Brevet FR2407748A1 — publié le 19790601

La présente invention concerne la séparation par classe~ ment densimétrique en milieu liquide de produits en grains de densités différentes dans un bac à pistonnage où le liquide est soumis à des pulsations commandées pneumatiquement par admission d'air comprimé dans une chambre communiquant avec la chambre de séparation dont le fond est constitué par une grille immergée dans le liquide. Dans le lit se trouvant au-dessus de la grille les produits à classer sont séparés en deux couches superpoxeeg une couche inférieure composée principalement de produits de densité élevée et une couche supérieure composée de produits de faible densité.Les produits légers sont évacués avec le liquide par débordement et les produits lourds sont évacués à la partie inférieure du lit à travers une ouverture dont la section est contrôlée par une vanne qui permet de régler la densité du lit. Il est essentiel, dans ces bacs, de maintenir ltampli~ tude des pulsations et la densité du lit aussi constantes que possible et le but de l'invention est de réaliser ces conditions par des moyens plus précis et plus fiables que les systèmes connus. Conformément à l'invention, on utilise la mesure de 1 t écart entre le niveau maximal ou minimal du liquide dans la chambre de pistonnage et un niveau de consigne haut ou bas, res- pectivement, d'une part, pour commander l'admission ou ltéchap~ pement de l'air dans la chambre de pistonnage et, d'autre part, pour régler le débit d'évacuation des produits lourds. Il est connu de commander l'admission et ltéchappement de l'air dans la chambre de pistonnage en fonction du niveau du liquide, mais ce système connu ne permet pas de maintenir contante' la densité du lit. On connait aussi des systèmes de régulation du débit d'évacuation des produits lourds comportant un flotteur qui mesure ltépaisseur de la couche de produits lourds et commande une vanne controlant le débit d'évacuation de ces produits. Ces systèmes sont peu précis et sujets à des dérangements, notamment par détérioration du flotteur. La description qui suit se réfère aux dessins ltaccos- pagnant qui montrent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure t est une vue en coupe longitudinale d'ure appareil de séparation densimétrique pour la mise en oeuvre de l'invention, La figure 2 est une vue en coupe transversale de l'appareil dSe la figure 1; La figure 3 est un schéma du système de commande et de régulation de l'appareil conforme à l'invention; et La figure 4 illustre le fonctionnement des soupapes d'admission et d'échappement d'air. L'appareil représenté sur les figures t et 2 est constitué par un bac horizontal 10 divisé en trois compartiments I, Il et III par des cloisons transversales il; le bord supérieur de ces cloisons est incliné et forme déversoir. Chaque compartiment est lui-même divisé en une chambre de séparation 12 et une chambre de pistonnage 14 par une cloison longitudinale 16 placée dans la partie supérieure du bac. Chaque chambre 12 contient une grille inclinée 18 qui occupe toute la section de la chambre et qui est située au-des- sous du bord supérieur des cloisons 11; dans le compartiment t la grille est à double pente. Les chambres 14 sont fermées et des soupapes dladmission 20, raccordées à une conduite d'air comprimé 22, et d'échappement 2 permettent de faire varier la pression dans ces chambres. En fonctionnement le bac est rempli dreau et les produits à traiter sont introduits dans le compartiment 1 par une goulotte 26. En admettant périodiquement de lrair comprimé dans les chambres 14, on communique à 11 eau du bac, dans chaque compartiment un mouvement dssoscillation qui provoque des variations périodiques de niveau dans les chambres de séparation.Ces mouvements d'oscillation permettent aux produits de se classer suivant leur densité, les produits lourds se concentrant au-dessus des grilles, tandis que les produits légers se rapprochent de la surface libre de l'eau. Les produits lourds descendent par gra vité jusqu'a ltextrémité inférieure des grilles où ils sont évacués par des goulottes 28. Des vannes 30 commandées par des vérins 32 permettent de régler le débit d'évacuation des produits lourds par modification de la hauteur du seuil de déversement de ces produits. Les produits légers sont évacués périodiquement par dô bordement au-dessus des cloisons 11; une alimentation en eau est prévue dans chaque compartiment pour compenser le volume d'eau évacué par débordement. Les produits légers passent du compartiment 1 au compartiment II où ils sont à nouveau séparés en une fraction lourde et une fraction légère qui passe dans le compartiment iir. Les soupapes 20 et 24 sont actionnées par des vérins pneumatiques -34 commandés par des électrovannes 36. Pour avoir une consommation d'air comprimé aussi régulière que possible, les cycles de fonctionnement des soupapes des différents compartiments sont décalés dans le temps d'une fraction de période. Les soupapes de l1un des compartiments, choisi comme pilote, sont commandées automatiquement par un dispositif qui va être décrit ci-après et l'ouverture et la fermeture des soupapes des autres compartiments sont déclenchées, avec des retards prédéter- minés, par l'ouverture et la fermeture des soupapes correspondantes du compartiment pilote. Le dispositif automatique de commande des soupapes du compartiment pilote comporte un capteur-transmetteur de pression différentielle 38, un relais de seuil niveau bas 40, un relais de seuil niveau haut 42, un module de dérivée 44, un module de calcul 46 et deux modules de temporisation 48 et 50. Le capteur 38 fournit en permanence aux relais 40 et q2 et aux modules 44 et 46 une indication du niveau de l'eau dans la chambre de pistonnage du compartiment pilote. Le relais 40 compare le niveau dans le compartiment pilote à un niveau bas de consigne et commande la fermeture de la soupape d'admission et l'ouverture de la soupape d'échappement dès que l'eau atteint ce niveau minimal. Le module 44 fournit au module de calcul la valeur de la dérivée des variations du niveau d'eau en fonction du temps; cette dérivée s'annule quand le niveau de l'eau est maximal ou minimal. Ce module commande la fermeture de la soupape dtéchappement quand l'eau atteint son niveau maximal; cette fermeture pourrait, en variante, être commandée par le relais 42. Le module de calcul 46 émet, à l'instant où liteau atteint son niveau maximal, un signal qui est fonction de lté- cart entre ce niveau maximal et un niveau haut de consigne. Ce signal est transmis à l'électrovanne commandant la soupape d'ad- mission à travers les deux modules de temporisation 48 et 50. Le module 48 retarde la transmission du signal à ltélectrovanne pendant un temps t qui est fonction de l t écart entre le niveau. maximal et le niveau haut de consigne et le module 50 retarde le signal pendant un temps fixe t1; ce dernier module évite l'ouverture de la soupape d'admission avant la fermeture complète de la soupape d'échappement lorsque l'écart des niveaux est tel que le module 48 n'introduit aucun retard. Les signaux omis par le module de calcul 46 sont aussi transmis, à travers un module intégrateur 52, à un régulateur 54 qui commande un servo-moteur 56 auquel sont incorporésx les vérins 32 actionnant la vanne 30 réglant le débit d'évacuation des produits lourds du compartiment pilote; un convertisseur électro pneumatique 58 transforme le signal électrique émis par le régulateur 54 en un signal pneumatique utilisable par le servomoteur. La figure 4 illustre le fonctionnement de l'appareil. La courbe à la partie supérieure de cette figure représente les variations en fonction du temps du niveau de l'eau dans la chambre de pistonnage. A la partie inférieure de la figure1 on a représenté par un trait fort, sur la première ligne (OA) les périodes d'ouverture de la soupape d'admission, sur la seconde ligne (FA) les périodes de fermeture de la soupape d'admission, sur la troisième ligne (OE) les périodes d'ouvertures de la soupape d'échappement et sur la dernière ligne (FE) les périodes de fermeture de la soupape d'échappement. Pour cette représentation on a admis que les fermetures et ouvertures des vannes étaient instantanées. On voit sur cette figure que la fermeture de la soupape d'échappement est toujours déclenchée à l'instant où l'eau atteint le niveau maximal et que l'ouverture de la vanne d'admission n'est déclenchée qu'au bout d'un temps t + tt â partir de cet instant, t étant d'autant plus grand que l'écart entre le niveau maximal et le niveau haut de consigne est plus grand. Comme la fermeture de la soupape d'admission est toujours dé clenchée à l'instant où liteau atteint le niveau bas de consigne1 on voit que le volume d'air admis dans la chambre de pistonnage sera d'autant plus faible que l'écart entre le niveau maximal atteint par l'eau et le niveau haut de consigne sera plus grand et vice versa. On assure ainsi une compensation automatique qui permet de maintenir sensiblement constant le niveau maximal atteint par liteau à chaque cycle tant que la densité du lit varie peu. Dans ces conditions la compensation est assez rapide pour que le régulateur 54 ne réagisse pas et n'envoie pas de signal au servez moteur 56 qui reste inactif. Lorsque la densité du lit varie de manière appréciable, il n'est pas possible de compenser les variations du niveau mxi- mal de l'eau uniquement en faisant varier le volume d'air admis dans la chambre de pistonnage et le régulateur 54 commande alors le servomoteur 56 qui soulève ou abaisse la vanne 30, suivant le sens des variations de niveau, pour ramener la densité du lit à une valeur telle que le niveau maximal do liteau puisse être mainténu à la valeur voulue Au lieu de commander l'ouverture do la soupape d'admission le module 46 pourrait commander l'ouverture de la soupape d'échappement avec un retard fonction de ltécart entre le niveau minimal atteint par l'eau et le niveau bas de consigne. Dans ce qui précède et dans les revendications c'est toujours le niveau dans la chambre de pistonnage qui est pris en considération. Les variations de niveau dans la chambre de sé- paration sont déphasées d'une demi-période par rapport aux variations de niveau dans la chambre de pistonnage, et en maintenant constante l'amplitude des oscillations de l'eau dans la chambre de pistonnage on la maintient aussi constante dans la chambre de séparation. REVENDICATIONS i. Procédé de commande et de régulation d'un bac à piston nage pneumatique pour le classement densimétrique en milieu liquide de produits en grains, caractérisé en ce qu'on utilise la mesure de l'écart entre le niveau maximal ou minimal du liquide dans la chambre de pistonnage et un niveau de consigne haut ou bas, respectivement, d'une part, pour commander l'ad- mission ou l'échappement de l'air de pistonnage et, d'autre part, pour régler le débit d'évacuation des produits lourds. 2. Procédé do commande et do régulation d'un bac à pis tonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume d'air de pistonnage admis a chaque pulsation est réglé en fonction de l'écart entre le niveau maximal du liquide dans la chambre do pistonnage et le niveau haut de consigne. 3. Procédé de commande et de régulation d'un bac à pis tonnage, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'admission de Iair de pistonnage est effectuée un certain temps après que le liquide ait atteint son niveau maximal, ce retard étant fonction de l'écart entre le niveau maximal et le niveau haut de consigne. 4. Procédé de commande et de régulation d'un bac à pis tonnage, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échappement de l'air de pistonnage a lieu un certain temps après que le liquide ait atteint son niveau minimal, ce retard étant fonction de l'écart entre ce niveau minimal et le niveau bas de consigne. 5. Procédé de commande et de régulation dlun bac à pis tonnage, selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on utilise, pour régler le débit d'évacuation des pro duits lourds, un signal obtenu par intégration des écarts entre le niveau maximal ou minimal du liquide et le niveau de consigne haut ou bas mesurés à chaque pulsation. 6. Système de commande et de régulation d'un bac à pis tonnage pneumatique pour le classement densimétrique en milieu liquide de produits en grains, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure du niveau du liquide dans la chambre de pistonnage qui fournit en permanence une indi cation de ce niveau à un calculateur qui calcule l'écart entre le niveau maximal ou minimal du liquide et un niveau de consigne haut ou bas, respectivement, et qui élabore, en fonction de cet écart un signal de commando1 un module de temporisation qui transmet ce signal à une soupape d'admis sion ou d'échappement d'air de pistonnage avec un retard qui est fonction de l'amplitude du signal et un régulateur auquel le dit signal est transmis à travers un module intégrateur et qui commande une vanne de réglage du débit d'évacuation des produits lourds. 70 Système de commande et de régulation d'un bac à pis tonnage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un relais de seuil niveau haut et un relais de seuil niveau bas qui sont reliés au dispositif de mesure du niveau dans la chambre de pistonnage et qui commandent la fermeture des soupapes d'échappement et d'admission, respectivement. 8. Système de commande et de régulation d'un bac à pis tonnage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le dispositif de mesure du niveau de liquide est un capteur transmetteur de pression différentielle.