Brevet FR2068617A1 — publié le 19710827

4204?. 2068617 La présente invention concerne un perfectionnement^ aux installations de mélange et d'entassement. Des installations de ce type sont utilisées depuis une soixantaine d'années environ dans le monde entier, le brevet des Etats-Unis d'Amérique F0 677 677 5 est un exemple des installations antérieures. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre,faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, des formes de réalisation de l'invention. 10 Sur ces dessins : la figure 1 est une vue en plan de la distribution d'une installation moderne de mélange et d'entassement ; la figure 2 est une vue en élévation de l'installation représentée sur la figure 1 ; 15 la figure 3 est une vue en plan d'une installation antérieure de mélange et d'entassement ; la figure 4 est une élévation de l'installation représentée sur la figure 3 ; la figure 5 est une coupe transversale de la figure 4 ; 20 la figure 6 représente le transporteur d'entassement ; et la figure 7 est un schéma de montage du dispositif de commande. Actuellement, l'opération de mélange et d'entassement est utilisée pour diverses applications. Dans une application, elle peut être utilisée pour donner une valeur moyenne à un minerai 25 brut extrait d'une mine, de manière à éviter la nécessité d'une exploitation sélective coûteuse et entraînant de grandes pertes de matière . Dans un autre type d'application, une installation de mélange et d'entassement peut être utilisée pour mélanger plusieurs •ingrédients selon une formulation particulière, en vue d'un trai-30 tement supplémentaire. Une telle formulation permet d'utiliser l'installation de traitement pour effectuer un traitement efficace avec un minimum d'entretien et de réglage. Cela permet également d'utiliser des installations de traitement très efficaces et, si on le désire, automatiques, ce qui permet de réduire encore les 35 frais d'exploitation. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité illustre parfaitement la théorie qui est à la base de l'opération de mélange et 70 42042 -2- 2 068617 d'entassement qui sera décrite ci-après. Les figures 3» 4 et 5, •qui sont reproduites d'après le' brevet précité, représentent -respectivement en plan , en élévation et'en coupe transversale une - installation de mélange et d'entassement. Le matériau, tel que 5 du-minerai de fer, du charbon, du ciment,' etc., est acheminé dans l'installation par un transporteur b. Les figures 3, 4 et 5 montrent schématiquement comment le matériau se déplace le long du transporteur vers le dispositif basculeur à et est déposé sur le tas ç. Le déplacement alternatif continu du dispositif basculeur a 10 assure la formation de plusieurs couches. La figure 5 montre qu'au fur et à - mesure du dépôt du matériau,il se forme un tas à peu près triangulaire. Au fur et à mesure que le tas augmente, le matériau est déposé au sommet et tombe le long de ses deux côtés. Si le tas est coupé transversalement à sa longueur, on obtient 15 un échantillon précis du matériau formant le tas. C'est-à-dire que la coupe représente une moyenne pondérée du matériau constituant le tas. Bien que 11 on ne parvienne pas habituellement à réaliser un mélange parfait à 100 il existe une installation qui tend vers ce chiffre dans des limites de tolérance admissibles 20 dans l'industrie. L'élément restant de l'installation est un dispositif qui effectue le découpage, en tranches pour obtenir le résultat désiré. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité utilise des lames en forme de soc g reliées à une chaîne pour découper continuellement la base du tas. Au fur et à mesure de l'enlève-25 ment du produit résultant, l'ensemble de la chaîne et des socs se déplace le long du tas. Le mélange résultant qui est maintenant brassé de façon que la granulométrie et l'analyse chimique soient uniformes, est transporté par un transporteur i. Une installation moderne de mélange et d'entassement est re-30, présentée sur les figures 1 et 2 qui montrent plusieurs tas 1. Le matériau brut est amené par un transporteur distributeur 2. Le matériau peut être ensuite aiguillé vers l'un des transporteurs d'entassement et d * enlèvement 3 ou 4, à partir des transporteurs distributeurs 2, 6 ou 7. Lesdi-tes figures montrent l'acheminement 35 du matériau sur le transporteur d'entassement 4. Dés transporteurs " arrière"de basculement 8 et 9 sont utilisés pour décharger le matériau à partir du transporteur 4 sur les élévateurs d'entassement 70 42042 -3- 2068617 19. Comme représenté, le transporteur 8 n'est pas en service et le transporteur 9 est utilisé en coopération avec 1*élévateur d'entassement 11. L'élévateur d'entassement peut alimenter l'un des tas ou les deux qui se trouvent directement au voisinage de 5 son trajet. Lorsque l'élévateur d'entassement 11 effectue un mouvement alternatif le long de son trajet, le matériau éjecté forme les tas 1. Dès que la hauteur du tas monte et qu'il est considéré comme pouvant être enlevé ou récupéré, le dispositif d'enlèvement 12 est mis en fonctionnement. Le dispositif 12 peut 10 être du type à roue à augets décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 069 027. Comme l'explique ce brevet, le dispositif d'enlèvement découpe continuellement le tas et entraîne le produit mélangé résultant. La figure 1 montre un transporteur d'enlèvement ou de récupération 3 transportant le mélange 15 vers un transporteur collecteur 13 en vue de son utilisation ultérieure. Comme on peut le voir, le principe de l'opération de mélange et d'entassement dépend du découpage transversal, de manière à refléter avec précision, quant à sa dimension physique et à sa 20 composition chimique, le matériau constituant tout le tas» Etant donné que ces installations ont précisément pour objet de mélanger les matériaux, on commence avec au moins deux matériaux différents à mélanger. Chaque matériau est acheminé tour à tour vers l'élévateur d'entassement et est versé sur le tas. Afin que chaque découpe 25 transversale corresponde à une coupe transversale précise du matériau de l'ensemble du tas, un réglage précis doit être effectué pour garantir que les couches ne varient pas dans le sens de la longueur. Les trois variables qui déterminent l'épaisseur des couches sont les suivantes : a) le chargement des courroies trans-30 porteuses, c'est-à-dire la densité du matériau sur le transporteur) b) la vitesse de défilement des courroies ; et c) la vitesse de transport de l'élévateur d'entassement. Le produit du chargement de la courroie et de la vitesse de défilement de la courroie est le débit massique qui, lorsqu'il est divisé par la vitesse de 35 transport de l'élévateur d'entassement, donne la densité du tas. Etant donné que la surface du tas est fixe, elle est directement proportionnelle à l'épaisseur de la couche. En fait, des tentatives 70 42042 _4_ 2068617 de réglage de oes facteurs ont été décrites dans la technique antérieure, le seul mode de réalisation de la technique antérieure était un réglage manuel à la fois de la vitesse de l'élévateur d'entassement et de celle de la courroie. Dans la présente inven-5 tion, il est décrit une installation de mélange et d'entassement qui peut faire face à des situations dans lesquelles le chargement de la courroie est variable et n'est pas réglable. En outre, la Demanderesse reconnaît que la seule condition pour effectuer le mélange est de faire en sorte que l'épaisseur des couches ne varie 10 pas le long du tas et, en fait, que les variations de l'épaisseur d'une couche à l'autre soient non seulement peu importantes mais qu'elles puissent servir à surmonter encore une autre difficulté. Cette difficulté se rapporte aux nombres non entiers des couches. Avec les installations antérieures avec lesquelles on 15 a essayé de régler l'épaisseur des couches, il était très rare d'avoir une quantité de matériau juste suffisante pour un nombre entier de couches, naturellement, à moins de l'éliminer, le matériau en excès altère l'uniformité longitudinale nécessaire pour un mélange précis, lorsqu'un tas particulier contient par exemple 20 400 couches, un nombre non entier de couches produit une variation de 0,25à1 $ ce qui, dans la plupart des cas,entre dans les limites de tolérance acceptables. Toutefois, lorsqu'on effectue un mélange en fonction d'une formulation qui peut nécessiter l'équivalent de trois couches 25 et demie, il se présente une difficulté que la technique antérieure ne permet pas de surmonter, le fait de jeter la partie non entière provoque une variation de la formulation de l'ordre de 14 #. En utilisant le matériau sous forme d'une demi-couche, il en résulte une variation de 33,5 i° dans les tranches. L'une ou l'autre des 30 variations est trop importante pour être acceptable du point de vue industriel, le dispositif de réglage de la présente invention surmonte cette difficulté en assurant l'uniformité longitudinale tout en permettant des variations de l'épaisseur entre les couches. Dans l'exemple donné plus haut, la demi-couche en excès serait 35 étalée sur tout le tas à une épaisseur correspondant à la moitié de l'épaisseur normale. On obtient ainsi la formulation correcte et un mélange correct. 70 42042 -5- 2068617 Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que le dispositif de réglage se prête à une commande à distance qui peut être automatique si on le désire. la figure 6 représente l'élévateur d'entassement 11 utilisé 5 dans la présente invention, l'élévateur 11 se déplace sur des rails 14. Une charpente classique 15 supporte les éléments sur des roues 16. De préférence, chaque roue 16 est entraînée par un moteur distinct a courant alternatif; toutefois, seul un moteur est représenté sur la figure 7 pour plus de clarté, la partie arrière 9 de l'élé-10 vateur supporte un transporteur 4 qui se dé^j^arge sur les transporteurs 19 de l'élévateur montés sur des bras/en forme de flèches, les bras 20 peuvent être soulevés ou abaissés par un système classique de câbles de traction 21,de manière à dégager le sommet du tas à mesure que sa hauteur augmente. Il convient de noter que les 15 élévateurs d'entassement classiques peuvent ne comporter qu'un seul bras qui pivote autour d'un axe vertical de manière à desservir les tas formés de part et d'autre de l'élévateur. Egalement, un élévateur automatique peut être réalisé sous la forme représentée sur les figures 3 à 5, dans lequel le matériau est simplement déchargé 20 sur le tas par un transporteur passant au-dessus du centre du tas, et dans lequel le transporteur comporte un déclencheur ou basculeur commandé pour décharger le matériau du transporteur, ledit déclencheur étant destiné à effectuer un mouvement alternatif entre les deux extrémités du tas. Ainsi, aux fins de la présente invention, 25 le type d'élévateur utilisé importe peu. Quel que soit le type «• • i d'élévateur d'entassement utilisé, la présente invention exige que le poids du matériau déchargé soit déterminé au moyen d'une balance qui est désignée par xe numéro de référence 22. Ainsi, la balance 22 est 30 représentée sur les deux flèches de l'élévateur 11 et elle est également indiquée au voisinage du point de déchargement de l'élévateur représenté sur la figure 4. Pour les installations représentées sur les figures 1, 2, 6 et 7, les balances 22 sont montées près du bord externe des flèches 20 et pèsent le matériau 35 transporté par les transporteurs 19. Etant dçhné que le bras.ou flèche 20 n'est pas toujours horizontal, une balance à gravité doit être compensée pour tout écart de l'horizontale, de manière à ob- 70 42042 -6- 2068617 tenir des lectures ou pesées précises. Pour cette raison ainsi que d'autres, la Demanderesse préfère utiliser un dispositif de pesée à rayonnement nucléaire. Les dispositifs de pesée de ce type sont disponibles dans le commerce. On pourrait utiliser celui 5 vendu par Ohmart, Inc. c£ Cincinnati, Ohio. . La figure 7 représente le dispositif de réglage >de la présente invention. Le dispositif de pesée 22 à rayonnement nucléaire comporte des têtes détectrices 32 et 33. Le courant est fourni par une source 31 et le signal provenant de la tête détectrice 33 est am-10 plifié et linéarisé par un amplificateur 23. Les têtes détectrices 32 et 33 sont positionnées de façon à pouvoir mesurer le matériau passant sur le transporteur 19. Le signal de sortie de l'amplificateur 23 est appliqué à une entrée d'un multiplicateur analogique 24. Un tachymètre 30 est relié au transporteur 19 et détecte sa 15 vitesse. Le tachymètre 30 engendre un signal électrique analogique proportionnel à la vitesse du transporteur 19. Ce signal constitue le second signal d'entrée du multiplicateur analogique 24. Le signal de sortie du multiplicateur 24 est appliqué à un potentiomètre 25. Le curseur 34 du potentiomètre 25 capte une partie déterminée 20 du signal appliqué au potentiomètre par le multiplicateur 24. Le signal capté par le curseur 34 est transmis à une entrée de l'amplificateur d'erreur 26. Un tachymètre 29 est relié mécaniquement à l'un des moteurs 28 d'entraînement de l'élévateur. Ce' tachymètre produit un signal proportionnel à la vitesse de l'élévateur 11. Le 25 signal de sortie du tachymètre 29 est appliqué à une autre entrée de l'amplificateur d'erreur 26. Ce dernier reçoit deux signaux d'entrée et son signal de sortie est proportionnel à la différence de ces signaux. La sortie de l'amplificateur d'erreur 26 est reliée à une commandé 27 à fréquence variable. Elle met le signal d'erreur 30 sous une forme convenable pour régler les moteurs 28 d'entraînement de l'élévateur d'entassement. Une forme convenable de commande 27 est disponible dans le commerce et vendue par Ramsey Controls, Inc. Mahwah, New Jersey. Bien que la figure 7 ne montre qu'un ensemble de moteurs et de roues, il est bien entendu que. l'élévateur 35 11 comporte au moins quatre roues motrices ou plus. Habituellement, chaque roue motrice coopère avec un moteur distinct de sorte que l'on utilise généralement quatre ensembles de moteurs et -de. roues, En fonctionnement, le transporteur 19 coopérant avec le transporteur arrière 9 décharge le matériau sur le tas. Le matériau 40 passe entre les têtes détectrices 32 et 33 du dispositif de pesée 22. Ledit dispositif utilise la réduction de la transaissicr. • lu BAO ORIGINAL 70 42042 -7- 2068617 rayonnement entre les têtes détectrices 32 et 33 pour indiquer la masse ou le poids du matériau. La source de courant 31 et 1*amplificateur 23 produisent un signal proportionnel à la masse ou au poids du matériau transporté par la courroie. Ce signal peut être 5 amplifié en kilos par mètre. Le multiplicateur analogique 24 multiplie ce signal par le signal correspondant à la vitesse du transporteur et provenant du tachymètre 30. Le signal de sortie du multiplicateur 24 est un signal proportionnel au débit massique qui peut être exprimé en kilos par minute. Le signal de sortie du 10 multiplicateur 24 est appliqué au potentiomètre 25. Ce dernier est calibré en unités d'épaisseur des couches du tas en fonction réciproque de sa résistance. C'est-à-dire qu'une épaisseur maximale d'une couche correspond à une résistance minimale ou à l'extrémité inférieure du potentiomètre, comme indiqué sur la figure 7. Lorsque 15 le curseur 34 est à peu près au milieu, l'épaisseur de la couche est deux fois plus grande que si le curseur se trouvait à sa position supérieure,ou de 100 fo. Pour tout réglage du potentiomètre 25, le dispositif de réglage fonctionne de la manière suivante : la sortie du dispositif de pes'ée 20 indique le facteur de chargement de la courroie. Le tachymètre 30 indique la vitesse de défilement de la courroie. Le signal de sortie du multiplicateur analogique 24 est proportionnel au débit massique qui peut être exprimé en kilos par minute. Le réglage du potentiomètre 25 correspond à une épaisseur prédéterminée d'une 25 couche. Cette partie choisie du signal de sortie du multiplicateur 24 est comparée avec un signal proportionnel à la vitesse de l'élévateur 11 indiquée par le tachymètre 29. La comparaison est effectuée par l'amplificateur d'erreur 26 d'une manière classique. Les variations d'amplitude de l'un ou l'autre signal d'entrée ou des '30 deux font varier l'amplitude du signal de sortie de l'amplificateur 26. Pour commander directement le ou les moteurs, ce signal en amplitude est transformé en signal à fréquence variable par la commande 27. Le signal de sortie de la commande 27 se compose d'un signal dont la fréquence est en rapport avec le signal de 35 sortie de l'amplificateur d'erreur 26. Ce signal à fréquence variable convient pour commander les moteurs 28. Ce mode de fonctionnement permet à la vitesse de l'élévateur de compenser des variations 70 42042 -8- 2068617 du débit massique de manière à maintenir l'épaisseur des- couches constante, Toutefois, comme on l'a expliqué plus haut, il est parfois souhaitable de faire varier l'épaisseur d'une couche à l'autre. Par exemple, on va supposer que l'on désire une couche 5 d'une épaisseur correspondant à la moitié de l'épaisseur normale. Si l'épaisseur normale correspond au quart inférieur- du potentiomètre.? c5est-à-dire au point correspondant à 25 $>g on peut obtenir ans couche ayant la moitié de cette épaisseur en élevant le potentiomètre jusqu'au point correspondant à 50 %. En effet, eela a pour 10 effet de doubler la tension fournie par le potentiomètre au circuit comparateur. Afin de ramener la tension d'erreur à zéro,ce qui correspond au signal de sortie de l'amplificateur 26, la vitesse de l'élévateur doit être doublée. Toutes choses étant par ailleurs égales, ce doublement de la vitesse de l'élévateur produit une 15 couche d'une épaisseur correspondant à la moitié de celle de la couche normale, naturellement, si l'un ou l'autre des autres facteurs varie, le dispositif de réglage compense cette variation en ajustant la vitesse de lsélévateur pour supprimer 12effet dEune telle variation indésirable „ 20 le potentiomètre 25 présente alors à l'opérateur un paramètre facilement réglé qui rend le réglage de l'épaisseur d'une couche très simple. Etant donné que les seules liaisons entre le dispositif de réglage et l'installation de mélange elle-même sont électriques, il peut être facilement adapté pour être actionné à distance. L'auto-25 matisation peut être également réalisée d'une façon simple. On peut réaliser à l'avance un programme spécifiant les matériaux qui doivent être acheminés au cours de passes particulières de l'élévateur. Un compteur commanderait alors l'alimentation en matériau conformément au programme. S'il était souhaitable de faire varier 30 l'épaisseur d'une couche, on pourrait utiliser des relais pour déterminer l'épaisseur correcte de la couche sur le potentiomètre 25 en réponse au programme et le comptage pourrait être enregistré dans les compteurs. Une telle installation permettrait de supprimer entièrement les opérateurs. 35 le présent dispositif permet de commander à distance l'ins tallation de mélange et d'entassement„ Avec uçtéglage, en choisissant une épaisseur prédéterminée d'une couche, l'opérateur met 70 42042 -9- 2068617 l'installation en mouvement. Des variations du débit massique,qui sont inévitables» sont automatiquement compensées par le dispositif en faisant varier la vitesse de l'élévateur. L'épaisseur de la couche ne varie alors pas dans le sens longitudinal, qui est la condi-5 tion sine qua non de l'installation de mélange et d'entassement. Le dispositif de réglage permet également de faire varier aisément l'épaisseur de la couche, si cela est nécessaire ou souhaitable, lorsqu'on effectue un mélange conformément à une formulation particulière. 10 Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 70 42042 -10- 2068617 - BEVEMDICATIONS - 1. Dispositif de réglage pour une installation de mélange et d'entassement comportant un transporteur pour acheminer le matériau vers un élévateur d'entassement qui verse ledit matériau 5 sur un tas, ledit dispositif étant destiné à régler la vitesse de l'élévateur, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un organe pour déterminer le débit du matériau à partir de l'élévateur, un organe pour mesurer la vitesse de l'élévateur se déplaçant le long du tas et un organe pour comparer la vitesse avec le débit 10 et un élément de réglage pour ajuster la vitesse de l'élévateur en fonction de cette .comparaison. 2. Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe destiné à déterminer le débit du matériau à partir de l'élévateur comporte on dispositif de pesée à rayonne-15. ment nucléaire monté sur l'élévateur pour engendrer un premier signal électrique proportionnel à la masse du matériau passant en regard d'un point sur l'élévateur ; un dispositif pour engendrer un second signal électrique proportionnel à la vitesse d'un transporteur de l'élévateur ; et un multiplicateur pour multiplier les 20 deux signaux électriques et pour produire un troisième signal électrique proportionnel au débit du matériau à partir de l'élévateur. 3. Dispositif de réglage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe destiné à mesurer la vitesse de l'élévateur produit un quatrième signal électrique proportionnel à la vitesse 25 de l'élévateur,et ledit dispositif de comparaison comporte un amplificateur de différence qui produit un signal proportionnel à la différence entre les troisième et quatrième signaux électriques. 4. Dispositif de réglage selon la revendication 3? caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour faire varier l3épais- 30 seur de la couche du matériau du tas, ledit dispositif comprenant un potentiomètre aux bornes duquel est produit le troisième signal électrique, ledit potentiomètre étant calibré en unités d'épaisseur d'une couche, le curseur dudit potentiomètre transmettant une partie déterminée du troisième signal électrique audit ampli-35 ficateur de différence, la partie déterminée étant inversement proportionnelle à l'épaisseur choisie de la couche. 70 42042 -11- 2068617 5. Procédé de réglage d'une installation de mélange et d'entassement comprenant un élévateur d'entassement accumulant un tas au cours de passes successives, ledit élévateur étant alimenté par un transporteur pour former des couches d'épaisseur 5 réglée, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer le débit massique- du aatériau à partir de 18 élévateur ? à assurer la vitesse de l'élévateur le long du tas ; à comparer la vitesse de 1'élévateur avec le débit massique : et à régler la vitesse de l'élévateur pour obtenir une uniformité des couches du tas dans le 10 sens longitudinal. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le débit massique est déterminé en mesurant la charge du transporteur, en mesurant la vitesse du transporteur et en multipliant la charge du transporteur par la vitesse de ce dernier pour déterminer 15 le débit massique. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie choisie du débit massique est comparée avec la vitesse de l'élévateur, ladite partie choisie étant la réciproque de l8épaisseur désirée de la couche.