FR2774545A1 - Dispositif de transfert et de traitement thermique de solides divises - Google Patents
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Abstract
Dispositif de transfert et de traitement thermique de solides divisés, comprenant un organe de transfert (5) ayant un axe longitudinal (5. 2) et une partie hélicoïdale (5. 3), monté pour tourner autour de son axe longitudinal dans une enveloppe tubulaire (1) et relié à un arbre de sortie (8) d'un moteur d'entraînement en rotation (9), au moins la partie hélicoïdale (5. 3) de l'organe de transfert (5) étant formée au moins sur sa surface extérieure d'un matériau électriquement conducteur, et l'organe de transfert (5) comprenant des moyens de connexion (6, 7) à une source d'alimentation en énergie électrique pour constituer un moyen chauffant.
Description
La présente invention concerne un dispositif de transfert et de traitement thermique de solides divisés tels que des matériaux pulvérulents.
Les dispositifs de transfert et de traitement thermique couramment utilisés dans l'industrie comprennent un organe de transfert et un moyen chauffant de traitement thermique.
Dans un premier type de dispositif, l'organe de transfert est une enveloppe tubulaire vibrante recevant les solides divisés. Le traitement thermique est alors assuré par chauffage de l'enveloppe tubulaire. De tels dispositifs sont de mise en oeuvre délicate et sont relativement coûteux.
On connaît un deuxième type de dispositif dans lequel l'organe de transfert est une hélice montée pour tourner autour d'un axe longitudinal dans une enveloppe tubulaire. Le moyen chauffant est constitué soit par l'enveloppe (alors formée d'une double enveloppe pour faire circuler un fluide caloporteur, ou équipée extérieurement de résistances chauffantes), soit par un tube, autour duquel s'enroule l'hélice, ledit tube étant parcouru par un fluide porté à une température élevée. De tels dispositifs sont plus simples à mettre en oeuvre que les dispositifs précédemment cités. Toutefois, dans ces derniers dispositifs, seuls les solides se trouvant à proximité de l'enveloppe chauffante ou du tube chauffant sont soumis à un flux thermique efficace. On s'est en outre aperçu dans le cas d'un tube chauffant que, le tube n'assurant aucune fonction de transfert ou de brassage des solides divisés, les solides divisés se trouvant à proximité du tube ne sont pas renouvelés. Il en résulte que le chauffage des solides divisés est incomplet, irrégulier et peu efficace. Afin de chauffer les particules se trouvant en une position éloignée du tube, il est alors nécessaire d'augmenter la température du tube, ce qui risque de faire gratiner les particules proches du tube par suite d'un échauffement trop important de celles-ci, de sorte que l'écoulement est perturbé et les coûts de maintenance sont augmentés (des nettoyages fréquents sont en effet indispensables pour décoller les particules qui adhèrent au tube), ou de chauffer en plus l'enveloppe tubulaire, ce qui augmente encore le coût de l'installation.
On connaît enfin des hélices à double enveloppe, présentant un passage interne dans lequel on fait passer un fluide thermique. Ce type de structure présente toutefois de nombreux inconvénients : outre le coût de fabrication élevé et la complexité du montage pour préserver l'étanchéité lors de la rotation de l'hélice, l'inertie thermique est très élevée, ce qui interdit un changement rapide de régime thermique. Ceci peut s'avérer très important pour la sécurité dans le cas où une réaction dangereuse survient, obligeant à arrêter au plus vite le chauffage des produits transférés.
Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en concevant un dispositif plus performant.
En vue de la réalisation de ce but, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de transfert et de traitement thermique de solides divisés, comprenant un organe de transfert ayant un axe longitudinal et une partie hélicoïdale, monté pour tourner autour de son axe longitudinal dans une enveloppe tubulaire et relié à un arbre de sortie d'un moteur d'entraînement en rotation, au moins la partie hélicoïdale de l'organe de transfert étant formée au moins sur sa surface extérieure d'un matériau électriquement conducteur, et l'organe de transfert comprenant des moyens de connexion à une source d'alimentation en énergie électrique pour constituer lui-même le moyen chauffant.
Ainsi, le moyen chauffant est constitué par l'organe de transfert au contact duquel les solides divisés sont pour la plupart amenés pendant leur transfert. La totalité ou la quasi-totalité des solides divisés va donc s'échauffer directement au contact du moyen chauffant, et ce sans stationner contre la surface d'échauffement. Le chauffage des solides divisés est ainsi réalisé de manière uniforme et les problèmes de gratinage sont pratiquement supprimés. De plus, la structure du dispositif est simple, de sorte que son coût de fabrication demeure peu élevé.
Selon un premier mode de réalisation, la partie hélicoïdale de l'organe de transfert est en forme de serpentin.
Selon un deuxième mode de réalisation, la partie hélicoïdale est formée d'une hélice s'enroulant autour d'un arbre, l'arbre étant alors en matériau isolant ou formé au moins sur sa surface extérieure d'un matériau électriquement conducteur.
Selon une caractéristique particulière, la partie hélicoïdale est formée dans sa masse du matériau électriquement conducteur, ou a sa surface extérieure recouverte d'une couche du matériau électriquement conducteur.
De préférence, le matériau électriquement conducteur est un métal tel que l'acier inoxydable.
Avantageusement, l'enveloppe tubulaire est constituée d'un matériau isolant électriquement. Grâce à cette mesure, les risques de courts-circuits entre l'organe de transfert et l'enveloppe tubulaire sont éliminés, de même que les risques d'électrocution de personnes par contact avec l'enveloppe tubulaire. La sécurité du dispositif est ainsi renforcée.
Avantageusement encore, le dispositif comprend un joint d'accouplement en matériau électriquement isolant reliant l'organe de transfert à l'arbre de sortie du moteur. Le moteur est de la sorte isolé de l'organe de transfert. La sécurité du dispositif est ainsi encore améliorée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention.
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un dispositif de transfert et de traitement thermique selon un premier mode de réalisation,
- la figure 2 est une vue partielle en élévation, avec arrachement, de l'organe de transfert d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation.
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un dispositif de transfert et de traitement thermique selon un premier mode de réalisation,
- la figure 2 est une vue partielle en élévation, avec arrachement, de l'organe de transfert d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation.
En référence à la figure 1, le dispositif de transfert et de traitement thermique selon l'invention comprend une enveloppe tubulaire 1, fermée, comportant, à ses extrémités respectives, un conduit d'entrée 2 et un conduit de sortie 3. L'enveloppe tubulaire 1 est de préférence réalisée en un matériau isolant électriquement tel qu'une matière plastique. Bien que l'on ait représenté l'enveloppe 1 sous la forme d'un cylindre complet (ciel fermé), l'enveloppe tubulaire 1 pourra également être agencée avec un ciel ouvert.
Un organe de transfert 5 est monté dans l'enveloppe tubulaire 1 pour tourner autour de son axe longitudinal 5.2.
Sur la figure 1, l'organe de transfert 5 a une partie de forme hélicoïdale 5.3 en forme de serpentin ou "queue de cochon". Selon une caractéristique essentielle du premier mode de réalisation de l'invention, l'organe de transfert 5 est au moins en partie réalisé en un matériau électriquement conducteur, par exemple de l'acier inoxydable. L'organe de transfert 5 peut être formé dans sa masse du matériau électriquement conducteur, ou en variante être réalisé en matériau isolant électriquement et avoir une surface extérieure rendue électriquement conductrice par dépôt d'une couche en matériau conducteur ou de particules conductrices.
La ou les portions d'extrémité 5.1 de l'organe de transfert 5 sont reçues dans des paliers 4 de l'enveloppe tubulaire 1 par l'intermédiaire de bagues conductrices 6 fixées dans ces paliers et reliées à une source d'alimentation (non représentée ici) par des fils électriques 7. La source d'alimentation sera dimensionnée notamment en fonction des caractéristiques dimensionnelles et de résistance électrique de l'organe de transfert. Avantageusement, la tension délivrée, en continu ou en alternatif, sera inférieure à 100 volts pour des raisons de sécurité.
Les moyens de connexion à la source d'alimentation pourraient être, aux lieu et place de bagues conductrices, des balais conducteurs ou des charbons frottant sur la surface extérieure de l'organe de transfert, ou bien encore un raccord de connexion tournant monté sur l'une des extrémités de l'organe de transfert 5.
Une portion d'extrémité 5.1 de l'organe de transfert 5 est solidaire en rotation d'une extrémité de l'arbre de sortie 8 d'un moteur d'entraînement en rotation 9 par l'intermédiaire d'un joint d'accouplement 10, par exemple du type à griffes. Le joint d'accouplement 10 est de préférence réalisé en matériau isolant. Le joint d'accouplement 10 peut ainsi assurer, outre une fonction d'isolement du moteur de l'organe de transfert, une fonction de rattrapage des défauts d'alignement entre l'arbre de sortie et l'extrémité de l'organe de transfert et/ou une fonction d'amortissement élastique.
En fonctionnement, l'organe de transfert 5 est entraîné en rotation par le moteur 9. Un courant électrique, amené de la source d'alimentation par les câbles 7 et les bagues 6, traverse la partie hélicoïdale 5.3 de l'organe de transfert, provoquant ainsi son échauffement par effet Joule.
Les solides divisés à traiter sont introduits dans l'enveloppe tubulaire 1 par le conduit d'entrée 2 et sont entraînés par la partie hélicoïdale 5.3 vers le conduit de sortie 3. Simultanément, les solides divisés sont échauffés tout au long de leur transfert au contact de la surface externe de la partie hélicoïdale 5.3. Du fait de la rotation de la partie hélicoïdale 5.3 et des mouvements induits des solides divisés, les solides divisés seront pour la plupart amenés au contact de la partie hélicoïdale chauffée pendant leur transfert. Le chauffage des solides divisés est ainsi très efficace et uniforme pour la totalité ou la quasi-totalité des solides divisés.
On va maintenant décrire une variante de réalisation, en se référant à la figure 2.
Les éléments identiques ou analogues à ceux décrits précédemment, porteront dans la suite de la description une même référence numérique.
Sur la figure 2, l'organe de transfert 5 du dispositif selon ce deuxième mode de réalisation, comprend un arbre tubulaire 5.4 ayant comme axe longitudinal l'axe 5.2. Une hélice 5.3 du type vis d'Archimède s'enroule autour de l'arbre tubulaire 5.4.
L'arbre tubulaire 5.4 et l'hélice 5.3 sont en l'espèce réalisés en une seule pièce de matériau électriquement isolant, et les surfaces extérieures de l'arbre tubulaire 5.4 et de l'hélice 5.3 sont recouvertes d'une couche conductrice 15 constituée par exemple d'acier inoxydable, d'un tissu électriquement conducteur, ou de tout autre matériau électriquement conducteur adapté. Seule la surface extérieure de l'hélice 5.3 pourrait en outre être recouverte de la couche 15.
On pourrait en variante réaliser l'arbre tubulaire 5.4 et l'hélice 5.3 en une seule pièce dans un matériau électriquement conducteur tel qu'un métal, ou encore réaliser un arbre tubulaire 5.4 en matériau isolant et une hélice 5.3 qui est dans sa masse en matériau électriquement conducteur et fixée sur l'arbre tubulaire 5.4.
L'organe de transfert 5 est destiné, comme précédemment, à être monté tournant dans une enveloppe tubulaire, de préférence en matériau électriquement isolant, par l'intermédiaire de paliers recevant les extrémités de l'arbre tubulaire 5.4, et à être raccordé par des moyens collecteurs associés à une source d'alimentation électrique.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
Claims (10)
1. Dispositif de transfert et de traitement thermique de solides divisés, comprenant un organe de transfert (5) ayant un axe longitudinal (5.2) et une partie hélicoïdale (5.3), monté pour tourner autour de son axe longitudinal dans une enveloppe tubulaire (1) et relié à un arbre de sortie (8) d'un moteur d'entraînement en rotation (9), le dispositif comprenant en outre un moyen chauffant de traitement thermique, caractérisé en ce qu'au moins la partie hélicoïdale (5.3) de l'organe de transfert (5) est formée au moins sur sa surface extérieure d'un matériau électriquement conducteur, et en ce que l'organe de transfert (5) comprend des moyens de connexion (6, 7) à une source d'alimentation en énergie électrique pour constituer lui-même le moyen chauffant.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie hélicoïdale (5.3) de l'organe de transfert (5) est en forme de serpentin.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie hélicoïdale est formée d'une hélice (5.3) s'enroulant autour d'un arbre (5.4).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre (5.4) est en matériau électriquement isolant.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre (5.4) est formé au moins sur sa surface extérieure d'un matériau électriquement conducteur.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie hélicoïdale (5.3) est formée dans sa masse du matériau électriquement conducteur.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une couche (15) du matériau électriquement conducteur recouvre la surface extérieure de la partie hélicoïdale (5.3).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau électriquement conducteur est un métal tel que l'acier inoxydable.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe tubulaire (1) est constituée d'un matériau isolant électriquement
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'accouplement (10) en matériau électriquement isolant reliant l'organe de transfert (5) à l'arbre de sortie (8) du moteur (9).
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