L'appareil faisant l'objet du présent brevet est un distribu
teur de particules dont la caractéristique essentielle est de
pouvoir régler, stabiliser et reproduire le débit de fonctionnement.
Distribuer des particules consiste: - soit à les répartir en agrégats de poids ou de volume constants, par exemple lorsqu'il s'agit de conditionner et d'emballe@ des matières pulvérulentes les plus diverses (farine, thé, lessives, etc...) - soit à alimenter, sous débit volumique ou pondéral constant, des appareils utilisant des matières pulvérulentes par périodes continues.
Par ailleurs, le problème de la distribution de particules a reçu, jusqu'à présent, des solutions particulières fonction de la nature même de celles-ci (granulométrie et composition).
Nous en tenant à la terminologie en usage en métallurgie (dictionnaire Bader et Théret) nous noterons, à l'égard de la granulométrie: - poudres extra fines: celles dont les dimensions sont inférieures au micron (Mu); - poussières: celles dont les dimensions vont de 1 à 100 Mu; - poudres métalliques: celles dont les dimensions vont de 100 à 200 Mu; - et granules: celles de dimensions supérieures et distinguerons, quant à leur nature, les poudres magnétiques des poudres non magnétiques.
Les appareils distributeurs de pourdre de granulométries et de natures diverses sont destinés à alimenter - directement in situ ou par l'intermédiaire d'un véhicule mécanique (courroie, chaîne à godets ...) ou d'un fluide (courant liquide ou gazeux) des appareils utilisateurs tels que pistolets de sablage, mélangeurs, torches de rechargement ou plasma, etc...
Dans tous les cas, la possibilité d'obtenir un débit volumique donné, de le stabiliser et de le reproduire ultérieurement est du plus haut intérêt.
- On connaît déjà des distributeurs destinés à ces usages; cependant, en-dehors de ceux, de conception plus élaborée, apportant des solutions spécifiques à des particules de nature particulière; poudres extra-fines (brevet belge 732 568) ou magnétiques; la plupart d'entre eux - utilisables avec des poudres non magnétiques de granulométries variables - sont du type à secoursses ou à vibreur (brevets US 2 533 331, 2 947 846, 2 549 033 - anglais 1 130 537 etc...); le surplus utilisant des roues à encoches (brevet français 1 425 627) ou des balais de projection (brevet français 2 048 902).
Aucun d'entre eux ne répond, de façon simple et satisfaisante, aux exigences, souvant impératives de reproductibilité, de constance du débit et d'homogénéité du mélange débité lorsque la gamme granulométrique des particules à utiliser est relativement étendue; tous les appareils à vibreur ont tendance à redistribuer les poudres par densité au soin des mélanges, et ceux à godets ou à balais ne sont guère réglables que par tout ou rien .
L'appareil selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients; ses éléments constitutifs: réservoir à poudres à base tronconique, plateau rotatif et raclette fixe de balayage des poudres disposées sur le plateau; dont l'assemblage comporte des paramètres - hauteur libre entre l'orifice inférieur du cône tronqué et le plateau, angle d'inclinaison de la raclette sur les directions radiales du plateau et vitesse de rotation de celui-ci - permettant de régler, stabilisier et reproduire son débit.
Nous décrivons ci-après une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention.
fig. 1; coupe en élévation d'un distributeur selon l'invention;
fig. 2: perspective agrandie de l'orifice du cône doseur;
fig. 3 vue verticale du plan du plateau avec traces de poudre et de la raclette;
fig. 4: coupe dans réservoir à chicanes;
fig. 5: coupe dans réservoir à grande capacité avec hotte de
chargement
La fig. 1 schématise la conception d'ensemble de l'appareil distributeur: (1) est le réservoir cylindrique à base tronconique (2), (3) le plateau tournant, (4) la raclette et (5) la trémie d'écoulement.
- Le réservoir cylindrique est muni d'un couvercle étanche (6) fixé au bâti (7), par des tirants boulonnés (8) et coiffé d'un bouchon (9) de chargement également étanche (6) fixé au bâti (7), par des tirants boulonnés (8) et coiffé d'un bouchon (9) de chargement également étanche.
Un reniflard (10) équilibre la pression de l'air entre la chambre inférieure (11) sous le cône doseur (2) et la partie supérieure du réservoir au-dessus du niveau des poudres (18).
Le cône doseur (2) est fixé sur la bâti ou le réservoir et est muni d'un dispositif (12) permettant de régler la hauteur libre h de son orifice par rapport au plateau (3) (voir détails à la fig. 2); il est tronqué de telle sorte que son orifice soit décentre par rapport à l'axe de symétrie de l'ensemble et débouche
entre cet axe et le bord du plateau (voir aussi fig. 3). Cet orifice débouche perpendiculairement au plateau, tel un tunnel borgne afin de délimiter les rives du talus de poudre et d'assurer, quel que soit l'angle naturel de ce talus, un volume constant.
Le plateau tournant (3) est mis en rotation, dans le sens de la flèche par un mécanisme extérieur à l'appareil et comportant moteur électrique, embrayage réglage de vitesse.
La raclette (4) fixée par un dispositif (13) au réservoir ou à l'une des trémies, recoupe les directions radiales de façon à évacuer la poudre en filets (14) vers la trémie d'écoulement (5).
La fig. 2 montre, en fausse perspective, une coupe du détail de l'orifice (15) du tronc de cône doseur débouchant en bordure du plateau et déposant sur celui-ci un parallélipipède continu (16) de poudre dont la hauteur h peut être réglée en abaissant ou remontant la guillotine (17).
La fig. 3 est une vue verticale du plateau (3) sur lequelle cône doseur a déposé en A un parallélipipède de poudre. Le plateau étant mis en rotation, dans le sens de la flèche, la poudre est entraînée et parcourt la couronne (c) du plateau jusqu'à venir buter sur la raclette (4) avec une force tangentielle (f) dont la composante (p) évacue les particules vers le bord du plateau (3) et donc vers la trémie d'écoulement (5).
La composante p valant f sin a, il est clair que la poudre sera évacuée avec une force, donc une vitesse, donc un débit fonction de l'angle a et réglable lui-même par le dispositif de fixation (13).
Il apparaît clairement que les caractéristiques essentielles de l'appareil selon l'invention sont ses possibilités de régulation et de reproduction du débit de poudre par actions sur l'orientation de la raclette et la hauteur libre entre le cône et le plateau, sa valeur pouvant être réglée, dans de larges limites, grâce à l'orifice fixe délimité pour empêcher l'action de la pente naturelle du talus.
Il reste la régulation par action sur la vitesse de rotation du plateau; déjà connue en soi, cette action combine ici ses effets aux deux autres et peut éventuellement être asservie quasiment en temps réel au débit effectif de poudre contrôle par un dispositif à condensateur analogue à celui du brevet belge 777 802 dont le servo-moteur agirait sur l'axe de rotation du plateau.
L'appareil décrit ci-dessus peut servir à l'alimentation, par l'intermédiaire d'un véhicule gazeux, d'une torche plasma de projection ou de rechargement; il équipe par exemple les installations PLASMARCOS de projection dans lesquelles, alimenté en 220 V - 50 Hz - 2 A monophasé, il débite des poudres de granulométrie allant de 30 à 500 Mu (400 à 35
Mesh ASTM) avec des débits volumiques constants (à 2% près) réglables linérairement entre 50 et 1500 cm3/heure et reproductibles à 1% près.
La capacité de cet équipement est de 2500 cm de poudres (quelques 20 kg).
Lorsque les masses de poudres à mettre en oeuvre sont beaucoup plus importantes, il faut tenir compte d'un facteur supplémentaire: la densité des poudres qui, quoique sans action sensible sur le débit volumique proprement dit grâce aux dispositifs précités, pourrait amener, dans ce cas, des perturbations (à-coups) dans le fonctionnement de l'appareil par tassement des poudres sous leur propre poids.
Il peut être remédié à cet inconvénient par des aménagements particuliers d'un réservoir tels que: - chicanes profilées en coupelles (voir fig. 4-21) en hélices, etc... ou hotte de chargement (20) de la fig. 5 réduisant la charge gravifique au niveau du cône doseur (2).
On a réalisé des hottes de ce type de 200 kg de capacité, reposant sur bâti indépendant (19).
The apparatus covered by this patent is a distributed
particle tor, the essential characteristic of which is
be able to adjust, stabilize and reproduce the operating flow.
Distributing particles consists of: - either dividing them into aggregates of constant weight or volume, for example when it comes to conditioning and packaging @ the most diverse pulverulent materials (flour, tea, detergents, etc.) .) - or to feed, at a constant volume or weight flow, devices using pulverulent materials in continuous periods.
Furthermore, the problem of the distribution of particles has so far received particular solutions depending on the very nature of the latter (particle size and composition).
By sticking to the terminology in use in metallurgy (Bader and Théret dictionary) we will note, with regard to the particle size: - extra fine powders: those whose dimensions are less than one micron (Mu); - dust: those with dimensions ranging from 1 to 100 Mu; - metallic powders: those with dimensions ranging from 100 to 200 Mu; - and granules: those of larger dimensions and distinguish, in terms of their nature, magnetic powders from non-magnetic powders.
The powder dispensing devices of various grain sizes and types are intended to supply - directly in situ or via a mechanical vehicle (belt, bucket chain, etc.) or a fluid (liquid or gas stream) user devices such as sandblasting guns, mixers, reloading or plasma torches, etc.
In all cases, the possibility of obtaining a given volume flow, of stabilizing it and reproducing it subsequently is of the greatest interest.
- Distributors intended for these uses are already known; however, apart from those, of more elaborate design, providing specific solutions to particles of a particular nature; extra-fine (Belgian patent 732 568) or magnetic powders; most of them - usable with non-magnetic powders of variable grain sizes - are of the emergency or vibrator type (US Patents 2,533,331, 2,947,846, 2,549,033 - English 1,130,537 etc ...); the remainder using notched wheels (French patent 1,425,627) or projection brushes (French patent 2,048,902).
None of them meets, in a simple and satisfactory manner, the requirements, often imperative of reproducibility, consistency of the flow rate and homogeneity of the mixture delivered when the size range of the particles to be used is relatively wide; all vibrator devices tend to redistribute the powders by density in the mixes, and those with cups or brushes are hardly adjustable except by all or nothing.
The apparatus according to the invention makes it possible to avoid these drawbacks; its constituent elements: powder tank with a frustoconical base, rotary plate and fixed scraper for sweeping the powders placed on the plate; whose assembly includes parameters - free height between the lower orifice of the truncated cone and the plate, angle of inclination of the squeegee on the radial directions of the plate and speed of rotation of the latter - making it possible to adjust, stabilize and reproduce its flow.
We describe below an embodiment of the apparatus according to the invention.
fig. 1; sectional elevation of a dispenser according to the invention;
fig. 2: enlarged perspective of the orifice of the metering cone;
fig. 3 vertical view of the plane of the tray with traces of powder and the squeegee;
fig. 4: cut in baffle tank;
fig. 5: cutting in large capacity tank with hood
loading
Fig. 1 shows schematically the overall design of the dispensing device: (1) is the cylindrical tank with a frustoconical base (2), (3) the turntable, (4) the scraper and (5) the discharge hopper.
- The cylindrical tank is fitted with a sealed cover (6) fixed to the frame (7), by bolted tie rods (8) and topped with a plug (9) also waterproof (6) fixed to the frame (7) , by bolted tie rods (8) and capped with a loading plug (9) also waterproof.
A breather (10) balances the air pressure between the lower chamber (11) under the metering cone (2) and the upper part of the reservoir above the level of the powders (18).
The metering cone (2) is fixed to the frame or the tank and is fitted with a device (12) allowing the free height h of its orifice to be adjusted in relation to the plate (3) (see details in fig. 2) ; it is truncated so that its orifice is off-center with respect to the axis of symmetry of the assembly and opens out
between this axis and the edge of the plate (see also fig. 3). This orifice opens out perpendicular to the plateau, like a blind tunnel in order to delimit the banks of the powder slope and to ensure, whatever the natural angle of this slope, a constant volume.
The turntable (3) is set in rotation, in the direction of the arrow, by a mechanism external to the device and comprising an electric motor, speed-adjusting clutch.
The scraper (4) fixed by a device (13) to the reservoir or to one of the hoppers, intersects the radial directions so as to discharge the powder in threads (14) towards the discharge hopper (5).
Fig. 2 shows, in false perspective, a section through the detail of the orifice (15) of the truncated metering cone emerging at the edge of the plate and depositing on the latter a continuous parallelepiped (16) of powder, the height h of which can be adjusted by lowering or raising the guillotine (17).
Fig. 3 is a vertical view of the plate (3) on which the dosing cone has deposited at A a parallelepiped of powder. The plate being rotated, in the direction of the arrow, the powder is driven and travels through the crown (c) of the plate until it abuts on the squeegee (4) with a tangential force (f) whose component (p ) evacuates the particles towards the edge of the plate (3) and therefore towards the discharge hopper (5).
The component p being f sin a, it is clear that the powder will be discharged with a force, therefore a speed, therefore a flow rate which is a function of the angle a and which is itself adjustable by the fixing device (13).
It clearly appears that the essential characteristics of the apparatus according to the invention are its possibilities of regulating and reproducing the powder flow by actions on the orientation of the squeegee and the free height between the cone and the plate, its value being able to be regulated, within wide limits, thanks to the fixed orifice delimited to prevent the action of the natural slope of the embankment.
There remains the regulation by action on the speed of rotation of the plate; already known per se, this action here combines its effects with the other two and can possibly be slaved almost in real time to the actual powder flow rate controlled by a capacitor device similar to that of Belgian patent 777 802 whose servomotor would act on the axis of rotation of the plate.
The apparatus described above can be used for supplying, via a gaseous vehicle, a plasma projection or recharging torch; it equips, for example, PLASMARCOS projection installations in which, supplied with 220 V - 50 Hz - 2 A single phase, it delivers powders with grain sizes ranging from 30 to 500 Mu (400 to 35
ASTM mesh) with constant volume flow rates (within 2%) linearly adjustable between 50 and 1500 cm3 / hour and reproducible to within 1%.
The capacity of this equipment is 2500 cm of powders (some 20 kg).
When the masses of powders to be used are much greater, it is necessary to take into account an additional factor: the density of the powders which, although without appreciable action on the volume flow rate itself thanks to the aforementioned devices, could lead, in this case, disturbances (jolts) in the operation of the device by packing the powders under their own weight.
This drawback can be remedied by special arrangements of a tank such as: - profiled baffles in cups (see fig. 4-21) in propellers, etc ... or loading hood (20) of fig. 5 reducing the gravity load at the level of the metering cone (2).
Hoods of this type with a capacity of 200 kg have been produced, resting on an independent frame (19).