WO2011029815A1 - Dispositif de chargement dense d'un solide divise dans une enceinte - Google Patents

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WO2011029815A1
WO2011029815A1 PCT/EP2010/063100 EP2010063100W WO2011029815A1 WO 2011029815 A1 WO2011029815 A1 WO 2011029815A1 EP 2010063100 W EP2010063100 W EP 2010063100W WO 2011029815 A1 WO2011029815 A1 WO 2011029815A1
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axis
deflector elements
shaft
elements
divided solid
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PCT/EP2010/063100
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English (en)
Inventor
Olivier Girard
Romain Vial
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Olivier Girard
Romain Vial
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G69/00—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with loading or unloading
    • B65G69/04—Spreading out the materials conveyed over the whole surface to be loaded; Trimming heaps of loose materials
    • B65G69/0458—Spreading out the materials conveyed over the whole surface to be loaded; Trimming heaps of loose materials with rotating means, e.g. tables, arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/002—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor with a moving instrument
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow

Definitions

  • the present invention relates to a dense loading device of a solid divided into an enclosure for cooperating with a divided solid feed device arranged to release the solid divided over an access to the enclosure .
  • split solid in the context of the present disclosure means a solid in the form of grains or particles, such as cereal grains, in the field of grain transport or storage, granules catalyst in the field of the chemical industry, or granules of fertilizer or wood.
  • the loading device according to the invention is preferably of the type comprising a shaft, driven in rotation about an axis X1 with an adjustable rotational speed, and a plurality of rotationally integral deflecting elements. of the tree.
  • the deflector elements By falling on the deflector elements, the divided solid is deflected so as to be distributed more or less uniformly over the entire surface of the enclosure in which it is loaded.
  • Patent FR 2 431 449 describes an example of a device intended to charge chemical reactors with catalyst, comprising a shaft arranged in a catalyst supply chimney, while being coaxial therewith.
  • Series of superposed deflector elements, having the form of strips, are evenly distributed around the shaft being fixed thereto by means of fasteners allowing a modification of the angle defined between the deflector elements and the shaft.
  • the deflector elements deviate from the shaft when it is rotated under the effect of the centrifugal force, which facilitates the introduction of the device into chemical reactors whose access is generally restricted.
  • the rotational speed of the shaft can be adjusted to control the angle between the baffle elements and the shaft to account for the reactor surface to be coated with catalyst.
  • these devices are particularly suitable for loading chemical reactors which are generally cylindrical with a radius of the order of a few meters.
  • the pos tive d positio ns of th e r em e nt of n avi res d o ive nt preferably allow to achieve loading rates of between 600 and 2 ⁇ 00 tonnes per hour.
  • the devices currently used are more basic since they are simply based on a principle of gravity filling, as in the case of loading tubes, conveyor belts or buckets, and require interventions of the man in progress and at the end of loading to improve the uniformity of the grain distribution.
  • "Shiploader" type dischargers are also used which enable the flow of grains during loading to be deflected to distribute the load throughout the enclosure to be filled.
  • these outfalls are not suitable for all bulk carrier block geometries.
  • all the features that have just been mentioned do not allow to optimize the density of grain loading and thus to completely avoid the problem of ship stability.
  • the position of catalyst particles at the surface of the catalytic converter during loading may induce the appearance of firing phenomena in operation, that is to say say of preferential passages, detracting from the efficiency of the desired conversion.
  • the consequences can be multiple and involve an acceleration of the rate of piercing of the catalytic bed, a decrease in conversion efficiency, a change in the pressure drop, irregularities in the temperature profile in operation, premature aging of the catalyst.
  • a main object of the present invention is to overcome the disadvantages of known loading devices of the prior art, by providing a dense loading device offering greater flexibility in adjusting the various parameters involved in the quality and the uniformity of the particle distribution of a divided solid, while allowing to achieve high loading rates.
  • Another object of the present invention is to optimize the density of the loading, the increase of the mass transported in a volume. There is no evidence of obvious economic and environmental benefits.
  • the present invention relates more particularly to a device for dense loading of a solid divided into an enclosure meeting the characteristics set out above and further characterized by the fact that its deflector elements have an angle, with reference to the shaft, adjustable independently of the speed of rotation.
  • the device according to the invention has operating conditions that can be adjusted precisely according to the geometry of the e ncei nte to cha rger, which perm and incidentally meet the conditions of filling required for the loading of the bulk carriers, with a sufficient flow.
  • the device has a shaft which is hollow to define a passage for the divided solid, at least some of the deflector elements having an end arranged at a distance from the axis X1 less than the distance separating the axis. X1 of the hollow shaft.
  • the hollow shaft is preferably of generally cylindrical shape, adapted to cooperate with a feed pipe of the feed device of generally cylindrical shape, and has a radius substantially equal to or less than that of the chimney d feeding in order to cooperate with the latter in such a way that the passage in the tree is an exclusive passage of the divided solid.
  • the hollow shaft has an opening at its end intended to be located on the side of the enclosure, at least some of the deflector elements having an inner end arranged in the extension of the shaft, next to its opening.
  • an even distribution of the divided solid can be provided over the entire surface of the enclosure to be filled, including in the extension of the drive shaft of the deflector elements.
  • the density of the load can thus be optimized. As a result, the same vessel will be able to carry a larger amount of divided solid on each trip with reference to the loading methods of the art. In the meantime, there will be some economic and environmental benefits.
  • each of the deflector elements may comprise two substantially planar portions connected to each other so as to have the shape of a V in cross section, the planar portions being preferably disjoint in the region of the inner end of each of the deflector elements to define an additional passage for the divided solid.
  • adjustment means may be provided to adjust the inclinations of the deflector elements along first and second axes A1 and A2, perpendicular to each other.
  • FIG. 1 shows a schematic overview illustrating the principle of loading a ship's hold with a loading device according to the present invention
  • FIG. 2 represents a schematic perspective view of a loading device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 represents a simplified schematic top view of the loading device of FIG. 2.
  • Figure 1 illustrates, without limitation and schematically, the operating principle of the dense loading device according to the present invention.
  • the dense loading device 1 is fed cereal grains 2, from a primary storage location, by a handle, generally fixed flow, opening into a chimney 3. It is possible to provide the use of a conventional buffer hopper between the sleeve and the chimney without departing from the scope of the invention.
  • the loading device 1, arranged in alignment with the chimney 3, comprises a rotating member 4, gorged with grains from the sleeve, having a plurality of openings (described in more detail in connection with FIG. 2). intended for homogeneous grain distribution on a set of baffle elements 5.
  • the grain vein should preferably be exploded to the maximum in order to optimize the distribution of grains before their support by the deflecteu rs elements.
  • the grains then fall on the deflector elements which, by their elaborate geometry, separate the grains from each other and distribute them over the entire surface of the enclosure to be loaded, here a ship's hold 7.
  • the grains are preferably distributed in the hold in the form of a homogeneous "rain" to allow a regular rise of the grain-grain bed over the entire surface of the hold, ensuring a maximum density of the load.
  • the recommended maximum flow / area ratio is of the order of 5 tonnes / hour / m 2 . In other words, in order to obtain an optimal loading of the grains, during one hour of loading, one should not drop more than five tons of grains on a surface of 1 m 2 .
  • slopes appear on the grain bed during loading, they should not be greater than 15 degrees. It may be noted that in the case of a slope of the order of 37 degrees, the density gain between a bulk load and a load made with a device according to the invention is zero.
  • the loading can be performed without any outside intervention is required to level the bed of cereal grains. Indeed, since there is an external intervention to level the bed of cereal grains, there is a de-densification of the bed, that is to say a decrease in the density of the previously obtained loading.
  • the loading rates should be optimized depending on the wedge surfaces. They should be able to reach a value of about 800 tons / hour in instantaneous.
  • This device comprises a rotating member 4 connected to the chimney 3 of the grain feed device ister by a cylindrical N upport cylindrical 9.
  • the rotating member 4 has the shape of a tree hollow axis X1 and radius substantially equal to or less than the radius of the chimney 3.
  • Drive means 10 are provided to drive the hollow shaft 4 in rotation with u u rotation speed ustable. These drive means can be made in any suitable form known from the state of the art.
  • Figure 2 there is shown by way of non-limiting illustration a motor 12 engaged with a drive belt 13, optionally toothed, acting on the periphery of the hollow shaft 4 to drive the latter in rotation.
  • connection means on the one hand, the cylindrical support 9 to the stack 3 and, on the other hand, the hollow shaft 4 to the cylindrical support 9 can be of any suitable type, known of the state of the art.
  • the hollow shaft 4 is rotatably mounted on the cylindrical support 9 by means of a ball bearing or a roller (not shown).
  • the hollow shaft 4 is open at its upper end to receive the grains from the stack 3 and also has an opening 14 at its lower end to dump the grains in the enclosure to be filled.
  • the hollow shaft 4 carries, in the embodiment shown by way of nonlimiting illustration, six series of three baffle elements 5 superimposed (a series being masked in Figure 2 for clarity), having the shape of blades . It seems that the implementation of eight series may be particularly advantageous in some cases, but the six-series variant has been shown to improve the clarity of the figures.
  • These series of blades are distributed regularly around the hollow shaft, being dposposed downstream of the latter. Thus, each blade presents u internal end 16 arranged at a distance from the axis X1 less than the radius of the hollow shaft so as to be placed on the passage of the grains defined by the interior of the hollow shaft.
  • Each series of deflector elements is advantageously mechanically connected to the hollow shaft from outside the latter, so as not to impede the passage of grains.
  • each series of deflector elements is connected to the hollow shaft by means of a fastening element in the form of an arm 17 having two portions 19, 20 oriented substantially in the direction of the axis.
  • X1 (only one arm 17 has been shown in Figure 2 for the sake of clarity).
  • One of these portions 19 comprises an adjusting device 22 arranged to adjust its length and thus modify the longitudinal inclination of the corresponding deflecting elements, relative to the axis X1, by rotation along a first axis A1 orthogonal to the latter, the length of the other portion 20 being fixed.
  • the adjustment device 22 may be in the form of a cylinder or in any other suitable form known from the state of the art, such as for example a worm cooperating with a thread integral with the deflector elements.
  • the longitudinal inclination is the same for all the deflector elements of the same series, or for all the deflector elements of all series.
  • the second portion 20 may advantageously comprise a wheel 24 cooperating with notched axes 25 secured to the deflector elements of a given series and allowing, by rotation of each of these axes along an axis A2 orthogonal to the first axis A1 , to modify the transverse inclination of the deflector elements.
  • the transverse inclination of the deflector elements is preferably the same for all the deflecting elements of the same series, or even for all the deflector elements of all series.
  • a motor 26 may be arranged to rotate the wheel 24 being controlled remotely.
  • the skilled person will not encounter any particular difficulty to adapt the present teaching to his own needs by using alternative means known to ensure the assembly of the deflector elements on the hollow shaft, without departing from the scope of the present invention.
  • each of the deflector elements comprises two portions 28 and 29, substantially flat and inclined relative to each other so as to have the shape of a V in cross section.
  • the portions 28, 29 are disjoint in the region of the inner end of the corresponding baffle element to define an additional passage 30 so that the divided solid can be poured onto each of the baffle elements of the same series from from the one closest to the hollow tree.
  • each portion 28 or 29 may have a trapezoidal shape being secured to the other portion by one of its long sides in the region located near the large base, that is to say its base which is furthest from the axis X1.
  • the deflector elements may be made with a rectangular or curved section, in a rigid, semi-rigid or flexible material without departing from the scope of the present invention, such as, for example and without limitation, metal, plastic, rubber, reinforced rubber or a composite material.
  • the two portions 28, 29 may be made of different materials depending on the nature of the divided solid and the geometry of the enclosure to load. In the case of implementation of the device in a marine environment, the selected materials will preferably have suitable properties to withstand the demanding conditions such as the presence of significant salt.
  • additional adjustment means are preferably provided to adjust the way in which the divided solid particles are poured from the hollow shaft 4 to the deflector elements 5.
  • the opening 14 of the hollow shaft may be advantageously provided with means for adjusting its size, such as a diaphragm 32, as is more particularly apparent from Figure 3 which shows the device of the figure 2 in a schematic view from above.
  • the hollow shaft 4 is also provided with a plurality of lateral openings 34, arranged in alignment with the series of deflector elements in the direction of the axis X1.
  • Each of these lateral openings 34 has an adjustable opening size by means of a flap 35 whose inclination can be adjusted independently of that of the other flaps.
  • the dense loading device provides a very great flexibility to allow the adaptation of its operating properties according to the geometric characteristics of the enclosure to be filled, as well as depending on the nature of the divided solid to be loaded.
  • the adjustment characteristics make it possible to adjust the operating parameters of the device being loaded to take into account, in particular, the rise of the grain bed.
  • the device according to the invention advantageously makes it possible to modify the longitudinal inclination of the deflector elements without modifying the speed of rotation.
  • the dense loading device by its end user, it is possible to provide tables of adjustment data made available to the user to indicate how to adjust the various parameters of the device ( longitudinal and transverse inclinations of the deflector elements, sizes of the central 14 and lateral openings 34) as a function of the geometry of the enclosure to be filled and the exact nature of the divided solid to be loaded (taking into account, in particular, the density of a given cereal for example, since this value also influences the way in which the loading takes place).
  • a solid shaft of small radius instead of the hollow shaft, while ensuring that the longitudinal inclination of the deflector elements remains adjustable regardless of the speed of rotation of the tree.
  • the use of a hollow shaft is preferred insofar as it makes it possible to eliminate any constraint on the passage of the divided solid to be charged until the latter comes into contact with the deflector elements.
  • the fact that the depressed soil flows through the hollow shaft allows a rotational component to be imparted at the speed of its particles before they fall on them. deflecting elements, thus reducing the risk of attrition of these particles.
  • the invention is also applicable in the petroleum, chemical and pharmaceutical industries, the loading of grains, for example catalysts, in an enclosure such as a reactor.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de chargement dense d'un solide divisé (2) dans une enceinte (7), destiné à coopérer avec un dispositif (3) d'alimentation en solide divisé agencé pour libérer le solide divisé au-dessus d'un accès à l'enceinte. Ce dispositif de chargement comporte un arbre (4), entraîné en rotation autour d'un axe X1 avec une vitesse de rotation ajustable, une pluralité d'éléments déflecteurs (5) solidaires en rotation de l'arbre, les éléments déflecteurs présentant un angle, en référence à l 'arbre, ajustable indépendamment de la vitesse de rotation de ce dernier. Suivant un mode de réalisation préféré, l'arbre (4) est creux pour définir un passage pour le solide divisé, au moins certains des éléments déflecteurs (5) présentant une extrémité (16) agencée à une distance de l'axe X1 inférieure à la distance séparant l'axe X1 de l'arbre creux.

Description

Description
DISPOSITIF DE CHARGEMENT DENSE D'UN SOLIDE DIVISE
DANS UNE ENCEINTE
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un dispositif de chargement dense d'un solide divisé dans une enceinte, destiné à coopérer avec un dispositif d'alimentation en solide divisé agencé pour libérer le solide divisé au- dessus d'un accès à l'enceinte.
[0002] Par solide divisé, dans le cadre de la présente divulgation, on entend un solide se présentant sous la forme de grains ou de particules, comme par exemple des grains de céréales, dans le domaine du transport ou du stockage céréaliers, des granulés de catalyseur dans le domaine de l'industrie chimique, ou encore des granulés d'engrais ou de bois.
[0003] Plus précisément, le dispositif de chargement selon l'invention est préférablement du type comportant un arbre, entraîné en rotation autour d'un axe X1 avec une vitesse de rotation ajustable, ainsi qu'une pluralité d'éléments déflecteurs solidaires en rotation de l'arbre. Ainsi, en tombant sur les éléments déflecteurs, le solide divisé est dévié de manière à être distribué plus ou moins uniformément sur toute la surface de l'enceinte dans laquelle il est chargé.
Etat de la technique
[0004] De nombreux dispositifs de ce type ont été divulgués, généralement par des entreprises actives dans le domaine de l'industrie chimique, en relation avec le chargement de réacteurs chimiques en catalyseur.
[0005] Le brevet FR 2 431 449 décrit un exemple de dispositif, destiné à charger des réacteurs chimiques en catalyseur, comprenant un arbre agencé dans une cheminée d'alimentation en catalyseur, en lui étant coaxial. Des séries d'éléments déflecteurs superposés, présentant la forme de lanières, sont réparties régulièrement autour de l'arbre en étant fixées à ce dernier au moyen d'attaches permettant une modification de l'angle défini entre les éléments déflecteurs et l'arbre.
[0006] Ainsi, les éléments déflecteurs s'écartent de l'arbre lorsque celui-ci est entraîné en rotation, sous l'effet de la force centrifuge, ce qui facilite l'introduction du dispositif dans les réacteurs chimiques dont l'accès est généralement restreint. La vitesse de rotation de l'arbre peut être ajustée pour contrôler l'angle entre les éléments déflecteurs et l'arbre pour tenir compte de la surface du réacteur à recouvrir de catalyseur.
[0007] Cependant, il faut noter qu'une modification de la vitesse de rotation de l'arbre pour un dispositif donné entraîne également une modification de la perméabilité de ce dernier. De ce fait, les paramètres permettant d'ajuster le fonctionnement à la géométrie de l'enceinte à remplir en solide divisé ne peuvent pas être ajustés indépendamment les uns des autres.
[0008] Ainsi, ces dispositifs sont particulièrement adaptés au chargement de réacteurs chimiques qui sont généralement de forme cylindrique avec un rayon de l'ordre de quelques mètres.
[0009] Toutefois, ces dispositifs conviennent moins bien au chargement de cales de navires du type vraquier. Ces derniers présentent des capacités de chargement d'un ordre de grandeur différent de celu i des réacteurs chimiques. En effet, les vraquiers les plus couramment construits actuellement sont les Handymax, dont la capacité est comprise entre 35 et 50Ό00 tonnes, et les Panamax, dont la capacité est comprise entre 50 et 80Ό00 tonnes, tandis que les Capesize présente une capacité encore supérieure.
[0010] I l convient d e noter q ue le tra nsport ma riti me des céréa les est particulièrement réglementé. En effet, les chargements en vrac réalisés traditionnellement à bord des navires transportant des céréales présentent de réels dangers pour la stabilité des navires au cours de la navigation. Même si la ca le est tota leme nt rem p l ie pa r la ma rch andise, les mouvements de rou lis et de tangage du navire au cours du voyage provoquent un tassement des grains et libèrent de l'espace entre le lit de grains et le haut de la cale. Ce phénomène est amplifié dans le cas où la cale n'est pas complètement remplie par la cargaison.
[001 1] Malgré la réalisation d'un nivellement mécanique par les dockers, ce tassement en cours de navigation ne peut être évité et peut représenter un danger pour l'intégrité du navire, de l'équipage et de la cargaison. En effet, les cargaisons de céréales présentent la particularité de se déplacer facilement, à la manière d'un liquide, dès lors qu'il existe un espace libre entre la surface des grains et le haut de la cale.
[0012] Ces mouvements de grai ns dus à la gîte peuvent provoquer des déplacements importants du centre de gravité du navire et mettent en péril sa stabilité. De nombreuses analyses de naufrage démontrent que beaucoup d'entre eux résultent notamment de ce phé nom ène de tassement.
[0013] Afin de limiter ce phénomène, responsable de nombreux chavirements de navires, les chargements de céréales font l'objet d'une réglementation particulière visant à diminuer les risques de ripage de la cargaison, mais ne permettant pas de les supprimer. Ces normes de l'Organisation Maritime Internationale ont été définies dans les années 1970 et sont regroupées dans le traité international SOLAS (Safety Of Life At Sea), dont le chapitre VI précise que le grain doit être réparti uniformément dans les cales pour que soit assuré le nivellement des surfaces libres. En outre, il est prévu que l'angle de gîte du navire au ripage du grain ne doit pas dépasser douze degrés.
[0014] Pa r a i l leu rs , les d is pos itifs d e ch a rgem e nt d e n avi res d o ive nt préférablement permettre d'atteindre des débits de chargement compris entre 600 et 2Ό00 tonnes à l'heure. Les dispositifs mentionnés plus haut, en relation avec le chargement de réacteurs chimiques, ne permettent généralement pas d'atteindre de tels débits.
[0015] Par conséquent, les dispositifs utilisés actuellement sont plus basiques puisqu'ils reposent simplement sur un principe de remplissage par gravité, comme dans le cas des tubes de chargement, des tapis déverseurs ou encore des godets, et nécessitent des interventions de l'homme en cours et en fin de chargement pour améliorer l'uniformité de la distribution des grains. Des déverseurs du type "shiploader" sont également utilisés et permettent de dévier le flux de grains lors du chargement pour répartir la charge dans toute l'enceinte à remplir. Toutefois, ces déverseurs ne sont pas adaptés à toutes les géométries de cales de vraquiers. En outre, tous les d ispositifs qu i vien nent d'être mention nés ne permettent pas d'optimiser la densité du chargement de grains et donc de s'affranchir totalement du problème de stabilité des navires.
[0016] Dans le cas du chargement de catalyseur dans une enceinte telle qu'un réacteur, des contraintes liées à l'anisotropie des particules du catalyseur peuvent conduire à des déviations du profil de chargement (aspect du lit catalytique à la surface libre, par exemple observation de la présence de bosses et creux) par rapport à un profil théorique de chargement à plat.
[0017] Le position nement de particu les de catalyseu r à la su rface d u l it catalytique lors du chargement, s'il n'est pas homogène, peut induire l'apparition de phénomènes de renardage en fonctionnement, c'est-à-dire de passages préférentiels, nuisant à l'efficacité de la conversion désirée. Les conséquences peuvent être multiples et impliquer une accélération de la vitesse de percement du lit catalytique, une baisse de rendement de conversion, une modification de la perte de charge, des irrégularités dans le profil de température en fonctionnement, un vieillissement prématuré du catalyseur.
[0018] En corollaire, un remplacement plus fréquent du lit catalytique peut être observé ainsi qu'une augmentation des coûts de catalyseur, de frais de maintenance, de taux d'utilisation des équipements industriels, et un manque à gagner supplémentaire lié à la moindre qualité des produits issus de la conversion, rendus de fait moins valorisâmes. Ce phénomène s'accompagne d'une accélération du vieillissement des installations liée à l'augmentation de la proportion de fines de catalyseur qui vont en éroder les parois, provoquer des colmatages, et accélérer la corrosion.
Divulgation de l'invention
[0019] Un but principal de la présente invention est de pallier les inconvénients des dispositifs de chargement connus de l'art antérieur, en proposant un dispositif de chargement dense offrant une plus grande souplesse dans l'ajustement des différents paramètres intervenant dans la qualité et l'uniformité de la répartition des particules d'un solide divisé, tout en permettant d'atteindre des débits de chargement élevés.
[0020] U n autre but de la présente invention est d'optimiser la densité du chargement, l'augmentation de la masse transportée dans un volume préd éfi n i présenta nt des ava ntages évidents des po i nts de vue économique et environnemental.
[0021] A cet effet, la présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de chargement dense d'un solide divisé dans une enceinte répondant aux caractéristiques énoncées plus haut et, caractérisé en outre par le fait que ses éléments déflecteurs présentent un angle, en référence à l'arbre, ajustable indépendamment de la vitesse de rotation.
[0022] Grâce à ces caractéristiques, le dispositif selon l'invention présente des conditions de fonctionnement qui peuvent être ajustées précisément en fonctio n d e la géom étrie d e l'e ncei nte à cha rger, ce q u i perm et incidemment de répondre aux conditions de remplissage requises pour le chargement des vraquiers, avec un débit suffisant.
[0023] De manière préférée, le dispositif présente un arbre qui est creux pour définir un passage pour le solide divisé, au moins certains des éléments déflecteurs présentant une extrémité agencée à une distance de l'axe X1 inférieure à la distance séparant l'axe X1 de l'arbre creux.
[0024] En outre, l'arbre creux est préférablement de forme générale cylindrique, adaptée pour coopérer avec une cheminée d'alimentation du dispositif d'alimentation de forme générale cylindrique, et présente u n rayon sensiblement égal ou inférieur à celui de la cheminée d'alimentation pour pouvoir coopérer avec cette dernière de telle manière que le passage dans l'arbre est un passage exclusif du solide divisé.
[0025] Selon un mode de réalisation préféré, l'arbre creux présente une ouverture à son extrémité destinée à être située du côté de l'enceinte, au moins certains des éléments déflecteurs présentant une extrémité interne agencée dans le prolongement de l'arbre, en regard de son ouverture.
[0026] Grâce à ces caractéristiques, une répartition uniforme du solide divisé peut être assurée sur toute la surface de l'enceinte à remplir, y compris dans le prolongement de l'arbre d'entraînement des éléments déflecteurs.
[0027] La densité du chargement peut ainsi être optimisée. De ce fait, un même navire pourra transporter une quantité de solide divisé plus importante lors de chaque trajet en référence aux méthodes de chargement de l'art a ntérieu r, procu ra nt des ava ntages certa i ns des po i nts de vue économique et environnemental.
[0028] Par ailleurs, chacun des éléments déflecteurs peut comporter deux portions sensiblement planes reliées l'une à l'autre de manière à présenter la forme d'un V en section transversale, les portions planes étant préférablement disjointes dans la région de l'extrémité interne de chacun des éléments déflecteurs de manière à définir un passage supplémentaire pour le solide divisé. De plus, des moyens de réglage peuvent être prévus pour ajuster les inclinaisons des éléments déflecteurs suivant des premier et second axes A1 et A2, perpendiculaires l'un par rapport à l'autre.
Brève description des dessins
[0029] D'autres caractéristiq ues et ava ntages de la présente i nvention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré qui suit, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels:
[0030] - la figure 1 représente une vue générale schématique illustrant le principe de chargement d'une cale de navire à l'aide d'un dispositif de chargement selon la présente invention;
[0031] - la figure 2 représente une vue en perspective schématique d'un dispositif de chargement selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, et
[0032] - la figure 3 représente une vue de dessus schématique simplifiée du dispositif de chargement de la figure 2.
Mode(s) de réalisation de l'invention
[0034] La figure 1 illustre, à titre non limitatif et de manière schématique, le principe de fonctionnement du dispositif de chargement dense selon la présente invention.
[0035] Le dispositif de chargement dense 1 est alimenté en grains de céréales 2, depuis un lieu de stockage primaire, par une manche, généralement à débit fixe, débouchant dans une cheminée 3. Il est possible de prévoir l'utilisation d'une trémie tampon conventionnelle entre la manche et la cheminée sans sortir du cadre de l'invention. [0036] Le dispositif de chargement 1 , disposé en alignement avec la cheminée 3, comprend un organe tournant 4, gorgé de grains à partir de la manche, présentant une pluralité d'ouvertures (décrites plus en détail en relation avec la figure 2) destinées à effectuer une répartition homogène des grains sur un ensemble d'éléments déflecteurs 5.
[0037] La veine de grains doit préférablement être éclatée au maximum afin d'optimiser la distribution des grains avant leur prise en charge par les éléments déflecteu rs. Les gra i ns tombent alors su r les éléments déflecteurs qui, par leur géométrie élaborée, séparent les grains les uns des autres et les distribuent sur toute la surface de l'enceinte à charger, ici une cale de navire 7. Les grains sont préférablement distribués dans la cale sous la forme d'une "pluie" homogène afin de permettre une montée régulière du lit de grains de céréales sur toute la surface de la cale, en assurant une densité maximale du chargement.
[0038] Lorsqu'un chargement dense est réalisé, le positionnement stable de chaque grain est directement lié au rapport débit/surface. Le rapport débit/surface maximum recommandé est de l'ordre de 5 tonnes/heure/m2. Autrement dit, pour obtenir un chargement optimal des grains, pendant une heure de chargement, il ne faudrait pas faire tomber plus de cinq tonnes de grains sur une surface de 1 m2.
[0039] En outre, pour optimiser le chargement, les critères supplémentaires suivants devraient également être pris en compte.
[0040] Si des pentes apparaissent sur le lit de grains pendant le chargement, elles ne devraient pas être supérieures à 15 degrés. On peut noter que dans le cas d'une pente de l'ordre de 37 degrés, le gain en densité entre u n chargement en vrac et un chargement réalisé avec un dispositif conforme à l'invention est nul.
[0041] Il est préférable que le chargement puisse être réalisé sans qu'aucune intervention extérieure ne soit requise pour niveler le lit de grains de céréales. En effet, dès lors qu'i l y a une intervention extérieure pour niveler le lit de grains de céréales, il se produit une dé-densification du lit, c'est-à-dire une diminution de la densité du chargement préalablement obtenue. [0042] Les débits de chargement devraient pouvoir être optimisés en fonction des surfaces de cales. Ils devraient pouvoir atteindre une valeur de l'ordre de 800 tonnes/heures en instantané.
[0043] Pour atteindre ces objectifs, la Demanderesse a développé le dispositif de chargement dense représenté de manière schématique sur la figure 2.
[0044] Ce dispositif comporte un organe tournant 4 connecté à la cheminée 3 du d ispositif d'alimentation en grains par l'i nterméd iaire d'u n su pport cylindrique 9. L'organe tournant 4 présente la forme d'un arbre creux d'axe X1 et de rayon sensiblement égal ou inférieur au rayon de la cheminée 3.
[0045] Des moyens d'entraînement 10 sont prévus pour entraîner l'arbre creux 4 en rotation avec u ne vitesse de rotation aj ustable. Ces moyens d'entraînement peuvent être réalisés sous n'importe quelle forme adaptée connue de l'état de la technique. Sur la figure 2, on a représenté à titre illustratif non limitatif un moteur 12 en prise avec une courroie d'entraînement 13, éventuellement dentée, agissant sur la périphérie de l'arbre creux 4 pour entraîner ce dernier en rotation.
[0046] De manière similaire, les moyens de connexion, d'une part, du support cylindrique 9 à la cheminée 3 et, d'autre part, de l'arbre creux 4 au support cylindrique 9 peuvent être de tout type adapté, connu de l'état de la technique. Avantageusement, on pourra prévoir que l'arbre creux 4 est monté à rotation sur le support cylindrique 9 au moyen d'un roulement à billes ou a à galets (non représenté).
[0047] L'arbre creux 4 est ouvert à son extrémité supérieure pour recevoir les grains depuis la cheminée 3 et présente également une ouverture 14 à son extrémité inférieure pour déverser les grains dans l'enceinte à remplir.
[0048] L'arbre creux 4 porte, dans le mode de réalisation représenté à titre illustratif non limitatif, six séries de trois éléments déflecteurs 5 superposés (une série étant masquée sur la figure 2 pour plus de clarté), présentant la forme de pales. Il semble que la mise en œuvre de huit séries puisse être particulièrement avantageuse dans certains cas, mais la variante à six séries a été représentée pour améliorer la clarté des figures. Ces séries de pales sont réparties régulièrement autour de l'arbre creux, en étant d isposées en aval de ce dern ier. Ainsi, chaque pale présente u ne extrémité interne 16 agencée à une distance de l'axe X1 inférieure au rayon de l'arbre creux de manière à être placée sur le passage des grains défini par l'intérieur de l'arbre creux.
[0049] Chaque série d'éléments déflecteurs est avantageusement reliée mécaniquement à l'arbre creux depuis l'extérieur de ce dernier, pour ne pas entraver le passage des grains.
[0050] Plus précisément, chaque série d'éléments déflecteurs est reliée à l'arbre creux au moyen d'un élément de fixation prenant la forme d'un bras 17 présentant deux portions 19, 20 orientées sensiblement dans la direction de l'axe X1 (un seul bras 17 a été représenté sur la figure 2 dans un souci de clarté). L'une de ces portions 19 comprend un dispositif de réglage 22 agencé pour ajuster sa longueur et modifier ainsi l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs correspondants, relativement à l'axe X1 , par rotation suivant un premier axe A1 orthogonal à ce dernier, la longueur de l'autre portion 20 étant fixe. Le dispositif de réglage 22 peut être réalisé sous la forme d'un vérin ou sous toute autre forme adaptée connue de l'état de la technique, comme par exemple une vis sans fin coopérant avec un taraudage solidaire des éléments déflecteurs.
[0051] De manière préférée, l'inclinaison longitudinale est la même pour tous les éléments déflecteurs d'une même série, voire pour tous les éléments déflecteurs de l'ensemble des séries.
[0052] Par ailleurs, la seconde portion 20 peut avantageusement comporter une molette 24 coopérant avec des axes crantés 25 solidaires des éléments déflecteurs d'une série donnée et permettant, par rotation de chacun de ces axes suivant un axe A2 orthogonal au premier axe A1 , de modifier l'inclinaison transversale des éléments déflecteurs.
[0053] De même que pour l'inclinaison longitudinale, l'inclinaison transversale des éléments déflecteurs est préférablement la même pour tous les éléments déflecteurs d'une même série, voire pour tous les éléments déflecteurs de l'ensemble des séries.
[0054] A titre illustratif non limitatif, un moteur 26 peut être agencé pour faire tourner la molette 24 en étant contrôlé à distance. [0055] L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour adapter le présent enseignement à ses propres besoins en utilisant des moyens alternatifs connus pour assurer l'assemblage des éléments déflecteurs sur l'arbre creux, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
[0056] Il ressort de ce qui précède que les orientations des éléments déflecteurs, tant longitudinale que transversale, sont indépendantes de la vitesse de rotation de l'arbre creux, ce qui procure une grande souplesse dans le réglage du fonctionnement du dispositif de chargement dense selon la présente invention, en fonction des caractéristiques géométriques de l'enceinte à remplir et de la nature du solide divisé concerné.
[0057] On notera que les éléments déflecteurs représentés sur la figure 2 ont une forme particulière qui est préférée, de manière non limitative toutefois.
[0058] En effet, chacun des éléments déflecteurs comporte deux portions 28 et 29, sensiblement planes et inclinées l'une par rapport à l'autre de manière à présenter la forme d'un V en section transversale. En outre, les portions 28, 29 sont disjointes dans la région de l'extrémité interne de l'élément déflecteur correspondant pour définir un passage supplémentaire 30 afin que le solide divisé puisse être déversé sur chacun des éléments déflecteurs d'une même série à partir de celui qui est le plus proche de l'arbre creux. A titre d'exemple, chaque portion 28 ou 29 peut présenter une forme trapézoïdale en étant solidaire de l'autre portion par l'un de ses grands côtés dans la région située à proximité de la grande base, c'est-à- dire sa base qui est la plus éloignée de l'axe X1.
[0059] L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour adapter la forme et la nature des éléments déflecteurs en fonction de ses besoins. Ceux-ci pourront être réalisés avec une section rectangulaire ou incurvée, dans un matériau rigide, semi-rigide ou souple sans sortir du cadre de la présente invention, comme, par exemple et à titre non limitatif, en métal, en matière plastique, en caoutchouc, en caoutchouc armé ou encore en un matériau composite. En outre, il convient de noter que les deux portions 28, 29 peuvent être réalisées en des matériaux différents en fonction de la nature du solide divisé et de la géométrie de l'enceinte à charger. Dans le cas d'une mise en œuvre du dispositif en milieu maritime, les matériaux retenus auront préférablement des propriétés adaptées pour résister aux conditions exigeantes telles que la présence importante de sel.
[0060] Pour améliorer encore la qualité du chargement, des moyens de réglage supplémentaires sont préférablement prévus pour ajuster la façon dont les particules de solide divisé sont déversées depuis l'arbre creux 4 vers les éléments déflecteurs 5.
[0061] Ainsi, l'ouverture 14 de l'arbre creux peut être avantageusement munie de moyens de réglage de sa taille, comme par exemple un diaphragme 32, tel que cela ressort plus particulièrement de la figure 3 qui représente le dispositif de la figure 2 dans une vue schématique de dessus.
[0062] L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour la réalisation de ce diaphragme ou de tout autre moyen adapté équivalent. A titre indicatif, la demande de brevet EP 0 482 991 A1 divulgue plusieurs exemples de réalisation de diaphragmes.
[0063] Revenant à la figure 2, il apparaît que l'arbre creux 4 est également muni d'une pluralité d'ouvertures latérales 34, disposées en alignement avec les séries d'éléments déflecteurs suivant la direction de l'axe X1. Chacune de ces ouvertures latérales 34 présente une taille d'ouverture ajustable au moyen d'un volet 35 dont l'inclinaison peut être réglée indépendamment de celle des autres volets.
[0064] Grâce à l'ensemble des caractéristiques de réglage qui viennent d'être exposées, combiné à la forme et à la répartition particulières des éléments déflecteurs, le dispositif de chargement dense selon la présente invention procure une très grande flexibilité pour permettre l'adaptation de ses propriétés de fonctionnement suivant les caractéristiques géométriques de l'enceinte à remplir, ainsi qu'en fonction de la nature du solide divisé à charger.
[0065] E n outre, les caractéristiques de réglage permettent d'ajuster les paramètres de fonctionnement du dispositif en cours de chargement pour prendre en compte notamment la montée du lit de grains. En effet, plus le lit de grains monte, plus la hauteur de chute des grains diminue, ce qui peut nécessiter u ne mod ification de l'incl inaison longitud inale des éléments déflecteurs, afin de les remonter. Dans ce cas, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, le dispositif selon l'invention permet avantageusement de modifier l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs sans en modifier la vitesse de rotation.
[0066] Des expériences condu ites par la Demanderesse sur la base d'un dispositif similaire à celui qui vient d'être décrit, dans une version de dimensions réduites, ont permis de constater une augmentation de l'ordre de 1 1 % de la densité d'un chargement de grains de blé en référence à la densité obtenu par un chargement en vrac. Ces résultats démontrent clairement l'intérêt du dispositif selon l'invention en termes de sécurité dans le domaine du transport de céréales ainsi qu'en termes économiques étant donné l'augmentation de la charge transportable dans un volume donné. Outre l'avantage économique procuré par l'invention, il apparaît également que le fait qu'un navire donné puisse transporter une masse de céréa les plus im porta nte présente un avantage évident pour l'environnement.
[0067] En ce qui concerne la mise en œuvre du dispositif de chargement dense par son utilisateur final, il est possible de prévoir des tableaux de données de réglage mis à disposition de l'utilisateur pour lui indiquer comment ajuster les différents paramètres du dispositif (inclinaisons longitudinale et transversale des éléments déflecteurs, tailles des ouvertures centrale 14 et latérales 34) en fonction de la géométrie de l'enceinte à remplir et de la nature exacte du solide divisé à charger (prenant en compte notamment la densité d'une céréale donnée par exemple, dans la mesure où cette valeur influence également la manière dont se déroule le chargement).
[0068] La description qui précède correspond à un mode de réalisation préféré de l'i nvention décrit à titre non l im itatif. En particu lier, les formes représentées et décrites pour les différents éléments constitutifs du dispositif de chargement dense ne sont pas limitatives.
[0069] Il est par exemple possible d'utiliser un arbre plein de faible rayon à la place de l'arbre creux, tout en s'assurant que l'inclinaison longitudinale des éléments déflecteurs reste ajustable indépendamment de la vitesse de rotation de l'arbre. Toutefois, l'utilisation d'un arbre creux est préférée dans la mesure où elle permet de supprimer toute contrainte sur le passage du solide divisé à charger jusqu'à ce que ce dernier entre au contact des éléments déflecteurs. En outre, il faut noter que le fait que le sol ide d ivisé s'écou le da ns l'arbre creux permet d' im pri mer u ne composante de rotation à la vitesse de ses particules avant qu'elles ne tombent sur les éléments déflecteurs, réduisant ainsi les risques d'attrition de ces particules.
[0070] Par ailleurs, l'homme du métier ne rencontrera pas non plus de difficulté particulière pour adapter le présent enseignement à ses propres besoins, notamment en choisissant un nombre approprié de séries d'éléments déflecteurs autour de l'arbre (préférablement 3, 4, 5, 6, 7 ou 8), ainsi qu'un nombre approprié d'éléments déflecteurs par série (préférablement entre 1 , 2 ou 3, voire plus que 3).
[0071] De plus, il est possible de prévoir une automatisation des réglages décrits sans sortir du cadre de la présente invention, ainsi que des moyens de suivi vidéo de l'avancement du chargement et des moyens de captation des poussières produites lors du chargement, comme par exemple un dispositif de fine nébulisation de gouttelettes d'eau à proximité des ouvertures du dispositif de chargement.
[0072] On notera, comme cela a été mentionné précédemment, que l'invention est également applicable dans les industries du pétrole, de la chimie et de la pharmacie, au chargement de grains, par exemple de catalyseurs, dans une enceinte telle qu'un réacteur.

Claims

Dispositif (1 ) dé chargement d'un solide divisé (2) dans une enceinte (7), destiné à coopérer avec un dispositif d'alimentation (3) en solide divisé agencé pour libérer ledit solide divisé dans ladite enceinte, sous la forme d'une pluie homogène distribuée sur toute la surface de ladite enceinte, le dispositif de chargement comportant
un arbre (4), entraîné en rotation autour d'un axe X1 avec une vitesse de rotation ajustable,
une pluralité d'éléments déflecteurs (5) solidaires en rotation dudit arbre, caractérisé en ce que lesdits éléments déflecteurs présentent un angle, en référence audit arbre, ajustable indépendamment de ladite vitesse de rotation.
Dispositif (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit arbre (4) est creux pour définir un passage pour ledit solide divisé (2), et en ce qu'au moins certains desdits éléments déflecteurs (5) présentent une extrémité (16) agencée à une distance dudit axe X1 inférieure à la distance séparant ledit axe X1 dudit arbre creux.
Dispositif (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit arbre creux (4) est de forme générale cylindrique, adaptée pour coopérer avec une cheminée d'alimentation (3) du dispositif d'alimentation de forme générale cylindrique, et présente un rayon sensiblement égal ou inférieur à celui de la cheminée d'alimentation pour pouvoir coopérer avec cette dernière de telle manière que ledit passage est un passage exclusif dudit solide divisé.
Dispositif (1 ) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit arbre creux (4) présente une ouverture (14) à son extrémité destinée à être située du côté de ladite enceinte (7) et en ce qu'au moins certains desdits éléments déflecteurs (5) présentent une extrémité interne (16) agencée dans le prolongement dudit arbre, en regard de ladite ouverture.
Dispositif (1 ) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de réglage (32) de ladite ouverture (14).
Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe de réglage (32) est un diaphragme.
7. Dispositif (1 ) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit arbre creux (4) présente en outre une pluralité d'ouvertures latérales (34) ménagées en alignement desdits éléments déflecteurs (5) suivant la direction dudit axe X1.
8. Dispositif (1 ) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments de fixation (17) des éléments déflecteurs (5) dont chacun est relié, d'une part, à la périphérie dudit arbre creux (4) et, d'autre part, à une portion de l'un desdits éléments déflecteurs autre que ladite extrémité interne (16).
9. Dispositif (1 ) selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun desdits éléments de fixation (17) présente une longueur ajustable.
10. Dispositif (1 ) selon l'u ne quelconque des revend ications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits éléments déflecteurs (5) comporte deux portions (28, 29) sensiblement planes reliées l'une à l'autre de manière à présenter la forme d'un V en section transversale.
1 1. Dispositif (1 ) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites portions planes (28, 29) sont disjointes dans la région de l'extrémité interne (16) de chacun desdits éléments déflecteurs (5) de manière à définir un passage supplémentaire (30) pour ledit solide divisé (2).
12. Dispositif (1 ) selon l'u ne quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier organe (22) d'ajustement de l'inclinaison desdits éléments déflecteurs (5) suivant un premier axe de rotation A1 orthogonal audit axe X1.
13. Dispositif (1 ) selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un second organe (24) d'ajustement de l'inclinaison desdits éléments déflecteurs (5) suivant un second axe de rotation A2 orthogonal audit premier axe de rotation A1.
14. Dispositif (1 ) selon l'u ne quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments déflecteurs (5) sont arrangés en séries d'éléments déflecteurs superposés les uns aux autres, lesdites séries étant régulièrement réparties autour dudit arbre creux (4).
15. Dispositif (1 ) selon la revendication 14, comportant au moins un premier organe (22) d'ajustement de l'inclinaison desdits éléments déflecteurs suivant un premier axe de rotation A1 orthogonal audit axe X1 , caractérisé en ce que ledit premier organe (22) agit de manière similaire et simultanée au moins sur l'ensemble des éléments déflecteurs (5) faisant partie d'une même série.
16. Dispositif (1 ) selon la revendication 15, comportant au moins un second organe (24) d'ajustement de l'inclinaison desdits éléments déflecteurs (5) suivant un second axe de rotation A2 orthogonal audit premier axe A1 , caractérisé en ce que ledit second organe (24) agit de manière similaire et simultanée au moins sur l'ensemble des éléments déflecteurs (5) faisant partie d'une même série.
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