Appareil pour le transport de matière pulvérulente
La plupart des industries dans lesquelles on traite les matières pulvérulentes, et en particulier les minoteries, ont besoin d'appareils simples, peu coûteux et efficaces pour transporter ces matières d'un endroit à un autre. Par exemple, pour effectuer des livraisons d'une minoterie à une boulangerie, il faut recourir normalement à une grande dépense de main-d'ceuvre et d'équipement, et l'on est obligé de transporter la farine sur une distance relativement importante soit eri direction horizontale, soit en direction verticale, ou les deux, pour mettre la farine dans la trémie de stockage provisoire de la boulangerie. On a déjà proposé de nombreux procédés et différents types d'appareils pour le transport de ces matières pulvérulentes.
La plupart de ceux-ci ont réalisé le transport de ces matières par des procédés pneumatiques. Dans le transport pneumatique, les pressions utilisées sont normalement inférieures à 0,07 kg par cm2 et chaque kilogramme de matière pulvérulente déplacé nécessite 1 à 3 kg d'air pour la réalisation de ce déplacement, l'air agissant comme milieu de transport et déplaçant la matière avec lui par suite de son propre mouvement. L'air, dans les installations de transport pneumatique, circule aux environs de 600 à 1700 m par minute environ. En raison de l'importance relative du volume d'air utilisé pour le transport de telles matières pulvérulentes par des moyens pneumatiques, il est nécessaire de filtrer l'air si l'on doit transporter un produit tel que de la farine et le recueillir à un endroit éloigné.
Par conséquent, le coût d'un tel transport est sensiblement accrû. En outre, la densité de la matière transportée par un tel procédé est nécessairement très faible. Le conduit doit être relativement gros, la vitesse de l'air doit être relativement élevée et la puissance nécessaire pour effectuer le transport est relativement grande. Par conséquent, le rendement global d'une telle installation de transport est faible.
La présente invention a pour objet un appareil pour le transport de matière pulvérulente qui comprend un tambour cylindrique, un carter cylindrique entourant ledit tambour, une série d'ailettes espacées circonférentiellement et fixées audit tambour de façon à tourner avec lui à l'intérieur du carter, les extrémités extérieures desdites ailettes étant faiblement espacées de la surface interne dudit carter, et un dispositif d'étanchéité empêchant l'échappement de l'air vers l'extérieur du carter à chacune de ses extrémités, ledit carter possédant un orifice d'admission de matière communiquant avec une source de matière pulvérulente en vue d'admettre cette matière dans le carter et entre les ailettes pour être emportée par celles-ci lorsque les ailettes passent devant l'orifice d'admission.
La présente invention a pour but de permettre le transport de matières pulvérulentes d'une façon économique, simple et efficace et avec des débits pouvant atteindre des valeurs jusqu'ici inconnues dans les installations de transport verticales ou horizontales.
L'appareil faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce que ledit carter comporte un orifice d'admission d'air à l'une de ses extrémités pour admettre de l'air sous pression à l'intérieur du carter et entre les ailettes, ledit carter possédant également un orifice de sortie à l'extrémité opposée du carter pour permettre à la matière pulvérulente d'être évacuée par celui-ci, la surface dudit orifice de sortie qui est entre deux ailettes voisines quelconques étant plus petite que la section transversale du compartiment délimité par deux ailettes voisines.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécutions de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'une première forme d'exécution de l'appareil.
La fig. 2 est une coupe verticale faite sensiblement suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe partielle d'une variante de l'appareil de la fig. 1.
L'appareil A représenté aux fig. 1 et 2 est relié à une chambre ou trémie indiquée d'une façon générale en 5, destinée à contenir la matière pulvérulente et comportant un orifice 6 à sa partie supérieure.
On peut utiliser, pour amener la matière pulvérulente jusqu'à l'orifice 6 de la chambre, un registre à air 7 qui comporte un faux fond formant nervure à travers lequel on fait monter de l'air sous pression. Au lieu du registre à air 7, on peut utiliser tout autre moyen tel qu'un transporteur à godets ou à vibration pour amener la matière jusqu'à l'orifice 6, étant donné que de toute façon l'air comprimé a quitté la matière au moment où il passe à travers l'orifice.
L'appareil A est relié rigidement à la chambre 5 au moyen de consoles 8 et de boulons de fixation 9.
I1 comporte un carter 10 qui est d'une forme générale cylindrique et comporte à sa partie supérieure une entrée de matière 11 destinée à recevoir la matière pulvérulente provenant de la chambre 5 à travers son orifice 6. Ce carter cylindrique 10 comporte un orifice d'admission d'air 12 et un orifice de sortie 13 dont la surface est plus petite que celle de l'orifice d'admission. L'orifice d'admission d'air 12 est destinée à être reliée à une source d'air comprimé (non représentée) qui peut fournir une pression de 0,14 à 3,5 kg par cm2.
Normalement, une pression entre 1,05 et 1,4 kg par cm2 suffira. Le cas échéant, on peut utiliser des pressions comprises entre 0,35 et 2,1 kg par cm2, une légère augmentation de pression étant nécessaire si l'on diminue le diamètre du conduit, étant donné que le frottement se trouve augmenté. La nécessité d'une telle augmentation de pression ne se fait cependant pas sentir, sauf lorsqu'on utilise des conduits de très petits diamètres. La sortie 13 est destinée à être reliée à un conduit de transport (non représenté) qui sert à diriger la matière vers l'emplacement désiré.
Comme on le voit sur la fig. 2, le carter 10 comprend un organe métallique tubulaire 14 dont l'axe est disposé horizontalement et qui comporte une paire d'anneaux métalliques 15 et 16 fixés sur ses extrémités et s'étendant vers l'intérieur radialement à partir de lui. Sur les anneaux métalliques 15 et 16 sont soudées plusieurs consoles 17 et 18 qui s'étendent vers l'extérieur et qui, à leur tour, soutiennent une paire de plaques de support ou de montage 19, 20.
Dans les plaques de support 19 et 20 tourne un arbre 21 qui traverse ces plaques et qui est destiné à être relié en 22 à un mécanisme d'entraînement à vitesse variable (non représenté).
A l'intérieur du carter 10 et sur l'arbre 21 est fixé un tambour 23 destiné à tourner avec ledit arbre. Principalement sur la fig. 1, on voit que ce tambour et composé d'un cylindre métallique 24 et de deux flasques 25 et 26 montés sur l'arbre et solidaires de celui-ci pour tourner avec lui et porter le cylindre 24. Ces flasques 25 et 26 sont soudés ou clavetés sur l'arbre 21. Un dispositif d'étanchéité S, pour empêcher l'air de s'échapper à l'extérieur du carter 10 à chacune de ses extrémités, comporte un anneau métallique 27 de section en L et incliné à son extrémité intérieure, comme indiqué en 28. Il est prévu plusieurs segments d'étanchéité 29 entre le tambour 23 et un anneau de serrage 30 soudé aux consoles 21 et aux anneaux 15 et 16.
Une vis 31 traverse l'anneau métallique 30 pour le serrer et comprimer les segments d'étanchéité 29 afin d'empêcher l'air de passer entre l'anneau 16 et le cylindre 24. Une garniture en bronze 32 est également prévue pour résister au frottement. Le dispositif d'étanchéité S est prévu à chacune des extrémités du carter de façon à empêcher l'air de s'échapper de chaque extrémité.
Plus particulièrement sur la fig. 2, on voit que l'orifice de sortie 13 est allongé et en forme d'arc de cercle, l'orifice d'entrée 12 ayant une forme analogue, Les emplacements des orifices d'admission et de sortie se trouvent à l'extérieur de la surface cylindrique du tambour 23 et à l'intérieur du carter 10, de sorte que l'air comprimé est entraîné entre ce tambour et la surface intérieure du carter. Les orifices d'admission 12 et de sortie 13 se trouvent l'un en face de l'autre, de sorte que le courant d'air comprimé tend à passer directement à travers le carter 10 à sa partie inférieure et longitudinalement par rapport à lui.
Sur la surface cylindrique du tambour 23 et s'étendant radialement vers l'extérieur sont montées plusieurs ailettes 33 espacées circonférentiellement et fixées au tambour 23 de façon à tourner avec lui à l'intérieur du carter 10. Ces ailettes 33 s'étendent le long du tambour de sorte qu'en tournant avec lui elles entrent en contact avec la matière pulvérulente qui descend par l'orifice 6 et entraînent dans leur rotation la matière jusqu'à une position juste en face de l'orifice d'admission 12 où elle est soumise à l'action du jet d'air comprimé et se trouve fluidifiée et mise en mouvement de façon à être transportée par l'air comprimé vers l'extérieur à travers l'orifice 13 en un courant sensiblement compact. Les extrémités extérieures des ailettes sont si faiblement espacées de la surface interne du carter 10 que c'est à peine si de l'air peut s'échapper dans l'intervalle.
Chaque ailette est munie d'un bord en laiton 40. Le dispositf d'étanchéité précédemment décrit empêche toute fuite appréciable d'air latéralement entre les extrémités des ailettes 33.
Le diamètre du tambour 23 est légèrement inférieur à 254 mm tandis que la longueur des ailettes est légèrement supérieure à 88 mm. Ainsi, on peut voir que le diamètre du tambour est sensiblement plus grand que la longueur de l'une des ailettes 33 et, en fait, il est supérieur à deux fois et demie la longueur d'une ailette. Ce rapport entre le diamètre du tambour et la longueur des lames confère au tambour la résistance nécessaire pour l'empêcher de fléchir.
La fig. 3 montre une variante de l'appareil dans laquelle le tambour 41 est constitué par un organe tubulaire métallique 42 avec de fortes plaques d'extrémités semblables aux flasques 25 et 26, mais ayant des ailettes de forme différente. Les ailettes 43 de cette variante sont incurvées dans la direction de la rotation de sorte que lorsqu'elles passent devant l'orifice de décharge de la chambre, elles entrent dans la matière pulvérulente et l'entraînent à l'intérieur du carter avec plus de facilité.
La surface de l'orifice de sortie 13 qui est entre deux ailettes voisines, est plus petite que la section transversale du compartiment délimité par deux ailettes voisines. En outre, chacun de ces compartiments, lorsqu'il est aligné entre la sortie 13 et l'admission 12, constitue une continuation du conduit qui est relié à l'orifice de sortie 13 pendant le fonctionnement.
L'on peut fabriquer à peu de frais et d'un façon simple l'appareil faisant l'objet de l'invention. De plus, cet appareil, du fait de sa construction particulière, ne tend pas à faire fléchir l'arbre 21 mais au contraire assure une rotation du tambour 23 autour de l'axe longitudinal de l'arbre 21 sans écart sensible. En d'autres termes, on peut introduire les pressions mentionnées dans l'orifice d'admission d'air 12 sans affecter la rotation du tambour 23 autour de l'axe longitudinal de l'arbre 21. Les flasques 25 et 26 placés à l'extrémité du cylindre 24 et adjacents aux extrémités du carter 10 empêchent les pressions relativement élevées d'avoir un effet nuisible sur l'organe en rotation à l'intérieur du carter, qui entre en contact avec la matière pulvérulente et qui l'amène dans la position désirée pour qu'elle soit fluidifiée et transportée.
En fonctionnement, le tambour 23 et les ailettes 33 sont entraînés en rotation avec l'arbre 21 par un mécanisme à vitesse variable. Lorsque les ailettes passent devant l'orifice 6, elles entraînent la matière pulvérulente et les compartiments se remplissent de matière. Lorsqu'elles continuent à tourner, elles passent devant l'orifice d'admission d'air et l'air comprimé qui entre se précipite dans le compartiment formé entre les ailettes adjacentes. La matière pulvérulente qui s'y trouve est fluidifiée par cet air et s'écoule vers et à travers l'orifice de sortie 13 en un courant sensiblement compact.
Pour le transport par fluidification, on tourne le tambour 23 à une vitesse en rapport avec la quantité d'air admise par l'orifice 12 de façon que le volume de matière pulvérulente transportée par l'orifice 13 soit suffisant pour former un courant fluidifié de matière pulvérulente s'écoulant par l'orifice 13, dans lequel le rapport en poids de l'air à la matière pulvérulente est d'un kg d'air pour 35-250 kg environ de matière pulvérulente. La vitesse d'écoulement de l'air et de la matière pulvérulente est d'environ 100 à 500 m par minute à l'orifice de sortie 13.
Apparatus for transporting powdery material
Most industries in which powdery materials are processed, and in particular flour mills, require simple, inexpensive and efficient devices to transport these materials from one place to another. For example, in order to make deliveries from a flour mill to a bakery, it is normally necessary to resort to a great expenditure of labor and equipment, and one is obliged to transport the flour a relatively large distance either. in a horizontal direction, either in a vertical direction, or both, to put the flour in the bakery's temporary storage hopper. Numerous methods and different types of apparatus have already been proposed for the transport of these pulverulent materials.
Most of these have carried out the transport of these materials by pneumatic methods. In pneumatic transport, the pressures used are normally less than 0.07 kg per cm2 and each kilogram of pulverulent material displaced requires 1 to 3 kg of air to achieve this displacement, the air acting as the transport medium and displacing matter with it as a result of its own movement. The air in pneumatic conveying installations circulates at around 600 to 1700 m per minute. Due to the relative importance of the volume of air used for the transport of such powdery materials by pneumatic means, it is necessary to filter the air if one is to transport a product such as flour and collect it at a remote location.
Therefore, the cost of such transport is significantly increased. In addition, the density of the material transported by such a process is necessarily very low. The duct must be relatively large, the air speed must be relatively high and the power required for carrying out the transport is relatively large. Therefore, the overall efficiency of such a transport facility is low.
The present invention relates to an apparatus for the transport of pulverulent material which comprises a cylindrical drum, a cylindrical casing surrounding said drum, a series of fins spaced circumferentially and fixed to said drum so as to rotate with it inside the casing. , the outer ends of said fins being closely spaced from the inner surface of said housing, and a sealing device preventing the escape of air to the outside of the housing at each of its ends, said housing having an intake port of material communicating with a source of powdery material for admitting this material into the housing and between the fins to be carried by them when the fins pass past the inlet orifice.
The object of the present invention is to allow the transport of pulverulent materials in an economical, simple and efficient manner and with flow rates which can reach values hitherto unknown in vertical or horizontal transport installations.
The apparatus forming the subject of the invention is characterized in that said casing comprises an air intake orifice at one of its ends for admitting air under pressure inside the casing and between the fins, said casing also having an outlet at the opposite end of the casing to allow the powder material to be discharged therefrom, the area of said outlet port which is between any two neighboring fins being smaller than the cross section of the compartment delimited by two neighboring fins.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the apparatus forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a vertical section of a first embodiment of the apparatus.
Fig. 2 is a vertical section taken substantially along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a partial section of a variant of the apparatus of FIG. 1.
The apparatus A shown in FIGS. 1 and 2 is connected to a chamber or hopper indicated generally at 5, intended to contain the pulverulent material and comprising an orifice 6 at its upper part.
One can use, to bring the pulverulent material to the orifice 6 of the chamber, an air register 7 which has a false bottom forming a rib through which air under pressure is made to rise. Instead of the air register 7, any other means such as a bucket or vibration conveyor can be used to bring the material to the port 6, since the compressed air has left the material anyway. as it passes through the orifice.
Apparatus A is rigidly connected to chamber 5 by means of brackets 8 and fixing bolts 9.
It comprises a casing 10 which is of a generally cylindrical shape and comprises at its upper part a material inlet 11 intended to receive the pulverulent material coming from the chamber 5 through its orifice 6. This cylindrical casing 10 has an orifice of air intake 12 and an outlet port 13 whose area is smaller than that of the intake port. The air intake port 12 is intended to be connected to a source of compressed air (not shown) which can provide a pressure of 0.14 to 3.5 kg per cm 2.
Normally a pressure between 1.05 and 1.4 kg per cm2 will suffice. Where appropriate, pressures of between 0.35 and 2.1 kg per cm 2 can be used, a slight increase in pressure being necessary if the diameter of the duct is reduced, since the friction is increased. However, the need for such an increase in pressure is not felt, except when using very small diameter conduits. The outlet 13 is intended to be connected to a transport conduit (not shown) which serves to direct the material to the desired location.
As seen in fig. 2, the housing 10 comprises a tubular metal member 14 whose axis is disposed horizontally and which comprises a pair of metal rings 15 and 16 fixed on its ends and extending inwardly radially from it. On the metal rings 15 and 16 are welded several brackets 17 and 18 which extend outwards and which, in turn, support a pair of support or mounting plates 19, 20.
In the support plates 19 and 20 rotates a shaft 21 which passes through these plates and which is intended to be connected at 22 to a variable speed drive mechanism (not shown).
Inside the casing 10 and on the shaft 21 is fixed a drum 23 intended to rotate with said shaft. Mainly in fig. 1, we see that this drum is composed of a metal cylinder 24 and two flanges 25 and 26 mounted on the shaft and integral with the latter to rotate with it and carry the cylinder 24. These flanges 25 and 26 are welded or keyed on the shaft 21. A sealing device S, to prevent air from escaping outside the casing 10 at each of its ends, comprises a metal ring 27 of L-section and inclined at its inner end, as indicated at 28. Several sealing segments 29 are provided between the drum 23 and a clamping ring 30 welded to the brackets 21 and to the rings 15 and 16.
A screw 31 passes through the metal ring 30 to tighten it and compress the sealing rings 29 to prevent air from passing between the ring 16 and the cylinder 24. A bronze packing 32 is also provided to resist pressure. friction. The sealing device S is provided at each of the ends of the housing so as to prevent air from escaping from each end.
More particularly in FIG. 2, it can be seen that the outlet port 13 is elongated and in the shape of an arc of a circle, the inlet 12 having a similar shape, The locations of the inlet and outlet ports are on the outside of the cylindrical surface of the drum 23 and inside the casing 10, so that the compressed air is entrained between this drum and the inner surface of the casing. The inlet 12 and outlet 13 are located opposite each other, so that the compressed air stream tends to pass directly through the housing 10 at its lower part and longitudinally with respect to it. .
On the cylindrical surface of the drum 23 and extending radially outwards are mounted several fins 33 spaced circumferentially and fixed to the drum 23 so as to rotate with it inside the casing 10. These fins 33 extend along of the drum so that by rotating with it they come into contact with the pulverulent material which descends through the orifice 6 and in their rotation entrain the material to a position just in front of the inlet orifice 12 where it is subjected to the action of the compressed air jet and is fluidized and set in motion so as to be transported by the compressed air to the outside through the orifice 13 in a substantially compact stream. The outer ends of the fins are so closely spaced from the inner surface of housing 10 that hardly any air can escape in the meantime.
Each fin is provided with a brass edge 40. The sealing device described above prevents any appreciable leakage of air laterally between the ends of the fins 33.
The diameter of the drum 23 is slightly less than 254 mm while the length of the fins is slightly more than 88 mm. Thus, it can be seen that the diameter of the drum is significantly greater than the length of one of the fins 33 and, in fact, is greater than two and a half times the length of a fin. This ratio of the diameter of the drum to the length of the blades gives the drum the strength necessary to prevent it from flexing.
Fig. 3 shows a variant of the apparatus in which the drum 41 consists of a metal tubular member 42 with strong end plates similar to the flanges 25 and 26, but having fins of different shape. The fins 43 of this variant are curved in the direction of rotation so that as they pass past the discharge port of the chamber, they enter the powdery material and drive it inside the housing with more than ease.
The area of the outlet orifice 13 which is between two neighboring fins is smaller than the cross section of the compartment delimited by two neighboring fins. Further, each of these compartments, when aligned between outlet 13 and inlet 12, constitutes a continuation of the conduit which is connected to outlet 13 during operation.
The apparatus forming the subject of the invention can be manufactured inexpensively and in a simple manner. In addition, this device, due to its particular construction, does not tend to bend the shaft 21 but on the contrary ensures a rotation of the drum 23 around the longitudinal axis of the shaft 21 without appreciable deviation. In other words, the mentioned pressures can be introduced into the air intake port 12 without affecting the rotation of the drum 23 around the longitudinal axis of the shaft 21. The flanges 25 and 26 placed at the end of cylinder 24 and adjacent to the ends of housing 10 prevent the relatively high pressures from having a deleterious effect on the rotating member within the housing which contacts the powder material and brings it into. the desired position so that it is fluidized and transported.
In operation, the drum 23 and the fins 33 are rotated with the shaft 21 by a variable speed mechanism. When the fins pass in front of the orifice 6, they entrain the pulverulent material and the compartments fill with material. As they continue to rotate, they pass in front of the air intake port and the compressed air which enters rushes into the compartment formed between the adjacent fins. The powdery material therein is fluidized by this air and flows to and through the outlet 13 in a substantially compact stream.
For transport by fluidization, the drum 23 is rotated at a speed commensurate with the quantity of air admitted through the orifice 12 so that the volume of pulverulent material transported by the orifice 13 is sufficient to form a fluidized stream of powdery material flowing through port 13, wherein the weight ratio of air to powdery material is one kg of air per about 35-250 kg of powdery material. The air and powdery material flow velocity is about 100 to 500 m per minute at the outlet 13.