Brevet FR2220777A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne une installation de dosage volumétrique de produits granuleux ou liquides, sans avoir recours à une mesure directe de ce volume. Elle s'applique plus particulièrement, à titre d'exemple, au dosage des combustibles solides pour le chargement dtun haut fourneau. Du fait des variations quelquefois importantes de sa densité apparente, en rapport notamment avec son degré dthumidité, on préfère souvent doser volumétriquement les combustibles solides à charger dans un haut fourneau Mais la mesure précise de volumes importants est difficile, et les mesures en continu sont toujours basées sur de mesures continues de poids ; les variations de densité apparente conduisent ainsi à des erreurs sur les volumes mesurés. L'installation objet de ltinvention remédie à ces inconvénients en permettant de préparer des doses de volume constant avec une bonne précision, sans avoir recours à une mesure directe de ce volume ou à une autre caractéristique ayant un rapport avec le volume, tel que par exemple son poids ou son niveau précis dans la capacité le contenant. L'invention s'applique à une installation de dosage d'un produit granuleux ou liquide, par remplissage d'une capacité de volume connu munie à sa partie supérieure d'un col de remplissage et à sa base d'un système de vidange, avec des moyens de commande de celui-ci. Selon l'invention une partie du col de remplissage est constitué par une cloison formant trop-plein le séparant d'une deuxième capacité formant récepteur de trop-plein, l'ensemble étant muni de moyens de détection de la présence de produits dans la deuxième capacité. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés par les dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent une installation de dosage dans laquelle la capacité de trop-plein peut entre mise en communication avec la capacité principale, et dans laquelle la présence de matières dans la capacité de trop-plein est déterminée par pesage. La figure 1 représente l'installation prête pour la vidange d'un volume dosé ; la figure 2 représente la même installation au début de la formation d'un volume dosé. Les figures 3 et 4 représentent de façon schématique une variante de réalisation dans laquelle les deux capacités sont identiques et accolées, chaque capacité jouant alternativement le rôle de capacité de dosage et de récepteur de trop-plein. la figure 5 donne une autre variante de réalisation dans laquelle les deux capacités sont indépendantes, et dans laquelle la présence de matières dans la capacité de trop-plein est détectée par un volet. les figures 6 et 7 montrent deux dispositions possibles d'une installation à plusieurs capacités et travaillant en continu. Dans la figure 6 les capacités sont disposées en cercle ; dans la figure 7 les capacités sont disposées en ligne. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, l'installation comporte une trémie principale de dosage 1, à laquelle est accolée une capacité de trop-plein 2. Dans le col supérieur de remplissage, la trémie 1 est séparée de la capacité 2 par une cloison 3. La hauteur relative de la cloison 3 par rapport au sommet du col de remplissage est déterminée de telle façon qu'un talus naturel puisse se former au-dessus du sommet de la cloison 3 sans que les produits débordent de l'installation. L'installation est alimentée par un transporteur 4 déversant dans une trémie de remplissage 5 se déversant au-dessus de la trémie 1.La partie inférieure de la trémie 1 est munie d'une trappe de vidange 7.Une trappe. 8 permet de faire communiquer la partie inférieure de la capacité 2 avec l'intérieur de la trémie 1. Enfin l'ensemble de l'installation est portée par une ceinture 9 reposant sur pesons, les pesons étant ici représentés symboliquement par les appuis 10. les trappes 7 et 8 étant fermées, on voit que lorsque la trémie I est complètement remplie par les produits s'écoulant de la trémie 5, ceux-ci vont déborder, en passant par dessus la cloison 3, dans la capacité 2. On disposera alors dans la trémie 1 d'un volume bien précis de produits, terreur ne pouvant provenir que de la variation de l'angle de talus naturel dans le col ; on verra plus loin que cette erreur peut être rendue très faible. La détection de la présence de produits dans la capacité 2 est ici réalisée par pesage de l'ensemble, mais ce pesage peut entre fait avec une très large tolérance En effet, si l'on désigne par V le volume de la trémie de dosage 1, c'est-à-dire le volume de référence, par P la limite supérieure possible du poids spécifique du produit, et par K la tolérance dont on pourra se satisfaire pour l'appareil de pesage, il suffit pour entre sûr d'avoir complètement rempli la trémie 1 de régler le déclenchement de la bascule sur la valeur V P + E7 déclenchement qui commandera l'arrêt du transporteur d'alimentation 4.Si l'on désigne maintenant par k l'inertie du système d'alimentation, c'est-à-dire la quantité de produits qui continue à être déversée par le transporteur 4 après la commande d'arrêt, on voit que le poids maximum réel de produits pouvant être contenu dans l'installation lorsque l'alimentation a cessé sera de V P + K + k. Si dans ce cas extrême on avait en outre affaire à un produit présentant son poids spécifique minimum possible p, le poids total de produits dans l'installation se trouverait alors réparti en un poids Vp dans la trémie 1 et un poids V (P-p) + K + k dans la capacité 2.On voit donc qu'on pourra facilement accepter une valeur élevée pour l'imprécision K du système de pesage, puisqu'il suffira, de donner à la capacité 2 un volume suffisant pour pouvoir recevoir un poids V (P-p)+ K + k de produits. Après arrêt d'alimentation par le transporteur 4, provoqué par l'appareil de pesage, on procède au soutirage de la dose préparée dans la trémie 1 en ouvrant la trappe 7. Lorsque la trémie est entièrement vidée, on referme la trappe 7, puis on ouvre la trappe 8 pour faire écouler dans la trémie 1 le trop-plein qui s'était accumulé dans la capacité 2. On peut alors reprendre l'alimentation par le transporteur 4 et le cycle recommence. On voit sur les figures 3 et 4 que la variante de réalisation représentée ici est tout à fait comparable à ce qui a été décrit précédemment, mais ici les deux capacités sont identiques et jouent alternativement le rtle de capacité de dosage et de capacité de trop-plein. Ici la trémie 5 est munie d'une goulotte de déversement tournante 12 et le déclenchement de l'appareil de pesage commande simplement l'inversion de position de la goulotte 12. Ceci permet un dosage continu et il n'est plus nécessaire de tenir compte de l'inertie du système d'alimentation0 La détection de la présence de matières dans la capacité de trop-plein peut aussi être obtenue par une détection de niveau, et par exemple, de façon classique, par le déplacement d'un volet 15 comme représenté schématiquement sur la figure 5. Ici les deux capacités sont indépendantes et reçoivent alternativement les produits amenés par le transporteur A, par ltintermédiaire de la trémie 5 et d'une goulotte tournante 12. Lorsque la capacité 1 est remplie, les produits débordent par dessus la cloison 3, et commencent à remplir la capacité 2. L'accumulation d'un volume suffisant de produits dans la capacité 2 fait basculer le volet 15, ce qui indiaue d'une faucon certaine que la capacité 1 est entièrement replie et provoque la rotation de la goulotte 12 pour continuer à déver- ser les produits directement dans la capacité 2. Le volume dosé dans la capacité 1 peut alors être soutiré pendant que le emplis- sage de la capacité 2 se poursuit. ici encore, la précision du détecteur de niveau 15 peut être très grossière ; si l'on sésigne par C un volume qui déclenche de façon certaine le mouvement du volet 15, et par c le volume représentant 11 inertie du système d'alimentation, le déclenchement de l'inversion de la goulotte 12 sera obtenu alors que le volume total passé dans l'installation sera V + C + c.Pour que l'installation fonctionne avec précision et sécurité il suffira donc que C + c soit inférieur au volume V de chacune des capacités, et l'on voit que l'on pourra accepter une valeur élevée pour C, ctest-à- dire accepter une valeur élevée pour l'imprécision de fonctionnement du volet 150 On pourra encore détecter le remplissage d'une des capacités par un organe simplement mis en action par le passage ou l'impact du courant de matières débordant de la capacité0 Ce système pourra être intéressant si le système d'alimentation a une très forte inertie, ou si le volume à doser est relativement faible. le dispositif qui a été décrit avec deux capacités seulement, peut bien entendu être généralisé à un plus grand nombre de capacités qui seront alimentées successivement au fur et à mesure que la capacité précédente aura débordé. On pourra ainsi imaginer de répartir les différentes capacités autour d'uF cercle comme représenté sur la figure 6, l'alimentation se faisant alors au moyen d'une goulotte pivotante et se déplaçant successivement au-dessus de chacune des capacités. On pourrait également imaginer de répartir les capacités en ligne, comme indiqué sur la figure 7, et chaque détection d'un volume de trop-plein dans une capacité conduit à déplacer la goulotte d'alimentation d'un cran vers la capacité suivante.Bien entendu dans une telle disposition, le détecteur de niveau est neutralisé dans la capacité qui reçoit directement le produit en provenance du dispositif d'alimentation. On voit que dans toutes les variantes de réalisation qui viennent être décrites, l'installation ne comporte que du matériel très simple, sans mécanisme -ou appareillage délicat. Dans de telles installations on peut effectuer un réglage des volumes, ou même changer les volumes dosés, soit en modifiant le niveau supérieur de la cloison, soit en disposant des "volumes tares fixes dans les divers compartiments. De telles installations présentent aussi ltavantage d'une grande fidélité car le dosage est indépendant de tout appareil de mesure. Aucune dérive d'appareil n'est donc à redouter. L'erreur de dosage dépend uniquement de la surface du col de la trémie et provient seulement de la variation de l'angle de talus naturel du produit. Le col étant de faible dimension, et la variation des propriétés physiques des produits se traduisant par une variation de l'angle de talus naturel, il en résulte que l'erreur de dosage est faible et peut theoriquement être rendue aussi petite que l'on veut. En effet, pour un col de remplissage de longueur X le long de la cloison 3, et de largeur 1 perpendiculairement à cette cloison,une variation a de l'angle de talus naturel se traduira par une taria- tion h de la hauteur du talus à I'opposé de la cloison, et par une variation de volume Llh puisque la section du talus, perpendicu 2 lairement à la cloison, a une forme triangulaire.Si l'on veut,pour la même surface L 1 du col de remplissage de la capacité, réduire de moitié cette variation de volume, il suffira de choisir une longueur 2D le long de la cloison et une largeur i. La même variation a de l'angle de talus se traduira par une vari2ation h de la hauteur masimua du talus, et la variation de volume correspoidante sera L 1 h. On choisira donc un col de faible largeur perpendiculaire meit à la cloison de débordement. On notera enfin que le dosage obtenu par de telles installations n'est pas soumis à l'inertie du système dtalimentation dans le cas des transporteurs à bandes en particulier on n1a pas à se préoccuper du problème des queues de bandes. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemple, mais elle eouvre également d'autres modes de réalisation qui n'en différeraient que par des détails. Elle peut par exemple s'appliquer aussi aux dosages de liquides, ce qui constitue un cas particulier où l'angle de talus est nul. On peut également rendre de telles installations entièrement automatiques par des asservissements usuels entreles détecteurs de trop-plein et les organes de commande des transporteurs d'alimentation et des trappes de vidange des capacités. Rn VENDi0AT TONS 1.- Installation de dosage volumétrique d'un produit granu- leux ou liquide, par remplissage d'une capacité de volume connu, munie à sa partie supérieure d'un col de remplissage et a sa base d'un système de vidange, avec des moyens de commande de celui-ci, dans laquelle une partie du col de remplissage est constituée par une cloison formant trop-plein le séparant d'une deuxième capacité réceptrice de trop-plein, 11 ensemble étant muni de moyens de détec tion de la présence de produits dans la deuxième capacité, caractérisée par le fait que la deuxième capacité de trop-plein est munie d'un système de vidange dans la première capacité de dosage, en vue de déverser le trop-plein dans la capacité de dosage à chaque début de remplissage de celle-ci. 2.- Installation de dosage selon revendication 1, caracté risée par le fait que la deuxième capacité est identique à la première, chaque capacité jouant alternativement le rôle de capacité de dosage et le roule de récepteur de trop-plein, le dispositif d'a limentation déversant alternativement dans l'une et l'autre capacité après chaque détection de trop-plein. 3.- Installation de dosage selon l'une quelconque des reven dications précédentes, caractérisée par le fait que l'ensemble des capacités est monté sur pesons, la détection de la présence de produits dans la capacité de trop-plein étant obtenue par l'enregis trement d'un poids total dépassant sensiblement le poids calculé correspondant à une capacité entièrement remplie et à la valeur maximum possible du poids spécifique du produit. 4.- Installation de dosage selon revendication 1, dans lequel la deuxième capacité est identique à la première, caractérisée par le fait que la deuxième capacité est à son tour séparée par une cloison formant trop-plein d'une troisième capacité identique, et ainsi de suite, le dispositif d'alimentation déversant successivement -dans chaque capacité après chaque détection de trop-plein. 5.- Installation de dosage selon revendication 4, caractéri sée par le fait que les capacités successives sont régulièrement réparties autour d'un cercle, le dispositif d'alimentation pouvant pivoter autour de l'axe du cercle. 6.- installation de dosage selon revendication 4, c & actéri- sée par le fait que les capacités successives sont alignées, le dispositif d'alimentation pouvant se déplacer au-dessus du col de remplissage de chaque capacité. 7.- installation de dosage selon l'unie quelconque des revendications 1, 2, 4, 5 ou 6, caractérisée par le fait que la détection de la présence de produits dans une capacité de trop-plein est obtenue par un détecteur de niveau. 8.- Installation de dosage selon revendication 7, dans laquelle les capacités sont régulièrement réparties en ligne ou autour d'un cercle, caractérisée par le fait que le détecteur de niveau est neutralisé dans la capacité qui reçoit directement la produit en provenance du dispositif d'alimentation.