Brevet FR2432732A1 — publié le 19800229

L'invention concernè un ensemble de commandede vitesse du défilement d'une grille connue sous la dénomination grille Lepol utilisée dans les fours de cimenteries. L'utilisation des installations de cuisson à grille Lepol se répand de plus en plus en cimenterie car elle permet de gagner en fiabilité et surtout d'économiser une énergie devenue précieuse. Cette grille est recouverte en continu par une alimentation constante à l'aide d'une trémie déversant les granules de matière que l'on deshydrate. La hantise des cimentiers a-toujours été de voir cette grille se découvrir des granules aui la protègent par manque d'approvisionnement. En effet devant les températures importantes qui règnent dans le four, un manque de matièrenon détecté à temps risque de détruire la grille. Sa remise en état s'avère fort coûteuse surtout de par l'arrêt du four qu'elle nécessite en vue de son remplacement. La trémie déverse les granules uniformément. sur la surface de la grille et se trouve alimentée par un tapis pivotant dont le mouvement de va et vient assure une alimentation continue de toute la trémie sur l'ensemble de sa longueur. La néÇessité d'une surveillance constante par un opérateur a conduit à la conception et à- la réalisation de dispositifs de régulation de vitesse en fonction de l'approvisionnement de la trémie. On distingue ainsi une détection basée sur l'utilisation d'une bombe au cobalt dont le flux de neutrons est absor be par la matière. Un capteur approprié donne la hauteur de matière dansa trémie et oncommànde la vitesse du moteur d'entraîne- ment due la grille à partir des signaux du capteur. Si ce dispositif assure un automatisme intéressant, son utilisation s' avère dangereuse. En effet, la source radioactive est dangereuse en elle-même pour le personnel d'entretien et de surveillance car ces équipements sont appelés à fonctionner en continu. L'excosition à une irradiation plus ou moins prolongée présente des-conséquen.ces graves pour l'homme. Par ailleurs, la législation du travail interdit l'utílisation desources radio-actives sur les lieux de travail sans précautions et protection importantes. I1 existe aussi un dispositif de detection basé sur l'effet capacitif. Une tige équipée d'une sonde capacitive fournit un signal de détection par variation de capacité et déclenche une alarme lorsque la matière arrive à un niveau trop bas. Ce dispositif manque de fiabilité. Le produit en granules d'une forte humidité, ne présente pas une constante diélectrique suffisante pour assurer une détection correcte. Par ailleurs, la matière se colle sur la sonde et réalise ainsi une capacité parasite qui indique la présence de matière même si celle-ci a totalement disparu. De plus, cet ensemble nécessite tout de même la présence d'un personnel de surveillance. Tous ces inconvénients font que ce dispositif est pratiquement complètement abandonné à l'heure actuelle dans son utilisation complète. I1 existe encore un certain nombre d'exemplaires fonctionnant en tout ou rien pour la détection de niveaux bas. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients en fournissant une solution originale et fiable de détection remarquable par l'utilisation d'une tige métallique oscillante fixée au tapis pivotant dont l'extrémité traine sur le haut des granules, tige et ses accessoires présentant un capteur électromagnétique fournissant des informations sur son angle de déviation et reliée à un circuit d'exploitation commandant la vitesse de rotation du moteur d'entraînement de la grille. Cette solution originale présente des avantages nombreux et spécifiques - suppression d'un poste de travail ingrat - pas d'usure : il n'existe pas de contacts, tout est statique, aucun curseur ou balai - aucun mauvais fonctionnement provoqué par des poussiè res ou des saletés ; - l'environnement pratiquement toujours chargé en para sites n'influe en rien sur son fonctionnement ; - sécurité accrue car meilleure fiabilité - donne une indication sur le degré d'humidité en granu les:s'il existe trop d'humidité, les granules occupent un volume plus l?ortanjt,le signal est plus important. Cette indication rendant compte de la variation du taux d'humidité est directement exploitable au niveau de la régulation de l'eau de granulation. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-après effectuée à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure B est une vue en coupe schématique de l'installation de remplissage de la trémie et du capteur à balancier selon l'invention - la figure lb est une vue en coupe transversale de l'étrier et sa tige - la figure 2 est une vue de détail du capteur au niveau de sa fixation et des bobines a d'induc- tion - la figure 3 est une vue en schéma-bloc des cir cuits d'exploitation de la tension du capteur - la figure 4 est le schéma de la chaîne d'exploi station ;; - la figure 5 est le schéma des circuits de comman de à partir du tapis pivotant - les figures 6a-et 6b sont des représentations des différentes positions de la tige pour un trajet aller - les figures 7a, 7b, 7c, 7d sont des représenta tions graphiques de la forme du signal respecti vement aux bornes de la bobine induite, à l'en trée de l'inverseur, à-la sortie de l'inverseur selon trois valeurs de tension basse, traits mixtes, moyenne,traits continus, mixte, traits interrompus. L'ensemble de-régulation selon l'invention se compose d'un capteur en association avec le tapis pivotant et d'un circuit d'exploitation du signal en vue de la commande de la vitesse d'entraînement d'une grille Lepol pour cimenterie. Il est bien entendu que cet ensemble trouve application dans d'autres domaines chaque fois que le problème Dosé se montre identique ou voisin. On peut citer : carrières, mines... On examinera tout d'abord le capteur électrique 1. Celui-ci se trouve fixé à une extrémité du tapis pivotant 2 alimentant une trémie 3 déversant les granules 4 sur le tapis roulant formé par la grille Lepol. L'extrémité choisie sera bien entendu celle située en aval pour balayer la couche de granulés fraîchement déversée. Le capteur en lui-même se compose d'une tige oscillante 5 dont l'axe transversal 6 est monté à rotation sur un étrier 7 solidaire du tapis pivotant. Sur cette tige est montée coulissante par un fourreau 8 une branche coudée 9 portant à son extrémité une bobine d'induction 10 faisant face, lorsque la tige affecte la position verticale1 à une bobine inductrice verticale fixe 11 solidaire de l'étrier 7. Ces bobines sont reliées.électriquement à un circuit d'alimentation en tension alternative pour la bobine inductrice et à un circuit de détection et de commande. 12 pour la bobine d'induction. En déplaçant le fourreau sur la tige, on modifie l'écartement des deux bobines. Comme on le remarque en figures 6a et 6b, les différentes positions de la tige ne sont pas toutes exploitables. En effet, l'angle 2 entre l'horizontale et la position instantanée de la tige, seule variable de détection, est exploitable dans les zones hachurées. Sa valeur n'est pas significative dans les zones quadrillées. En effet, ces zones correspondent à une portion de parcours pendant laquelle la valeur de l'angle O( ne peut pas rendre compte de la hauteur car la tige s'enfonce dans la matière au lieu de traîner sur la crête du tas de granules. On verra ci-après comment cette difficulté a été résolue grâce à un circuit électrique. Le signal fourni par la bobine d'induction est traité parle circuit de détection et de commande 12. Par les réglages des bobines, il est possible d'obtenir une fonction linaire entre le signal de détection "d" provenant des variations angulaires et donc de hauteur "H" dans une plage de fonctionnement donnée et pour une hauteur moyenne. Cette valeur de hauteur moyenne servira de consigne de hauteur et constituera le point de fonctionnement normal. Avant d'en expliquer le fonctionnement, on décrira ci-après le circuit de détection et de commande en référence à la figure 3. I1 se compose d'un pont redresseur 13 alimentant un bloc d'inversion-cadrage 14 relié à un intégrateur 15. I1 se poursuit par un organe de commutation 16, une mémoire analogique 17, un bloc d'amplification et de cadrage 18 et un dispositif de blocage 19 à seuil minimum 20 et comparateur 21. En annexe, on prévoit un circuit 22 de remise à zéro de l'intégrateur avec cellule de retard 23 à partir des contacts de fin de course 24 du tapis pivotant. L'ensemble des circuits est alimenté en courant continu par exemple +15 Volts, -15 Volts par une alimentation stabilisée de type connu. On examinera ci-après plus. précisément la composition des circuits de fonctions indiqués ci-dessus. Le signal redressé par 13 en C est filtré par découplage à la masse grâce à un condensateur 25 et relié par une résistance 26 à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 27 fortement réactionné par une branche résistive 28, entrée polarisée par une résistance ajustable 29. L'entrée positive est reliée directement à la masse "M". La sortie "D" est connectée par une résistance 30 à l'entrée inverseuse "E" dlun deuxième amplificateur opérationnel 31 monté en intégrateur par un condensateur d'intégration 32 entre sa sortie "F" et son entrée inverseuse "E". L'entrée "E" est polarisée par un pont résistif 33 et une résistance série 34. L'entrée positive est reliée à la masse. Le condensateur d'intégration 32 est shunté par un transistor à effet de champ 35 commandé par le circuit de remise à zéro 35a de I'intégrateur 15. Le circuit se poursuit par le dispositif de commutation 16 constitué par le transistor à effet de champ 36 dont la sortie est découplée à la masse par un condensateur 37 servant de mémoire et shunté entre G et la masse "M" par un transistor à effet de champ 38 chargé résistivement par 39 dont les électrodes sont shuntés par le circuit collecteur d'un transistor 40 monté en émetteur commun. L'ensemble de ses composants constitue la mémoire analogique 17 de sortie "J" reliée par une résistance 41 à l'entrée inverseuse K d'un amplificateur opérationnel 42 à boucle résistive 43- et à polarisation variable par 44 et 45 constituant le circuit de cadrage et d'amplification 18. L'ensemble se poursuit par une liaison résistive 46 jusqu'à un amplificateur opérationnel 47 monté en amplifica teur inverseur à gain réglable par 48 et à polarisation ajustable par 49. Sa sortie "L" est connectée à l'entrée inverseuse d'un deuxième amplificateur opérationnel 50 monté en comparateur avec une tension de seuil réglable par un pont résistif 51 alimenté par la tension continue et relié à l'entrée de l'amplificateur opérationnel 50 dont la sortie est connectée à la porte d'un transistor à effet de champ 51 formant tolarisa- tion entre "N" et la masse "M" pour un transistor final 52 monté en émetteur suiveur dont la sortie s'effectue en "S",aux bornes de la résistance de charge 53. Les points "L" et "N" sont reliés par une liaison résistive 54. On examinera ci-après le circuit de commande de la mise en mémoire et la remise à zéro 22 de l'intégrateur, cette dernière intervenant un cours instant "" après la mise en mémoire. Le signal de mise en mémoire provient du contact de fin de course 24 du tapis pivotant qui, à travers une cellule de découplage et de polarisation 55 attaque la base d'un transistor 56 monté en collecteur commun dont le circuit de collecteur comporte une résistance de charge 57 à sortie "A" reliée à la base du transistor à effet de champ 36 par une liaison résistive 58. A la sortie "A" sont reliés deux étage amplificateurs collecteurs communs en cascade tels que 59 et 60 séparés par capacités de liaison telles que 61. La sortie du dernier étage alimente un troisième étage 62 à travers une cellule à retard 63 reliée par liaison résistive 64 à un dernier étage 65 dont la sortie "B" présentant un retard "E" sur l'ordre de mise en mémoire, va remettre à zéro l'intégrateur 31 par la liaison résistive 66 avec la porte du transistor à effet de champ 35. On élabore ainsi deux impulsions calibrées une première pour la mise en mémoire de la valeur de l'intégrateur, une deuxième décalée de " & pour la mise à zéro de l'intégrateur. On examinera ci-après les différentes phases de fonctionnement du régulateur selon l'invention en référence aux figures 6a, 6b, 7 de a à d. On prendra pour exemple un trajet aller-retour de gauche à droite et inversement. On notera par to le temps de fermeture du contact de fin de coursetDar tl l'instant où la tige arrive en fin du retour précédent, par t2 l'instant où la tige a pivoté complètement (phase d'inversion), par t3 le moment où le trajet aller s'arrête, par t4 le début du trajet retour, par t5 l'instant où la tige a pivoté complètement (phase d'inversion),par t6 la fin du trajet retour. On examinera les signaux moyens en valeur absolue aux bornes de la bobine figure 7a, en C (entrée de l'inverseur) figure 7b, en D (sortie de l'inverseur), figure 7c, en E (sortie de l'intégrateur), figure 7d... Le signal de détection "d" est maximal lorsque les deux bobines colncident, c'est-à-dire lorsque la tige est verticale. Le signal "d" après redressement et filtrage en 13 est inversé par 14 et cadré pour lé rendre minimal lorsque la tige est verticale et assurer une augmentation de sa valeur absolue avec celle de l'angle 0 Les formes du signal sont celles représentées en figures 7a, 7b, 7c avant et après l'inverseur. On remarque entre les instants tl et t2, t4 et t5, des pointes de tension correspondant à l'inversion de tige. En sortie de l'inverseur-cadreur, les pointes de tension dépassent le niveau zéro. Ce niveau est ajustable : il s'agit de l'opération de cadrage. Les deux portions d'angle qui ne sont pas exploitables (phase d'inversion) sont représentées par des tensions nulles et ne sont donc pas intégrées lors de la phase suivante d'où l'allure des courbes représentées en figure 7d où les constantes deviennent des parties de droites et les portions de tl à t2 et de t4 à t5 des palliers. Après chaque trajet aller et retour du tapis pivotant, la tension du signal intégré est mise en mémoire et l'intégrateur est remis à zéro un intervalle de temps appelé llEn après la fermeture du contact de fin de course 24 du tapis pivotant. Le retard 'it" correspond au décalage entre le contact et l'inversion de la tige. La commutation effectuée par le transistor 36 est commandée par le contact 24. I1 reste ouvert tant que le tapis n'est pas en fin de course. La tension intégrée et mise en mémoire est cadrée et amplifiée pour servir de tension de consigne à la commande en vitesse du moteur d'entraînement de la grille. Ainsi, on s'affranchit des angles "morts" périodiques par une intégration de la valeur nulle provenant du cadrage et on utilise comme valeur de consigne la valeur moyenne de la scrutation précédente. Toutefois, le système de mesure n t étant linéaire que dans une plage connue de hauteur de matière, il est nécessaire de lui adjoindre une sécurité qui mette l'ensemble à l'arrêt c'est-à-dire consigne de vitesse à zéro lorsque l'intégration du signal donc sa valeur moyenne descend en-dessous d'un seuil fixé. Le seuil est la valeur en-dessous de laquelle on considère que la trémie est vide donc signe d'un incident. Ceci s'effectue par l'ensemble 19 comparateur 21 et seuil 20. L'amplificateur opérationnel 50 est monté en compara- teur entre la tension en "L" et une tension réglablé par 51 joutant le rôle de seuil. Si le signal en "L" est supérieur au seuil fixé, le signal brut constitue la consigne de marche de la-grille. Inversement, la valeur de consigne devient nulle et la grille s'arrête. En-effet : - si le signal est inférieur au seuil, l'effet de champ devient conducteur, "N" est à un potentiel voisin de la masse et le transistor final 52, monté en émetteur suiveur, fournit une sortie "S" à un potentiel nul sinon faible - si le signal est supérieur au seuil, l'effet de champ est bloqué et la tension de sortie est prati quement identique à celle présente en- "N". L'invention a été décrite en détail, il est bien entendu qu'elle n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et que diverses modifications et substitutions évidentes ou par moyens équivalents rentrent dans son cadre. REVENDICATIONS 1. Commande de vitesse de défilement d'une grille ou tapis porteur, par exemple une grille LEPOL en cimenterie à partir de la hauteur de matière dans sa trémie d'alimentation caractérisée par l'utilisation d'une tige oscillante 5, fixée au chassis du tapis pivotant 2 d'alimentation, tige pourvue d'un capteur électromagnétique à induction 10, 11 relié à un circuit de détection 12 et de commande assurant l'exploitation de l'an gle -de déviationOX en vue de fournir une valeur de consigne de vitesse de rotation moteur d'entraînement de la grille fonction de la scrutation précédente et affranchie de toute variation parasite et signaL d'erreur de fin de parcours. 2. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige pivotante est montée à rotation sur un étrier soli- daire du chassis du tapis pivotant et oorte montée sur un fourreau coulissant une branche coudée portant-à son extrémité une bobine d'induction oscillant devant une bobine inductrice fixe. 3. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur est formé d'une bobine d'induction fixe inductrice 10 et d'une bobine d'induction oscillante réceptrice 11 montée sur la tige Pivotante, bobines se faisant face c1 est-à-dire situées sur le même axe lorsque la tige est verticale. -4. Commande selon les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que le circuit de détection 12 se cump-osed'un pont redresseur 13 relié à la bobine oscillante réceptrice d'une part et alimentant d'autre part un bloc d'inversion-cadrage 14 connecté à un intégrateur 15, circuit se poursuivant par un organe de commutation 16, une mémoire analogique 17, un bloc d'amplification et de cadrage 18 et un dispositif de blocage 19 à seuil minimum 20 et comparateur 21 sur lequel se greffe un circuit 22 de remise à zéro de 1 intégrateur avec cellule de retard 23 à partir des contacts de fin de course 24 du tapis pivotant avec mise en mémoire. 5. Commande selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que le circuit de détection et de commande se compose plus précisément des éléments suivants, le signal redressé en "C" est filtré par découplage à la masse grâce à un condensateur 25 et relié par une résistance 26 à l'entrée inverseuse dtun amplificateur opérationnel 27 fortement réactionné par une bran che résistive 28, entrée polarisée par une résistance ajustable 29. L'entrée positive est reliée directement à la masse "M". La sortie "D" est connectée par une résistance 30 à l'entrée inverseuse "E", d'un deuxième amplificateur opérationnel 31 monté en intégrateur par un condensateur d'intégration 32 entre sa sortie "F" et son entrée inverseuse "E". L'entrée "E" est polarisée par un pont résistif 33 et une résistance série 34. L'entrée positive est reliée à la masse. Le condensateur d'intégration 32 est shunté par un transistor à effet de champ 35 commandé par le circuit de remise à zéro 36 de l'intégrateur 15. Le circuit se poursuit par le dispositif de commutation 16 constitué par le transistor à effet de champ 36 dont la sortie- est découplée à la masse par un condensateur 37 servant de mémoire et shunté entre "G" et la masse "M" par un transistor à effet de champ 38 chargé résistivement par 39 dont les électrodes sont shuntés par le circuit collecteur d'un transistor 40 monté en émetteur commun. L'ensemble de ses composants constitue la mémoire analogique 17 de sortie "J" reliée par une résistance 41 à l'entrée inverseuse "K" d'un -amplificateur opérationnel 42 à boucle résistive 43 et à polarisation variable par 44 et 45 constituant le circuit de cadrage et d'amplification 18. L'ensemble se poursuit par une liaison résistive 46 jusqu a un amplificateur opérationnel 47 monté en amplificateur inverseur à gain réglable par 48 et à polarisation ajusta- ble par 49. Sa sortie "L" est connectée à l'entrée inverseuse d'un deuxième amplificateur opérationnel 50 monté en comparateur avec une tension de seuil réglable par un pont résistif 51 alimenté par la tension continue et relié à l'entrée de l'amplificateur opérationnel 50 dont la sortie est connectée à la porte d'un transistor à effet de champ 51 formant polarisation entre "N" et la masse "M" pour un transistor final 32 monté en ermeteur suiveur dont la sortie s'effectue en "S", aux bornes de la résistance de charge 53. Les points "L" et "N" sont reliés par une- liaison résistive 54. 6. Commande selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que le circuit de mise en mémoire du signal de-fin de course 24 du tapis roulant se compose d'une cellule de décou- plage et de polarisation 55, d'un transistor 56 monté en collecteur commun à sortie "A" reliée à la base du transistor à effet de champ 36 par une liaison résistive 58 et en ce que le circuit de remise à zéro se compose à partir de la sortie "A" de deux étages amplificateurs collecteurs communs en cascade tels que 59 et 60 séparés par capacités de liaison, la sortie du dernier étage alimentant un troisième étage 62 à travers une cellule à retard 63 reliée par liaison résistive 64 à un dernier étage 65 dont la sortie "B" est reliée au transistor à effet de champ 35 de remise à zéro de l'intégrateur.