turbomachines centrifuges pour le transport de fluides et une description plus détaillée est inutile pour l'homme du métier. Comme on l'a vu, c'est essentiellement l'adaptation de ce dispositif classique, pour le transfert d'un matériau pulvérulent qui constitue la teneur de l'invention.Figures 3, 4 and 5 show a particular embodiment of the wheel 8, quite conventional for a turbomachine wheel: the hub 14 has a central hole 15 where the engine shaft is keyed; the fins S1 radiate around the hub 14 by bending in the intended direction of rotation (but the fins could as well be straight), the central region of the wheel forming the eyelet 16
The device 1 has hitherto been of conventional design in the field of centrifugal turbomachines for transporting fluids and a more detailed description is unnecessary for those skilled in the art. As we have seen, it is essentially the adaptation of this conventional device, for the transfer of a pulverulent material which constitutes the content of the invention.
La figure 2 illustre un exemple d'implantation des jets d'air ameliorant de manière décisive l'efficacité du système. FIG. 2 illustrates an example of installation of the air jets decisively improving the efficiency of the system.
Tout d'abord, un jet d'air principal 7 est injecté par une conduite 22 implantée sur la volute 9, dans sa section finale, dans l'axe 18 de la sortie latérale 5. Ce jet d'air est essentiel pour transporter le ciment pulvérulent dans la conduite 5. La conduite 22 est reliée à un distributeur principal 23 lui-meme reliée à une source d'air comprimé non représentée. First, a main air jet 7 is injected through a pipe 22 located on the volute 9, in its final section, in the axis 18 of the lateral outlet 5. This air jet is essential for transporting the powdery cement in the pipe 5. The pipe 22 is connected to a main distributor 23 itself connected to a source of compressed air not shown.
Oes jets d'air secondaires peuvent être prévus le long de la volute 9. Ainsi, il a été représenté trois jets inclinés 19,20,21 dans les trois premiers quarts de la volute. Chaque jet d'air est injecté par une conduite non représentée raccordée au distributeur 23 : des vannes régulatrices 19',20', 21' permettent de régler le débit. These secondary air jets can be provided along the volute 9. Thus, three inclined jets 19, 20, 21 have been shown in the first three quarters of the volute. Each air jet is injected through a pipe, not shown, connected to the distributor 23: regulating valves 19 ′, 20 ′, 21 ′ allow the flow rate to be adjusted.
Selon un mode particulier de realisation le jet principal d'air 17 représente la moitié du débit total d'air injecté, les trois jets secondaires 9,20,21 se répartissant à égalité l'autre moitié. According to a particular embodiment, the main air jet 17 represents half of the total flow of injected air, the three secondary jets 9,20,21 being equally distributed the other half.
Sans qu'une tentative d'explication scientifique puisse limiter la portée de l'invention, il semble qu'on puisse analyser les phénomènes en jeu ainsi. Without an attempt at scientific explanation to limit the scope of the invention, it seems that we can analyze the phenomena involved as well.
La rotation de la roue coopère avec l'air injecté pour établir un lit fluidisé centrifuge, le jet principal 17 transportant le matériau fluidisé vers la conduite de sortie. The rotation of the wheel cooperates with the air injected to establish a centrifugal fluidized bed, the main jet 17 transporting the fluidized material to the outlet pipe.
L'établissement de ce lit fluidisé à l'intérieur du volume défini par la roue paralt possible a raison meme de la haute concentration solide du matériau : tout se passe en effet comte si les particules étaient suffisamment nombreuses et denses pour "emprisonner" entre elle l'air et l'entraîner par force avec elles lorsque ces particules sont soumises à l'action centrifuge de la roue. Au contraire, pour une concentration plus faible, l'air passerait au travers des particules et ne serait pas entrai né il en résulterait un aggregat solide qui boucherait rapidement le système. Ainsi, alors que dans les systèmes de transfert centrifuges connus, c'est le fluide qui entraine le solide en suspension, selon l'invention, c'est le solide qui entraine l'air.The establishment of this fluidized bed inside the volume defined by the paralt wheel possible even because of the high solid concentration of the material: everything happens in fact count if the particles were sufficiently numerous and dense to "trap" them air and force it with them when these particles are subjected to the centrifugal action of the wheel. On the contrary, for a lower concentration, the air would pass through the particles and would not be entrained it would result in a solid aggregate which would quickly clog the system. Thus, while in known centrifugal transfer systems, it is the fluid which entrains the solid in suspension, according to the invention, it is the solid which entails air.
Il semble par ailleurs que les différentes injections d'air entrainent un effet de vide assez analogue à l'effet Venturi, favorisant la mise en mouvement de l'ensemble particulaire. It also seems that the different air injections cause a vacuum effect quite similar to the Venturi effect, favoring the setting in motion of the particulate unit.
Différentes expériences avec divers types de matériels ont été pratiqués. Dans tous les essais, on a utilisé le dispositif sous une trémie chargée de 5 tonnes d'un ciment de la Compagnie des Ciments Belges, classe G (conformément aux normes de l'American Petroleum Institute). Different experiments with various types of equipment have been carried out. In all the tests, the device was used under a hopper loaded with 5 tonnes of cement from the Compagnie des Ciments Belges, class G (in accordance with American Petroleum Institute standards).
Expérience n l
Le dispositif comporte une turbomachine dont la roue est équipée d'ailettes incurvées dans le sens contraire de celui de la rotation.Experience nl
The device comprises a turbomachine, the wheel of which is fitted with fins curved in the opposite direction to that of rotation.
L'inJection d'air se fait par la seule conduite principale, alignée sur la sortie de la volute, à un débit de 9,5 m3/min. Air is injected via the main main line, aligned with the volute outlet, at a flow rate of 9.5 m3 / min.
On a essayé cinq vitesses de rotation et mesuré les débits en sortie. Les résultats sont les suivants. Five rotational speeds were tested and the output flows were measured. The results are as follows.
Essais nO Vitesse (trs/min) Débit (kg/min)
1.1 0 98
1.2 500 190 1.3 1000 130
1.4 2000 110
1.5 3000 132
il semble que le débit de sortie ne suive pas une loi de progression en rapport direct avec la rotation de la turbomachine, mais passe par un maximum (essai 1-2) pour un régime de rotation relativement faible.Tests nO Speed (rpm) Flow rate (kg / min)
1.1 0 98
1.2 500 190 1.3 1000 130
1.4 2000 110
1.5 3000 132
it seems that the output flow does not follow a progression law directly related to the rotation of the turbomachine, but goes through a maximum (test 1-2) for a relatively low rotation speed.
Expérience n02
Le dispositif comporte la même machine que pour l'expérience nO. Experiment n02
The device includes the same machine as for experiment nO.
Elle tourne à une vitesse constante de 2000 trslmin. Dans les huits premiers essais, l'air est injecté à un débit total do 9,5 M3/min, mais réparti selon les essais entre les conduite 19,20,21,22 (cf. Fig.2) ; pour les deux derniers essais, le débit total a été réduit à 42 X du dépit initial. It rotates at a constant speed of 2000 trslmin. In the first eight tests, air is injected at a total flow rate of 9.5 M3 / min, but distributed according to the tests between the pipes 19,20,21,22 (see Fig. 2); for the last two tests, the total flow was reduced to 42 X of the initial spite.
On a mesuré, en fonction de la répartition de l'air injecté, le débit en sortie. Les résultats sont les suivants
Essais n Conduite d'injection Débit (kg/min)
2.1 19,20,21,22 120
2.2 19,20,21,22 115
2.3 20,21,22 117
2.4 21,22 95
2.5 20,22 97
2.6 22 136
2.7 19,22 92
2.8 19,20,22 106
2.9 22 86
2.10 19,20,21,22 95
il semble que l'utilité des conduites d'injection secondaires dépende du débit d'air total. A fort débit d'air, l'injection primaire seule donne les meilleurs résultats vessai 2.6).The output flow rate was measured, as a function of the distribution of the injected air. The results are as follows:
Tests n Injection pipe Flow rate (kg / min)
2.1 19,20,21,22 120
2.2 19.20, 21.22 115
2.3 20.21.22 117
2.4 21.22 95
2.5 20.22 97
2.6 22 136
2.7 19.22 92
2.8 19,20,22 106
2.9 22 86
2.10 19.20, 21.22 95
the usefulness of the secondary injection lines seems to depend on the total air flow. At high air flow, primary injection alone gives the best bladder results 2.6).
D'autres essais ont montré qu'un débit d'air insuffisant (moins de 20X du débit initial] ne permettait plus le fonctionnement du dispositif. Other tests have shown that an insufficient air flow (less than 20X of the initial flow) no longer allows the device to operate.
Expérience n 3
On a renouvelé, dans les memes conditions générales, de l'expérience n 1, mais avec une turbomachine dont la roue est équipée de pales droites. Les résultats sont les suivants
Essais n Vitesse (trs/min) Débit (kglmin)
3.1 1000 190
3.2 2000 197
3.3 2000 235
3.4 2500 278
3.5 2500 178
Les essais 3.2 à 3.5 ont été faits à un ou deux jours d'intervalle, en plein air, et paraissent indiquer des fluctuations dont les conditions hygrométriques changeantes peuvent sans doute rendre compte.Experiment 3
We have repeated, in the same general conditions, of experiment n 1, but with a turbomachine whose wheel is equipped with straight blades. The results are as follows:
Tests n Speed (rpm) Flow rate (kglmin)
3.1 1000 190
3.2 2000 197
3.3 2000 235
3.4 2500 278
3.5 2500 178
Tests 3.2 to 3.5 were carried out one or two days apart, in the open air, and seem to indicate fluctuations of which the changing humidity conditions can undoubtedly account.
il semble qu'on puisse retenir comme le meilleur mode de réalisation les conditions de fonctionnement suivantes roue à pales droites (ce qui est inhabituel pour les dispositifs de transfert) . vitesse de rotation 2500 trsimin. it seems that the following operating conditions for a straight-bladed wheel can be used as the best embodiment (which is unusual for transfer devices). rotation speed 2500 trsimin.
débit d'air de 9,5 m3/min injecté sur la conduite principale 22. air flow of 9.5 m3 / min injected into the main line 22.
Le débit de ciment transféré est alors de l'ordre de 280 kg/min. The flow of cement transferred is then of the order of 280 kg / min.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8705895A FR2614284B1 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | DEVICE FOR TRANSFERRING POWDERY MATERIAL. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8705895A FR2614284B1 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | DEVICE FOR TRANSFERRING POWDERY MATERIAL. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2614284A1 true FR2614284A1 (en) | 1988-10-28 |
FR2614284B1 FR2614284B1 (en) | 1992-01-24 |
Family
ID=9350497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8705895A Expired - Fee Related FR2614284B1 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | DEVICE FOR TRANSFERRING POWDERY MATERIAL. |
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FR (1) | FR2614284B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AT329440B (en) * | 1974-05-21 | 1976-05-10 | Fuhrmann Franz | DEVICE FOR POLLING FLOWABLE, STUFFED OR GRAINY MATERIAL, IN PARTICULAR GRAPES |
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-
1987
- 1987-04-24 FR FR8705895A patent/FR2614284B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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---|---|
FR2614284B1 (en) | 1992-01-24 |
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ST | Notification of lapse |