Procédé continu pour densifier une poudre et dispositif pour sa mise en oeuvre
L'objet de la présente invention concerne un procédé continu pour densifier une poudre, caractérisé par le fait que l'on crée une dépression le long d'une surface filtrante, perméable aux gaz, cylindrique et immobile, et qu'un moyen de transport rotatif déplace la poudre le long de ladite paroi.
De nombreuses industries utilisent des produits se présentant à un certain stade de leur fabrication ou de leur utilisation, sous forme de poudres très fines. On peut citer en particulier les charges et les pigments utilisés dans l'industrie du caoutchouc, des encres, des colorants, des cosmétiques, des vernis, des pesticides. D'autres industries, telles que l'industrie alimentaire ou les cimenteries, ont également à manipuler de telles poudres.
Or, ces poudres, par suite du très faible diamètre des particules qui les composent, emmagasinent beaucoup d'air, ce qui leur confère une densité très faible et un volume apparent très important.
L'utilisation de ces poudres sous leur forme normale aérée, présente un certain nombre d'inconvénients, tant techniques qu'économiques. En particulier les frais d'emballage, de transport, de stockage, sont élevés du fait du volume important occupé par une matière peu dense.
Outre ces inconvénients sur le plan économique, les poudres aérées en présentent aussi du point de vue technique pour leur utilisation ultérieure. C'est ainsi que, du fait de leur fluidité, elles sont difficiles à empaqueter, de plus elles se prêtent mal à la granulation; enfin, si on désire homogénéiser une telle poudre dans un milieu liquide en vue de l'obtention d'une pâte, il y a formation de mousses abondantes dues à la présence d'une quantité importante d'air occlus.
Toutes ces raisons confèrent au problème de la densification des poudres une importance capitale pour les utilisateurs.
Cette question est d'ailleurs étudiée depuis longtemps et un certain nombre d'appareillages propres à assurer cette désaération ont été décrits dans la littérature.
Le problème est de faire sortir l'air du milieu poudreux dans lequel il est inclus.
En général, une densification efficace n'est obtenue que si l'on utilise une dépression atmosphérique pour réaliser une précondensation ainsi que l'élimination des gaz occlus - et ensuite une pression mécanique pour la condensation proprement dite.
On connaît un procédé pour accroître la densité de matières poudreuses par réduction de leur volume par l'emploi de dépression atmosphérique et de pression mécanique, à l'aide de surfaces filtrantes rotatives perméables aux gaz. La totalité de la surface filtrante rotative qui ne sert pas à la condensation mécanique ou qui n'est pas couverte de matière mécaniquement condensée est déplacée à travers la matière à condenser. De cette façon la matière condensée est transportée vers la zone de condensation mécanique, acheminée par l'espace ou ligne de pinçage entre deux cylindres de pression et c'est là que se produit la condensation finale.
On a déjà proposé de réaliser de tels dispositifs avec deux cylindres au lieu de quatre et, ainsi, de combiner sur les cylindres l'action de la dépression et celle de la pression mécanique. Dans tous ces appareillages, on s'est efforcé de réduire à un minimum les espaces morts, c'est-à-dire les espaces existant entre les cylindres et le coffrage entourant ceux-ci, afin de réduire sensiblement la dépense d'énergie nécessaire à la production.
Le rendement est donné par le nombre de rotations des cylindres, de l'espace entre les cylindres et de la production du vide.
On connaît à cet effet des dispositifs à vis sans fin de pressage, accouplées à un dispositif de succion. La dépression utilisée ne joue pas un rôle principal, car le résultat dépend de la pression mécanique de la vis sans fin.
Tous les appareils connus permettent indiscutablement d'obtenir une densification correcte des poudres.
Ils présentent cependant des inconvénients et des faiblesses inhérents à leur conception.
Une faiblesse réside dans une utilisation imparfaite de la dépression. En effet, dans de nombreux modèles d'appareils à désaérer, la poudre ne reste en contact avec le cylindre que sur une portion de sa paroi, alors que la dépression est faite sur l'ensemble de cette paroi, d'où perte d'énergie; de plus, la mise en dépression d'un ensemble mécanique tournant, pose des problèmes d'étanchéité délicats et des risques de fuite importants.
D'autre part, dans tous les appareils de densification connus, il existe un espace mort entre le cylindre et le bâti, dans lequel la poudre s'accumule sans être vraiment bien désaérée. Par contre, il se forme sur la surface même du cylindre une couche désaérée adhérant fortement et dont le renouvellement ne s'effectue que très mal puisqu'il n'existe pas de moyen de brassage à l'intérieur de l'appareil.
Les procédés connus ont bien d'autres inconvénients.
Il est apparu que la condensation du matériau n'est pas parfaite, car il y a tendance à se former des flocons ou des comprimés, ce qui est tout à fait désavantageux pour une dissolution ultérieure de cette matière.
Si la quantité du matériau à condenser est plus grande, les cylindres rotatifs doivent être dimensionnés en conséquence, si l'espace existant entre les cylindres est fixé d'avance. Pour travailler rationnellement, il faut de cette façon plusieurs appareillages d'une dimension différente.
Si la rotation des cylindres est plus grande, I'effet de la dépression sur la matière est plus petite, ce qui est désavantageux au point de vue compression finale.
Un autre inconvénient des appareils à densifier connus réside dans leur encombrement souvent important qui rend difficile leur installation dans un circuit existant.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 donne une vue de face du dispositif travaillant en position horizontale;
la fig. 2 est une coupe transversale selon la ligne
A-A de la fig. 1.
On dispose d'un cylindre constitué par deux parois concentriques 2, 4 et aussi largement perforées que possible, séparées par une surface filtrante 3 également cylindrique, non rotative, perméable aux gaz, mais retenant la matière poudreuse. L'ensemble de ce cylindre est luimême placé dans un cylindre 5 plein, concentrique, relié à une pompe à vide par l'orifice 6 permettant de faire la dépression dans l'espace annulaire 7. Dans le cylindre 4 tourne une vis sans fin 1 reliée à un organe moteur 8. Le cylindre 5 est muni à son entrée d'une trémie d'alimentation 9 et à sa sortie d'un orifice de départ 10 pour la poudre désaérée et condensée, qui sont reliés avec le cylindre concentrique 5.
L'herméticité partielle du cylindre est assurée du côté de l'orifice de sortie 10 par les bourrelets 1 1 qui se forment entre la vis transporteuse 1 et le cylindre intérieur 4.
Après avoir mis le cylindre 5 sous une certaine dépression et après la mise en marche de la vis sans fin 1, la matière poudreuse à condenser est continuellement introduite par la trémie d'alimentation 9.
Pendant le transport de la poudre à densifier, elle est soumise à une certaine dépression qui atteint son maximum vers le milieu du cylindre 4 et qui diminue partiellement du côté de l'orifice de sortie 10. Ces conditions sont très importantes pour pouvoir réaliser une densification de la poudre.
Sous l'influence de la dépression à l'intérieur du cylindre 4, la matière poudreuse est désaérée et, fait intéressant, augmente visiblement de volume.
Par l'orifice de départ 10 il y a un courant d'air atmosphérique qui se dirige vers l'intérieur du cylindre 4 et qui provoque une zone de dépression moins forte qu'au milieu dudit cylindre 4.
La poudre brassée et désaérée est transportée vers l'orifice de départ 10 et y forme des bourrelets 11. La surface filtrante est également couverte d'une couche de poudre, ce qui assure, d'une part, une certaine herméticité du cylindre 4 et ce qui maintient, d'autre part, la dépression à l'intérieur des cylindres 4 et 5.
Au moment où la matière désaérée s'approche de l'orifice de départ 10, elle entre dans une zone de pression atmosphérique et sous l'influence de cette pression atmosphérique il y a condensation de la matière désaérée de façon que la réduction en volume est effectuée, sans qu'il y ait une compression mécanique, soit par des cylindres rotatifs, soit par d'autres moyens mécaniques coûteux.
Les exemples ci-dessous donnent des résultats de condensation obtenus par le procédé décrit avec différentes poudres d'utilisation courante dans le domaine des produits antiparasitaires agricoles.
Le degré de densification AD o/o est calculé par la formule suivante:
EMI2.1
d1 étant la densité initiale de la poudre, tandis que df indique la densité de la poudre après densification.
Exemples:
Rotations
Produits de la vis en tours/minute Dépression en torr AD o/o
Ortho-Phaltan 10 320 66,3
15,5 320 65,5
21 300 66,6
21 420 67,5
21 450 61,5
21 500 68,4
21 520 70,0
Rotations
Produits de la vis en tours/minute Dépression en torr AD 0/o M-Spécial 21 200 48,0
21 300 53,0
21 500 55,0
70 110 33,4
70 145 49,6
70 190 54,3
80 200 53,2
200 200 39,6 Cuprofix 21 300 59,7
21 400 61,5
21 500 61,0
Les valeurs figurant dans ce tableau ne sont données qu'à titre indicatif,
la vitesse de rotation de la vis sans fin et l'intensité du vide pouvant varier dans de très larges limites en fonction de la densification et du débit désiré.
Ces résultats montrent qu'il existe une relation entre la dépression et la vitesse de rotation de la vis sans fin de transport. Plus la vitesse de rotation est petite et plus la dépression est grande, plus grande est la densification de la matière poudreuse.
C'est avec une faible vitesse de rotation de la vis sans fin et une dépression moyenne, que la réduction de volume d'une matière poudreuse est maximale.
Les avantages de ce procédé et les qualités de l'appareil sont les suivants: - prix de revient très faible; - utilisation optimale du vide; - désaération uniforme de la poudre par suite du bras
sage continu qu'exerce sur elle l'action de la vis sans
fin; grande facilité de pose de ce dispositif dans une ins
tallation déjà existante, puisque toute canalisation
peut être remplacée par un tel moyen de désaéra
tion; - possibilité d'utilisation de ce dispositif comme appa
reil à conditionner. Il suffit pour cela d'installer sous
l'orifice de sortie le récipient destiné à recevoir le
produit désaéré.
En particulier, I'appareil peut être couplé avec un dispositif automatique de dosage, soit volumétrique, soit pondéral, stoppant à la fois le moteur 8 et le vide, pendant le temps nécessaire au remplacement du récipient plein par un autre récipient vide à remplir.
La position du moyen rotatif de transport étant sans influence sur la densification, il est possible de placer le moyen transporteur en position verticale.
REVENDICATION I
Procédé continu pour densifier une poudre, caractérisé par le fait que l'on crée une dépression le long d'une surface filtrante, perméable aux gaz, cylindrique et immobile, et qu'un moyen de transport rotatif déplace la poudre le long de ladite paroi.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait que la dépression dans un cylindre (2, 4) est maintenue par la formation de bourrelets (11) à l'orifice de départ (10) d'une part et, d'autre part, la formation d'une couche poudreuse à la surface filtrante intérieure (3).
2. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que la dépression mlm- male est de 100 torr et la maximale de 500 torr et que la vitesse de la rotation du moyen de transport est au minimum de 10 et au maximum de 200 tours à la minute.
3. Procédé selon la revendication I et les sousrevendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la dépression maintenue dans ledit cylindre (2, 4) est plus petite que celle dans un cylindre concentrique (5).
REVENDICATION II
Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I et les sous-revendications 1 à 3, composé d'un moyen de transport rotatif réglable (1), qui tourne dans un premier cylindre constitué par deux parois concentriques (2, 4) et largement perforées, séparées par une surface filtrante également cylindrique (3), perméable aux gaz, le tout placé dans un second cylindre plein (5), concentrique, relié à une pompe à vide, caractérisé par le fait que la longueur du moyen de transport rotatif (1) dépasse largement l'orifice de sortie (10) et que l'espace entre ledit premier cylindre (2, 4) et le moyen de transport rotatif (1) est au maximum de 4 0/o du diamètre du moyen de transport rotatif.
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Continuous process for densifying a powder and device for its implementation
The object of the present invention relates to a continuous process for densifying a powder, characterized in that a vacuum is created along a filtering surface, permeable to gases, cylindrical and immobile, and that a means of transport rotary moves the powder along said wall.
Many industries use products which are at a certain stage of their manufacture or use, in the form of very fine powders. Mention may in particular be made of fillers and pigments used in the rubber industry, inks, dyes, cosmetics, varnishes and pesticides. Other industries, such as the food industry or cement factories, also have to handle such powders.
However, these powders, as a result of the very small diameter of the particles which compose them, store a lot of air, which gives them a very low density and a very large apparent volume.
The use of these powders in their normal aerated form presents a certain number of drawbacks, both technical and economic. In particular, the costs of packaging, transport and storage are high due to the large volume occupied by a low density material.
In addition to these disadvantages from an economic point of view, aerated powders also have them from a technical point of view for their subsequent use. Thus, because of their fluidity, they are difficult to package, moreover they are poorly suited to granulation; finally, if it is desired to homogenize such a powder in a liquid medium with a view to obtaining a paste, there is formation of abundant foams due to the presence of a large amount of occluded air.
All these reasons make the problem of powder densification of paramount importance to users.
This question has, moreover, been studied for a long time and a certain number of devices suitable for ensuring this deaeration have been described in the literature.
The problem is to get the air out of the powdery medium in which it is included.
In general, effective densification is only obtained if one uses atmospheric depression to achieve precondensation as well as the removal of the entrained gases - and then mechanical pressure for the actual condensation.
A method is known for increasing the density of powdery materials by reducing their volume by the use of atmospheric depression and mechanical pressure, with the aid of rotating filter surfaces permeable to gases. All of the rotating filter surface which is not used for mechanical condensation or which is not covered with mechanically condensed material is moved through the material to be condensed. In this way the condensed matter is transported to the mechanical condensation zone, conveyed through the space or clamping line between two pressure cylinders and this is where the final condensation occurs.
It has already been proposed to produce such devices with two cylinders instead of four and, thus, to combine the action of the vacuum and that of the mechanical pressure on the cylinders. In all these devices, an attempt has been made to reduce to a minimum the dead spaces, that is to say the spaces existing between the cylinders and the formwork surrounding them, in order to significantly reduce the expenditure of energy required. to production.
The efficiency is given by the number of rotations of the cylinders, the space between the cylinders and the production of the vacuum.
For this purpose, devices with worm pressing screws are known, coupled to a suction device. The vacuum used does not play a main role, because the result depends on the mechanical pressure of the worm.
All the known devices indisputably make it possible to obtain correct densification of the powders.
However, they have drawbacks and weaknesses inherent in their design.
One weakness is in imperfect use of depression. In fact, in many models of deaerating devices, the powder only remains in contact with the cylinder on a portion of its wall, while the depression is made on the whole of this wall, hence loss of energy; moreover, the depressurization of a rotating mechanical assembly poses delicate sealing problems and significant risks of leakage.
On the other hand, in all known densification devices, there is a dead space between the cylinder and the frame, in which the powder accumulates without being really well deaerated. On the other hand, a deaerated layer is formed on the very surface of the cylinder which adheres strongly and whose renewal is carried out very poorly since there is no mixing means inside the device.
The known methods have many other drawbacks.
It appeared that the condensation of the material is not perfect, because there is a tendency to form flakes or tablets, which is quite disadvantageous for a subsequent dissolution of this material.
If the amount of material to be condensed is larger, the rotating cylinders should be sized accordingly, if the space between the cylinders is fixed in advance. To work rationally, several devices of different dimensions are needed in this way.
If the rotation of the rolls is greater, the effect of the vacuum on the material is smaller, which is disadvantageous from a final compression point of view.
Another drawback of known densifying devices lies in their often large size, which makes it difficult to install them in an existing circuit.
The appended drawing illustrates, by way of example, one embodiment of the device for implementing the method according to the invention.
Fig. 1 gives a front view of the device working in a horizontal position;
fig. 2 is a cross section along the line
A-A of fig. 1.
There is a cylinder formed by two concentric walls 2, 4 and as widely perforated as possible, separated by a filtering surface 3 which is also cylindrical, non-rotating, permeable to gases, but retaining the powdery material. The whole of this cylinder is itself placed in a full, concentric cylinder 5, connected to a vacuum pump by the orifice 6 making it possible to create a vacuum in the annular space 7. In the cylinder 4 turns a worm 1 connected to a motor unit 8. The cylinder 5 is provided at its inlet with a feed hopper 9 and at its outlet with a starting orifice 10 for the deaerated and condensed powder, which are connected with the concentric cylinder 5.
The partial airtightness of the cylinder is ensured on the side of the outlet opening 10 by the beads 11 which are formed between the conveyor screw 1 and the inner cylinder 4.
After placing the cylinder 5 under a certain vacuum and after switching on the worm 1, the powdery material to be condensed is continuously introduced through the feed hopper 9.
During the transport of the powder to be densified, it is subjected to a certain depression which reaches its maximum towards the middle of the cylinder 4 and which partially decreases on the side of the outlet orifice 10. These conditions are very important in order to be able to achieve densification. powder.
Under the influence of the vacuum inside the cylinder 4, the powdery material is deaerated and, interestingly, visibly increases in volume.
Through the starting orifice 10 there is a current of atmospheric air which flows towards the interior of the cylinder 4 and which causes a less strong depression zone than in the middle of said cylinder 4.
The stirred and deaerated powder is transported to the starting orifice 10 and forms therein beads 11. The filtering surface is also covered with a layer of powder, which ensures, on the one hand, a certain hermeticity of the cylinder 4 and which maintains, on the other hand, the depression inside cylinders 4 and 5.
As the deaerated material approaches the outlet 10, it enters a zone of atmospheric pressure and under the influence of this atmospheric pressure there is condensation of the deaerated material so that the reduction in volume is carried out, without there being any mechanical compression, either by rotating cylinders or by other expensive mechanical means.
The examples below give condensation results obtained by the process described with various powders commonly used in the field of agricultural pest control products.
The degree of densification AD o / o is calculated by the following formula:
EMI2.1
d1 being the initial density of the powder, while df indicates the density of the powder after densification.
Examples:
Rotations
Screw products in revolutions / minute Vacuum in torr AD o / o
Ortho-Phaltan 10,320 66.3
15.5 320 65.5
21 300 66.6
21,420 67.5
21 450 61.5
21,500 68.4
21,520 70.0
Rotations
Screw products in revolutions / minute Vacuum in torr AD 0 / o M-Special 21 200 48.0
21,300 53.0
21,500 55.0
70 110 33.4
70 145 49.6
70 190 54.3
80 200 53.2
200 200 39.6 Cuprofix 21 300 59.7
21,400 61.5
21,500 61.0
The values in this table are only indicative,
the speed of rotation of the endless screw and the intensity of the vacuum can vary within very wide limits depending on the densification and the desired flow rate.
These results show that there is a relationship between the vacuum and the speed of rotation of the conveying screw. The lower the speed of rotation and the greater the depression, the greater the densification of the powdery material.
It is with a low speed of rotation of the endless screw and an average depression, that the reduction in volume of a powdery material is maximum.
The advantages of this process and the qualities of the apparatus are as follows: very low cost price; - optimal use of vacuum; - uniform deaeration of the powder as a result of the arm
continuous action exerted on it by the screw without
end; great ease of fitting this device in an ins
existing facility, since any pipeline
can be replaced by such a means of deaeration
tion; - possibility of using this device as an app
reil to condition. You just have to install under
the outlet orifice the receptacle intended to receive the
deaerated product.
In particular, the apparatus can be coupled with an automatic metering device, either volumetric or by weight, stopping both the motor 8 and the vacuum, for the time required to replace the full container with another empty container to be filled.
The position of the rotary transport means having no influence on the densification, it is possible to place the conveyor means in a vertical position.
CLAIM I
Continuous process for densifying a powder, characterized in that a vacuum is created along a filtering surface, permeable to gases, cylindrical and immobile, and that a rotary transport means moves the powder along said wall .
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim I, characterized in that the vacuum in a cylinder (2, 4) is maintained by the formation of beads (11) at the starting orifice (10) on the one hand and, of on the other hand, the formation of a powdery layer on the inner filtering surface (3).
2. Method according to claim I and sub-claim 1, characterized in that the mlm- male depression is 100 torr and the maximum is 500 torr and that the speed of rotation of the transport means is at least 10. and a maximum of 200 revolutions per minute.
3. Method according to claim I and subclaims 1 and 2, characterized in that the depression maintained in said cylinder (2, 4) is smaller than that in a concentric cylinder (5).
CLAIM II
Device for carrying out the method according to claim I and sub-claims 1 to 3, composed of an adjustable rotary transport means (1), which rotates in a first cylinder formed by two concentric walls (2, 4) and largely perforated, separated by a filtering surface also cylindrical (3), permeable to gases, the whole placed in a second solid cylinder (5), concentric, connected to a vacuum pump, characterized by the fact that the length of the means of rotary transport (1) largely exceeds the outlet (10) and that the space between said first cylinder (2, 4) and the rotary transport means (1) is at most 40 / o of the diameter of the means rotary transport.
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