Brevet FR2215618A1 — publié le 19740823

L'invention concerne un dispositif de prélèvement , automatique d'échantillons sur un flux de matière pulvérulente et sèche, dispositif destiné notamment à l'industrie du ciment et dans lequel un appareil qui comprend un élément rotatif comportant des puisoirs à sa périphérie prélève des échantillons représentatifs par déplacement de ces puisoirs dans le sens inverse à celui du flux de la matière et les dirige sur un poste. : le remplissage auquel les cartouches de transport d'un circuit pneumatique de communication sont amenées en position de remplissage sous 1'orifice de décharge de l'appareil de prélèvement, puis sont ramenées dans le circuit pneumatique de communiation. Les dispositifs de ce type sont destinés à régler la composition d'un flux de matière, en particulier de la farine crue dans une fabrique de ciment. Un échantillon représentatif est donc prélevé sur le flux de matière et dirigé sur l'appareil d'analyse par un cir- cuit pneumatique de communication. Une calculatrice de processus restitue les données d'analyse et corrige éventuellement les quantités des différents composants de la composition. La revue"Silikattechnik 21" (1970) décrit dans le tome 10, pages 339 à 341, un dispositif de ce type dans un article intitulé"Automatische Probenahmevorrichtung fur die Zementindustrie" (dispositif automatique de prélèvement d'échantillons pour l'industrie du ciment). Ce dispositif comporte des tubes puisoirs répartis sur un cône disposé transversalement par rapport au flux de matière et dont chacun prélève une certaine quantité de cette matière et la déverse dans le cane lorsqu'il est en position élevée. La voie transversale de transport de la matière dans le cône aboutit dans un récipient collecteur. L'ouverture d'un clapet monté sur le récipient collecteur déclenche le prélèvement de l'échantillon. La quantité de matière nécessaire à l'analyse est dérivée et dirigée par une petite goulotte sur une cartouche de transport mise en position à cet effet dans le circuit pneumatique de communication. Une machine automatique de conditionnement des échan- tillons a pour fonction dé réceptionner les cartouches de transport du circuit pneumatique de commutation qui parviennent du laboratoire, de les mettre en position de remplissage sous l'orifice de décharge de l'appareil de prélèvement des échantillons, d'en fermer le couvercle après remplissage et de contrôler la fermeture avant de les renvoyer sur la voie de retour du circuit pneumatique de communication. La machine autocratique de conditionnement des échantillons comprend dans ce but un bras rotatif à quatre pOsitioz. s. A la première de ces positions, la cartouche vide de transport tombe sur le bras et met en marche la machine automatique, d la seconde de ces positions, le bras rotatif est en position de remplissage, à la troisième de ces positions, un couvercle élstique prélevé sur un magasin est mis en place sur la cartouche et h la quatrième de ces positions, l'obturation de cette cartouche est contrôlée. Ce dispositif connu est d'une part d'une construction cotteuse et d'autrepartn'est pas suffisamment fiable, compte tenu de la dureté de service dans une fabrique de ciment. De plus, le remplissage journalier du magasin des couvercles est gnant et représente une autre source de dérangements. L'invention a pour objet un dispositif du type mentionné qui est simplifié et dont la fiabilité est améliorée. Selon une particularité essentielle du dispositif de l'invention, l'élément rotatif de l'appareil de prélèvement des échantillons est un disque rotatif dont la périphérie comporte de nombreuses encoches, dont l'axe de rotation est sensiblement vertical et qui est enfermé à l'exception de la zone de puisage et de la zone de 1'orifice de déversement de l'appareil de prélèvement des échantillons, la cartouche de transport comporte un obturateur que la force d'un ressort retient en position de fermeture et le dispositif de remplissage comporte un organe de manoeuvre qui retient en position d'ouverture l'obturateur de la cartouche de transport occupant la position de remplissage. Le prélèvement des échantillons 3'effectue dans le dispositif de l'invention au moyen d'un disque rotatif à encoches, c'estA-dire au moyen d'une structure relativement simple par rapport à un cône à tubes puisoirs, et le dispositif de remplissage ne doit compren- dre ni magasin de couvercle ni dispositif de contrôle, car bien au contraire, il réceptionne simplement les cartouches de transport pneumati- que, il les amène par rotation en position de remplissage puis les remet par une nouvelle rotation dans le circuit de communication. En effet, ces cartouches de transport sont à. fermeture automatique et peuvent tre ouvertes automatiquement par un organe simple de manoeuvre du disposi tif de remplissage lorsqu'elles ont été amenées par rotation en position correspondante. Au rythme usuel de deux à quatre prélèvements à l'heure, il suffit d'une unique cartouche de transport pour le circuit pneumatique de communication et le faible supplément de repense néces- sité par l'obturation automatique de cette cartouche est insignifiant. L'obturateur automatique de la cartouche de transport pev comprendre avantageusement i une extrémité de cette dernière une douille calibrée, de diamètre complémentaire de celui de son orifice dans lequelle elle peut coulisser axialement et un clapet est rotatif autour d'un axe qui est perpendiculaire à celui de cette dernière et qui pénètre au moyen d'un levier coudé de manoeuvre dans une rainure de la paroi intérieure de la cartouche de transport, un ressort repoussant la douille vers l'extérieur de la cartouche de manière que le clapet en obture hermétiquement 1'orifice. Lorsque la douille qui ressort de la cartouche est repoussée à l'intérieur de cette dernière, le clapet subit une rotation et se met en position d'ouverture. Le clapet est de préférence ovale et disposé obliquement en position d'obturation à l'intérieur de la douille, car il ne nécessite ainsi aucune butée et une force élastique prescrite peut appliquer son bord contre la paroi intérieure de la douille, c'est- & -dire peut exercer une certaine force de fermeture assurant une obturation convenable. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : la figure 1 est une coupe transversale du dispositif selon l'invention ; la figure 2 en est une coupe axiale schématique à échelle agrandie de son appareil de prélèvement des échantillons ; la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2 ; la figure 4 est une coupe axiale selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; la figure 5 est une coupe axiale du mécanisme de remplissage du dispositif de l'invention ; la figure 6 est une coupe transversale selon la ligne VI-VI de la 5 ; la figure 7 est une coupe axiale d'une cartouche de transport selon l'invention ; et la figure 8 est une coupe axiale partielle selon la ligne VIII-VIII de la figure 7 et représente l'extrémité supérieure de la cartouche en position de remplissage et tournée de 90 par rapport à la figure 7. Le dispositif ; l'invention représenté sur la figure 1 se compose essentiellement de trois parties, c'est-à-dire d'un appareil 1 de prélèvement d'échantillons sur un flux de matière pulvérulente et sèche en circulation dans une goulotte 2 de transfert, d'un disposi- tif 3 ayant pour fonction de prendre une cartouche transporteuse vide 4 dans un circuit pneumatique de communication pour la mettre en position de remplissage et la ramener ensuite dans ce circuit de communication, et finalement d'un circuit pneumatique 5 de communication qui établit la liaison avec le laboratoire dans lequel les échantillons prélevés sont analysés et qui restitue les données d'analyse. L'appareil de prélèvement des échantillons tel que représenté en particulier sur les figures 2 à 4 comprend un disque rotatif 7 comportant de nombreuses encoches 6 et dont l'axe 8 de rotation est sensiblement vertical ; une enveloppe 11 renferme ce disque rotatif à l'exception de sa zone 9 qui pénètre dans la goulotte 2 de transfert. et sa zone 15 qui communique avec l'orifice 10 de décharge. Le disque 7 est monté sur un arbre 12 qui est couplé à un moteur non représenté de commande et qui tourne dans un palier 13. Un orifice 14 faisant communiquer l'enveloppe 11 avec l'atmosphère au-dessus de 1'orifice 10 de décharge est destiné à éviter la création d'une dépression qui empcherait les encoches remplies des échantillons de matière de se vider totalement dans la cartouche de transport. Les encoches du disque rotatif s'élargissent vers le bas, comme représenté en particulier sur les figures 2 et 4. Les encoches remplies des échantillons de matière se vident ainsi plus facilement dans l'orifice 10 de décharge. Par ailleurs, la partie inférieure des encoches 6 du disque rotatif est obturée dans une zone 15, comme représenté en particulier sur les figures 2 et 3. Cette zone a au moins la largeur de 1'orifice 10 de décharge et le recouvre lorsque le disque est immobilisé, c'est-à-dire lorsqu'aucune cartouche de transport n'est en position de remplissage. Ail-si, en l'absence de cartouche de transport, la farine crue ne peut pas tomber de l'appareil de prélèvement des échantillons dans le dispositif de renpi. . ssae. La zone 15 de cou verture peut aussi ne comporter aucune encoche lorsque le dispositif ne comporte aucune roue 16 telle que représentée sur les figures 3 et 4 et dont les palettes 17 pénètrent dans les encoches 6 du disque 7 pour renvoyer à chaque rotation de ce dernier dans la goulotte 2 les résidus de matière ayant pu rester éventuellement par adhérence dans les encoches. Comme montré sur la figure 3 et étant admis que le flux de matière circule dans le sens indiqué par la flèche 59 et que le disque rotatif 7 tourne dans le sens indiqué par la flèche 18, les encoches 6 qui constituent des plioirs se déplacent dans le sens inverse à celui du flux de la matière et la roue à ailettes se trouve à l'entrée de ces encoches dans ce flux de matière. Ainsi, ces encoches sont vidées de manière certaine à leur entrée dans le flux de matière et peuvent tre ainsi remplies entièrement d'échantillons, de sorte que la quantité puisée de matière est sensiblement proportionnelle à la dur, du processus de puisage. Le dispositif 3 de remplissage tel que représenté sur la figure 1 et faisant suite à l'appareil 1 de prélèvement des échantillons se compose essentiellement d'un cylindre 20 rotatif autour d'un axe vertical 19 et comprenant un trou 21 parallèle à cet axe et dont le diamètre correspond sensiblement au diamètre intérieur des conduits du circuit pneumatique de communication. Le cylindre 20 est monté sur un arbre rotatif 22 qui est couplé à un moteur de commande non représenté. Cet arbre tourne dans des paliers 23 et 24. Le cylindre rotatif a deux positions de repos, A savoir celle qui est représentée sur la figure 1 et dans laquelle la cartouche de transport est en position de remplissage et celle qui est représentée sur les figures 5 et 6 et dans laquelle le trou 21 fait partie du circuit pneumatique decommunication. Cette dernière position est appelée position initiale. Lorsqu'une cartouche vide de transport a été mise à la position telle que représentée sur la figure 6, le cylindre tourne dans le sens indiqué par la flèche 25 sur la figure 6 pour se mettre en position de remplissage telle que représentée sur la figure 1 et, à la fin du remplissage de la cartouche de transport, il poursuit sa rotation dans le mame sens pour revenir en position initiale. Une butée 26 destinée à la cartouche de transport et disposée à l'intérieur du trou 21 est reliée à une barre 27 de manoeuvre destinée à l'ouverture de cette cartouche. La barre de manoeuvre est guidée dans un trou axial 28 situé à l'intérieur du cy lindre 20 et dans un mnchon 29 non dans une partie élargie de ce trou, cette barre etant ainsi moDile longitudinalement à l'nntérieur d. e ces coussinets parallèlement à l'axe de rotation du cylindre. Un ressort 30 de compression repousse la barre 27 vers le bas de manière qu'un collet 31 de cette barre bute contre le manchon 29. Un galet 32 est monté au pied de la barre de manoeuvre. Par ailleurs, une plaque 33 comportant une voie 34 de came est disposée a hauteur convenable sous le galet 32. La voie de came est circulaire, vue en plan, et a un rayon centre sur l'axe 19 de rotation du cylindre et ayant la mme longueur que la distance séparant cet axe du galet 32. La voie 34 de came a une hauteur calculée de manière que la barre 27 de manoeuvre se soulevé progressivement lors de la rotation du cylindre 20 avant que la cartouche de transport n'atteigne la position de remplissage, cette voie retombant brusquement au-dels. de cette position. Ainsi, la cartouche de transport est appliquée contre la paroi inférieure de l'enveloppe 11 de l'appareil 1 de prélèvement des échantillons peu avant d'arriver en position de remplissage, de manière que son mécanisme d'ouverture soit actionné de la manière qui sera décrite plus bas, la cartouche de transport redescendant brusquement à la fin du processus de remplissage lorsque le cylindre 20 continue de tourner, l'obturateur de cette cartouche subissant ainsi une fermeture brusque. Il faut noter par ailleurs que la butée 26 doit ttre réalisée de manière qu'elle laisse passer suffisamment d'air comprimé pour le transport de la cartouche dans le circuit pneumatique de communication et que, dans le cas particulier, un autre trou 35 constituant une gaine d'aspiration est disposé h côté du trou 21 de logement de la cartouche de transport avec ur décalage d'environ 165 . Une tubulure 36 d'aspiration à orifice en trémie est disposée sous le cylindre rotatif 20 dans le prolongement de l'orifice 10 de décharge et entre en fonction aussi lors du processus de remplissage. Les figures 7 et 8 représentent le mécanisme obtura- teur de la cartouche de transport selon l'invention en deux coupes longitudinales perpendiculaires. La cartouche 4 est fermée de manière classique à une extrémité par un fond 56 et supporte des bagues 57 et 58 de fe'itre à ses extréntités supérieure et inférieure. Une douille calibrée 37 de diamètre complémentaire de celui de l'orifice de son extrémité supérieure dans lequel elle peut coulisser axialemcnt comporte intérieurement un clapet 38 rotatif autour d'un axe 39. Cet axe 39 est place sur un diamètre de la section circulaire de la douille à la partie supérieure de cette derniers. Cet axe est constitue d'un levier coude 40 de manoeuvre qui pénètre dans une rainure 41 de la paroi intérieure de la cartouche de transport. Un ressort 42 de compression, qui prend appui sur un épaulement intérieur 43 de la cartouche de transport et contre un épaulement extérieur 44 de la douille 37, repousse cette dernière vers l'extérieur de la cartouche de manière que le clapet en obture hermétiquement l'orifice. La figure 7 représente cette position. La position adoptée de fermeture du clapet est oblique. Ce clapet doit donc dans ce cas avoir une forme elliptique qui correspond à celle d'une section oblique d'un cylindre. Il est essentiel que la douille 37 ressorte de la cartouche de transport lorsque le clapet est en position 8 fermeture. Une simple poussée de cette douille vers l'intérieur de la cartouche provoque ainsi la rotation du levier coudé 40 de manoeuvre autour de son axe et ainsi le basculement du clapet mis en position verticale d'ouverture. La figure 8 représente cette position du clapet. Il suffit donc de soulever la cartouche de transport et de l'appliquer avec la douille contre la paroi inférieure de l'enveloppe 11 pour ouvrir le clapet. La voie 34 de came provoque ce soulèvement, comme décrit précédemment, pendant la rotation du cylindre 20. Lorsque la poussée sur la douille disparaît, le ressort 42 de compression la repousse vers l'extérieur en faisant basculer le clapet en position d'obturation. Il est évident que le ressort 42 peut aussi tre utilisé pour exercer una certaine pression sur le clapet en position d'obturation pour exercer en permanence la force voulue de fermeture. Des anneaux internes 43 et 45 guident la douille 37 qui est mobile axialement. Des joints 46 et 47 protègent le coussinet contre la poussière. Le dispositif décrit fonctionne de la manière : la cartouche de transport est amenée au lieu. de prélèvement des échantillons en fonction d'un programme entré dans une calculatrice de processus ou d'un signal déclenché arbitrairement et le disque 7 de l'ap- pareil 1 de prélèvement des échantillons est simultanément mis en rotation. Ainsi, de la farine crue fratche est prélevée en continu sur la goulotte 2 de transport et ramenée dans cette dernière. Donc, à l'arrivée de la cartouche de transport, de la farine crue fratche se trouve de manière certaine dans toutes les encoches 6 du disque rotatif 7. Le cy lindre rotatif 20 du dispositif de remplissage se trouve en position initiale représentée sur la figure 5. Lorsque la cartouche de transport est entrée dans le trou 21 du cylindre rotatif dans lequel la butée 25 l'a arrtée, ce cylindre commence sa rotation d : 180 dans le sens des aiguilles d'une montre, va par-dessus, de manière à attein- dre la position de remplissage. Le trou 35 passe alors brièvement sous l'orifice 10 de décharge et la tubulure 36 d'aspiration évacue la vieille farine crue qui peut encore se trouver dans l'orifice. Le galet 32 passe sur la voie 34 de came peu avant que le cylindre n'atteigne la position de remplissage, la cartouche de transport est repoussée vers le haut contre la paroi inférieure de l'enveloppe 11 et donc le clapet 38 est mis en position verticale d'ouverture. Les encoches du 7 qui ont été remplies entre temps de farine crue fratche se vident alors par l'orifice 10 de décharge dans la cartouche ouverte de transport. Lorsque la quantité voulue de matière a été déversée dans cette cartouche-la durée du processus de remplissage pouvant déterminer cette quantité-, donc par exemple lorsque le disque 7 a exécuté 4 révolutions, ce dernier est immobilisé à la position représentée sur la figure 2, c'est-à-dire à laquelle 1'orifice 10 de décharge est obturé. Ensuite, le cylindre 20 continue de tourner de 180 dans le sens des aiguilles d'une montre de manière qu'il atteigne à nouveau la position représentée sur la figure 5. La voie 34 de came retombe brusquement immédiatement âpres la position de remplissage et ainsi le poids propre et les ressorts 30 et 42 font redescendre brusquement la cartouche de transport en provoquant son obturation. Lorsque le cylindre rotatif est revenu en position initiale représentée sur la figure 5, les conduits du circuit pneumatique de communication ramènent la cartouche remplie de l'échantillon au lieu de prélèvement et d'analyse. Une calculatrice de processus restitue les données d'analyse et modifie éventuellement le rapport de mélange des différents composants de la farine crue en fonction des résultats. Le temps nécessaire du début du processus de prélèvement jusqu'au résultat de l'analyse est d'environ 4 mn pour une distance d'environ 200 m entre le lieu de prélèvement et le lieu de dépouillement, de sorte que la composition de la farine crue peut tre commandée et réglée à des intervalles de temps suffisaient courts. Le dispositif de l'invention est d'une réalisation particulièrement simple, il est très robuste et il assure un service fiable. Il va de soi que le dispositif décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention, REVENDICATIOHS 1. Dispositif de prélcvement automatiqua d'échantil- lons sur un flux de matière pulvérulente et sèche, ce dispositif, qui est destine en particulier a l'industrie su ciment, comprenant-un appareil de prélèvement d'échantillons dont un élément rotatif comportant à la périphérie des puisoirs prélève lors du déplacement de ces derniers, dans le sens inverse à celui du flux de la matière, den échan- tillons représentatifs qui sont amenés ensuite à un poste de remplissage auquel une cartouche de transport d'un circuit pneumatique de com munication peut tre amenée en position correspondante sous 1'orifice de décharge de l'appareil de prélèvement des échantillons, puis ramenée dans le conduit du circuit de communication, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'élément rotatif de l'appareil de prélèvement des échantillons est constitué d'un disque rotatif comportant de multiples encoches à la périphérie et dont l'axe de rotation est sensiblement vertical, ce disque étant renfermé à l'exception de la zone de puisage et de la zone de l'orifice de décharge de l'appareil de pré 16vement des échantillons, la cartouche de transport comportant un obturateur que la force d'un ressort retient en position de fermeture et le poste de remplissage comprenant un organe de manoeuvre qui retient l'obturateur de la cartouche de transport en position d'ouverture. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les encoches du disque rotatif s'élargissent vers le bas. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,. caractérisé en ce que les encoches du disque qui, lorsque ce dernier est en position de repos, sont situées au-dessus de la zone de 1'orifice de décharge de l'appareil de prélèvement des échantillons, sont fermées A leur partie inférieure. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 & 3, caractérisé en ce qu'une roue à palettes qui pénètrent dans les encoches du disque rotatif est montée à l'emplacement de l'entrée de ces encoches dans le flux de matière. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de remplissage comporte un cylindre rotatif autour de son axe et comprenant un trou qui est parallèle à ce dernier et dont le diamètre correspond sensiblement au diamètre intérieur du conduit du circuit pneumatique de communication, ce trou faisant partie de ce circuit lorsque le cylindre rotatif est ; en position initiale et une butée destinée à la cartouche de transport étant placée dans ce trou. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée est reliée à une barre de manoeuvre mobile longi tudinalement, parallèlement à l'axe de rotation dudit cylindre, dans des coussinets montés dans ce dernier et un ressort repousse cette barre contre une voie fixe de came placée autour de l'axe de rotation du cylindre de manière à soulever la barre de manoeuvre pour la mettre en position de remplissage de la cartouche de transport et à la ra J baisser ensuite brusquement lorsque le cylindre poursuit sa rotation vers sa position initiale. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cartouche de tlansport comporte une douille calibrée pouvant coulisser axialement dans 1'orifice d'une de ses extrémités et un clapet est rotatif sur un axe qui coupe perpendiculairement celui de la douille et qui est constitué d'un levier coudé de manoeuvre qui pénètre dans une rainure de la paroi intérieure de la cartouche de transport, un ressort faisant ressortir la douille de la cartouche de manière à en provoquer l'obturation hermétique de l'orifice par le clapet. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le clapet est ovale et placé obliquement dans ladite douille lorsqu'il est en position d'obturation. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe de l'appareil de prélè- vement des échantillons comporte un orifice d'aération situé au-dessus de l'orifice de décharge.