Brevet FR2496496A1 — publié le 19820625

i La présente invention concerne un bac de lavage, et en particulier un bac de lavage commandé par clapets,pour la préparation du charbon ou d'autres matières minérales, du genre comprenant des éléments fonctionnels et des systèmes auxiliaires comme des dispositif d'alimentation et d'évacuation ou d'autres analogues qui sont commandés in- dividuellement et qui sont au moins partiellement verrouillés électriquement les uns par rapport aux autres. Jusqu'alors, les bacs de lavage pour la pré- paration du charbon ou des autres matières minérales présen- taient des commandes mécaniqueshydrauliques ou pneumatiques pour leurs divers éléments fonctionnels et systèmes auxiliai- res, cescommandes étant excitées par des contacteurs électro- magnétiques qui se trouvaient dans des armoires de distribu- tion. Selon l'opinion qui prédomine parmi les spécialistes de la minéralurgie, ces commandes offrent une sécurité de fonc- tionnement qui est tout juste suffisante dans les conditions difficiles des installations de préparation de minerais. En fait, dans le cas particulier de la commande de clapets à dis- que, on connaît déjà d'après le brevet US n' 4 019 981 une commande électronique, mais celle-ci est cependant limitée à la commande des clapets et elle n'intervient pas sur les éléments fonctionnels et les systèmes auxiliaires. Le but de l'invention est d'améliorer la commande des divers éléments fonctionnels et systèmes auxi- liaires d'un bac de lavage, et en particulier de réaliser le verrouillage mutuel des divers éléments fonctionnels et systèmes auxiliaires ainsi que le processus de fonctionnement du bac de lavage de manière à pouvoir les modifier. En outre, il faut que les modifications de la commande soient rapides et sans problèmes. Ce but est atteint, selon l'invention, grâce au fait que le bac de lavage comprend un dispositif électro- nique de commande programmable àprogrammes mis en mémoire et, en particulier, à programmation libre. Grâce à l'utilisation d'un tel dispositif de commande, il est facile et simple de changer en fonction des besoins la commande des éléments fonctionnels du bac de lavage etde ses systèmes auxiliaires au moyen d'un changement de programme, ainsi que d'y réali- ser d'autres connexions ou verrouillages. Lorsqu'on utilise un tel système, il n'est plus nécessaire de câbler à nouveau les armoires de commande ou de confectionner de nouvelles cartes enfichables. De manière surprenante, il s'est avéré que la sécurité du fonctionnement d'un dispositif électroni- que de commande à programmation mise en mémoire est suppé- rieure à celle des dispositifs de commande électromagnéti- quesde type connu et, en outre, que les conditions diffici- les de fonctionnement d'une installation de préparation de minerais (poussière, humidité, vibrations, écarts de tempé- rature) ne produisent pas de défaillances lorsque l'on uti- lise un dispositif de commande à circuits de commutation in- tégrés. Dans une forme de réalisation de l'invention, le dispositif de commande comporte un écran de visualisation pour la représentation du programme qui a été introduit. Cette visualisation du programme introduit facilite considérablement la modification du programme, en particulier lorsque ce der- nier se présente sous la forme d'un schéma électrique de com- mutation. Tout spécialiste qui est capable de concevoir de tels schémas de commutation électrique peut modifier le pro- gramme sans aucun problème. Dans une autre forme de réalisation de l'in- vention, le programme introduit comprend un schéma des con- nexions électriques qui est de préférence réalisé selon la technique des relais et qui, au moment de sa commutation, met en circuit le trajet correspondant du courant électrique. Grâce à ce schéma programmé des circuits électriques qui peut être avantageusement rendu visible sur l'écran dans tous ses détails, on obtient à chaque instant une bonne vue d'en- semble des diverses fonctions de commutation et de verrouil- lage. Il est alors possible d'abandonner la commutation se- lon la technique des relais. Au moment de l'impulsion de com- mande, le schéma des connexions électriquesreprésente une liaison conductrice sous la forme d'un trajet du courant qui correspond alors aux carandes par les contacteurs électromagné- tiques connus qui sont câblés à demeure. Ainsi, le person- nel d'exécution et l'opérateur du dispositif de commande n'ont aucun problème à résoudre. Il se produit une commuta- tion matérielle qui, dans son essence, correspond auxcommu- tations connues. La seule différence réside dans le fait qu'elle n'est pas maintenue en permanence, mais qu'elle est mise en oeuvre seulement au moment fixé pour la commutation. Pendant le reste du temps, elle est contenue dans les mémoi- res sous la forme d'instructions d'exécution. Dans une forme de réalisation supplémentaire de 1' in- vention, le dispositif de cmmande comprend des fonctions de commutation périodiques présentant un pas de 0,01 seconde. Grâce à la présence de tels fonctions périodiques dans le dispositif de comman- de, il est possible, entre autresde commander également les clapets des bacs de lavage par l'intermédiaire du dispositif de commande. Il n'est alors plus nécessaire d'utiliser une unité de commande séparée pour les clapets des bacs de lava- ge dont la commande est difficile: l'unité qui, selon l'in- vention, commande le fonctionnement peut également prendre en charge la commande des clapets des bacs de lavage. Il est prévu également que le dispositif de commande peut aussi comporter, si on le souhaite, un schéma des connexions élec- triques pour la commande des clapets avec des pas de réglage égaux à 0,001 seconde. Selon une forme de réalisation de l'invention le schéma des connexions électriques pour la commande des clapets comporte des éléments de commutation à valeurslimites L'utilisation de tels éléments est particulièrement avanta- geuse puisque, de façon surprenante, elle permet de renoncer à agir constamment sur les clapets des bacs de lavage. C'est seulement lors du dépassement vers le haut d'une valeur li- mite supérieure ou vers le bas d'une valeur limite inférieur que l'on effectue une correction relativement importante. Les éléments de commutation à valeurs limites réagissent aux irré gularités du mouvement pulsatoire qui est surveillé en conti- nu, par exemple au moyen d'une sonde dans les chambres à im- pulsions. Dans une autre forme de réalisation de l'in- ventiion, le dispositif de commande comporte un schéma des connexions électriques qui, pour la mise en route du bac de lavage, ferme les clapets de sortie jusqu'à ce que le régime de fonctionnement soit atteint. Grâce à un tel schéma des connexions électriques, lors de la mise en route, les cham- bres à impulsions sont tout d'abord remplies d'une quantité suffisante d'air comprimé à travers les clapets d'admission, et on ouvre ensuite les clapets d'échappement pour que le mouvement pulsatoire puisse commencer. On obtient ainsi une mise en route de la machine qui est rapide et dont le fonc- tionnement est parfaitement sur. Selon une forme supplémentaire de réalisation de l'invention, le dispositif de commande comporte un schéma des connexions électriques qui, lors des interruptions com- mandées et/ou involontaires de l'arrivée du mélange de matiê- res minérales, arrête le mouvement pulsatoire dans le bac de lavage. Cette disposition est avantageuse pour éviter un la- vage de la machine en l'absence de matières minérales à la- ver et on conserve les couches optimales pour le lit de la- vage qui se forme lors du processus de lavage. De cette ma- nière, on évite complètement toute perte de matières ainsi que toute extraction erratique lors des arrêts. Selon une autre forme de réalisation de l'in- vention, le dispositif de commande comporte un schéma des connexions électriques qui, lors des interruptions du mouve- ment pulsatoire, place les systèmes auxiliaires en position "en ordre de marche" pendant une durée prédéterminée. Ceci permet, de manière avantageuse, une remise en marche immé- diate du bac de lavage après un arrêt de très faible durée. Ainsi, le processus de lavage peut être poursuivi immédia- tement après une interruption qui n'est que de courte durée, par exemple après la remise en route de l'arrivée de matières. Selon une variante, le dispositif de commande comporte un schéma des connexions électriques qui réalise la mise en route des bacs de lavage par mise en marche des divers éléments fonctionnels et systèmes auxiliaires dans un ordre prédéterminé après la récention des signaux "en ordre de marche" correspondants. Ainsi la mise en route après des arrêts prolongés, par exemple après des réparations, est aussi totalement automatique. Dans une autre forme de réalisation de l'in- vention, le schéma des connexions électriques pour le démar- rage est réalisé de telle manière que l'on met en circuit en premier lieu les dispositifs transporteurs pour l'évacua- tion des divers composants du mélange minéral, on met en route la commande des clapets pour le mouvement pulsatoire après la mise en marche des dispositifs transporteurs d'éva- cuation, et on met en route le dispositif d'amenée du mélan- ge minéral après la mise en route des dispositifs d'éva- cuation et de tous les éléments fonctionnels du bac de la- vage. Cette procédure s'est révélée particulièrement effica- ce et sûre, puisqu'ainsi, lorsque le système tombe en panne à l'improviste lors de sa mise en route, aucun bourrage de la machine et aucun phénomène analogue ne peuvent se produi- re. Pour la mise en oeuvre de l'invention, il est prévu enfin qu'un dispositif électronique de commande programmable à programmes mis en mémoire, et, en particulier, a programmation libre, est utilisé pour la commande des di- vers éléments fonctionnels de la machine de lavage et de ses systèmes auxiliaires. C'est ainsi que le dispositif peut tirer parti de tous les avantages qu'offre l'invention. La description qui va suivre et qui ne pré- sente aucun caractère limitatif, permettra de bien compren- dre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 représente de manière schématique une machine de lavage avec ses éléments fonctionnels et dis- positifs auxiliaires essentiels; - la figure 2 représente le schéma de verrouillage principal; - la figure 3 est un schéma des connexions électri- ques pour la commande des mouvements pulsatoires; - la figure 4 est un schéma des connexions électriques pour le processus de mise en route, et: - la figure 5 est un schéma des connexions élec- triques utilisées lors des perturbations de l'arrivée des matières minérales. Sur la figure 1, les repairesi à 6 désignent les divers compartiments du bac de lavag et les repères il à 16 les clapets correspondants d'admission et d'échap- pement qui sont de préférence des clapets à disque. Les clapets d'admission et d'échappement concernent l'air sous pression qui est utilisé par le bac de lavage et qui provient d'un réservoir 17. Ce dernier est relié à un com- presseur 19 par une conduite 18. Les clapets 11 à 16 sont actionnés automatiquement et ils reçoivent l'air qui les actionne par des clapets de commande 21 à 26. Cet air est amené auxclapets 21 à 26 par une conduite d'alimentation 27 qui est reliée au réseau d'air comprimé normal de l'ins- tallation de préparation des minerais, la pression de l'air étant supérieure ou égale à 4 bars. La présence de la pression d'air de commande est indiquée à un dispositif de commande 10 par un mano- mètre 28 à travers une conduite 28'. De la même manière, le compresseur 19 indique au dispositif de commande 10, à tra- vers une conduite 19', qu'il est en état de marche. La pres- sion de l'air contenu dans le réservoir 17 est mesurée par un manomètre de contrôle 20 et elle est transmise au dispo- sitif de commande 10 par une conduite 20'. Un clapet 29 pour le réglage de la pression de l'air est en outre monté sur le réservoir 17; son fonctionnement est hydraulique et il est alimenté en huile de pression par une conduite 29', de même que le clapet de sécurité 30 dont le fonctionnement est autonome. Contrairement au système de commande de l'air sous pression dont le fonctionnement est pneumatique, les dispositifs d'extraction 32 et 34 sont hydrauliques. Leur alimentation en huile de pression est assurée par la station hydraulique 8 et son réservoir d'huile 9 qui sont respecti- vement reliés au dispositif de commande 10 par des conduites 8', 8" et 9'. Des conduites d'huile de pression 31' et 32' relient la station hydraulique 8 au dispositif d'extrac- tion des stériles 31 et 32. Les flotteurs d'extraction sont reliés au dispositif de commande 10 par des conduites de mesure 31" et 32". De la môme manière, la station hydrat lique 8 est reliée au dispositif d'extraction des mixtes 33 et par des conduites d'huile de pression 33' et 34'. Ici également, des conduites de mesure 33" et 34" conduisent au dispositif de commande 10. Dans les chambres à impulsions des comparti- ments de lavage 1 à 6 se trouvent des sondes 41ià 46 dont les signaux sont transmis au dispositif de commande 10 par des faisceaux conducteurs 41' à 46' pour y réaliser la commande des clapets asservis selon un schéma des cir- cuits électriques à commutations et à valeurs limites. Dans la partie inférieure de la machine de lavage se trouvent en outre une conduite 35 pour l'eau de lavage ainsi que des compartiments d'extraction 36 et 37. Au-dessous de ces derniers se trouvent des organes trans- porteurs pour l'extraction des stériles et des mixtes qui n'ont pas été représentés et qui sont par exemple des chaî- nes à godetsd'êgouttage. Pour la commande générale des verrouillages et, en particulier, pour éviter le lavage lors des interruptions de courte durée de l'amenée des matières, un flotteur 38 pour le contrôle des matières est disposé en outre à la partie avant de la machine de lavage et il indique la hauteur du lit à l'unité de com- mande 10 par l'intermédiaire de la conduite 38'. La figure 2 indique et représente sous la forme de blocs les principaux groupes de fonctions auxiliai- res extérieures de la machine de lavage. Cette dernière1avec sa commande qui est désignée par le repère 50,reçoit les signaux 51' du compresseur 51, 52' du dispositif 52 qui mesure l'état de l'eau de lavage, 53' et 54' des deux in- terrupteurs manométriques 53 et 54 de l'air de commande et de l'air sous pression, 55' de la station d'huile lubri- fiante 55,et 56' de la station d'huile de pression 56. Elle reçoit en outre des signaux 57' du trajet du charbon pur 57, 58' du trajet d'extraction des mixtes 58 et 59' du trajet d'extraction-des stériles 59. Lorsque la tota- lité des signaux est présente à la commande de la machine de lavage 50, un élément "ET" 60 est excité sur lequel agit en outre le signal 61' du compresseur d'air 61 et qui met en route le transporteur de charbon brut 62. Bien que ceci ne soit pas obligatoire, il est avantageux d'ame- ner en outre à la machine de lavage des signaux 63' et 64' qui indiquent à la machine que les autres parties de l'ins- tallation de préparation de minerais sont en bon état de fonctionnement puisque c'est seulement dans ce cas que l'on peut obtenir un fonctionnement prolongé et exempt de perturbations. La figure 3 représente à titre d'exemple le schéma des circuits électriques qui commandent les mouvements à l'intérieur d'une machine de lavage munie d'une sonde 70 dans une chambre à air comprimé 71,schéne qui est réalisé de la manière suivante. La sonde 70 fournit un signal 70' à un transmetteur 72,qui, transformé en un signal d'entrne 72', l'amène à des éléments de commutation à valeurs limites 73 et 74. L'un de ces éléments, 73 par exemple, est utilisé pour la limite supérieure du point de rebroussement du mouvement pulsatoire et l'autre, 74, pour la limite inférieure du point de rebroussement de ce mouvement. Les valeurs limites qui sont réglées dans les éléments de commutation à valeurs limites sont comprises entre 80 et % de la hauteur de la chambre à air comprimé pour la limite supérieure et entre 0 et 20% de cette hauteur pour la limite inférieure. Lorsque l'on atteint les valeurs limites préréglées, les éléments de commutation à valeurs limites 73 et 74 fournissent des signaux 73' et 74' à des éléments "ET" 76 et 77 auxquels arrive en outre le signal de dé- marrage 75' de la commande automatique des mouvements pulsatoires. Si les conditions de démarrage sont remplies# les éléments "ET" fournissent des signaux 76' et 77' aussi bien aux éléments de commutation 78 et 79, qui sont de préférence des interrupteurs électroniques de puissance! qu'à la commande électronique des clapets. Cette dernière fonctionne au moyen d'impulsions périodiques qui se situent dans la zone du centième ou du millième de seconde, selon les disponibilités, la différence n'étant sensible qu'au niveau du nombre des opérations. L'unité électronique pour la commande des mouvements pulsatoires qui est intégrée dans le dispositif de commande, mais qui peut également en être séparée et réalisée sous la forme d'une unité phé- riphérique, est désignée par le repère 69. Sur la figure 4 qui représente le schéma des circuits électriques pour le processus de démarrage de la machine, le repère 70 désigne également la sonde et le repère 71 la chambre à impulsions. Ce schéma des cir- cuits électriques pour le processus de démarrage fonction- ne comme suit: la sonde 70 fournit un signal 80' indiquant le niveau du liquide pulsatoire au transmetteur 81 qui trans- forme le signal en signal d'entrée 81' et le fournit à l'é- lément de commutation à valeur limite 82. Ce dernier, lors- que la valeur limité préréglée est atteinte, fournit un signal 82' qui est fourni à un élément "ET" 84 en même temps que le signal 83'de la commande des clapets qui est présent lorsque cette commande est en marche. Lorsque la condition "ET" est remplie, l'élément "ET" 84 fournit un signal de commande 84' qui se présente sous la forme d'un signal 85' sur un élément "ET" 86 après excitation d'un signal ou, au choix, réalisation d'une condition dans le dispositif 85. 87' étant le signal qui provient de l'unité de commande des clapets 87 pour mettre en circuit la com- mande du clapet d'échappement, lorsque les signaux 85' et 87' sont présents, l'élément "ET" 86 fournit un signal 86' pour l'ouverture du clapet d'échappement. Les mouvements périodiques réguliers peuvent alors commencer à l'intérieur de la machine de lavage. La valeur limite est prise de préférence dans la zone comprise entre 70 et 95% de la hauteur de la chambre à impulsions et elle est de préférence réglée à une valeur égale à 80%. Sur la représentation schématique, cette valeur est désignée par Al H. t4t6496 La figure 5 représente un schéma des cir- cuits électriques qui empêchent le lavage de la machine en cas d'absence soudaine des matières minérales brutes. Sur cette figure 5, le repère 91' désigne le signal d'un capteur qui peut être un détecteur de mouvements associé au dispositif d'amenée des matières et le repère 92' dé- signe le signal d'un détecteur de matières ou d'un flotteur. Ce signal agit tout d'abord sur le commutateur à valeur limite 93. Lorsque la valeur limite préréglée dépasse la quantité minimale de matière, le commutateur à valeur li- mite 93 fournit un signal 93' qui agit,comme le signal 91' du détecteur de mouvements,sur un élément "ET" 94. Lorsque les deux signaux 911 et 93' sont présents, la condition "ET" est remplie, et l'élément "ET" 94 fournit pour sa part un signal 94' qui indique que l'alimentation en matières fonc- tionne normalement. Le signal 94' agit tout d'abord sur une minuterie 95 à temps court qui peut être réglée par exemple entre 0 et 100 secondes. Si le signal 94' s'évanouit, ce qui veut dire que l'alimentation en matières est interrom- pue ou que la hauteur de couche minimale n'est pas pré- sente sur le lit de lavage, la minuterie à temps court maintient tout d'abord son signal 95' jusquà ce que le temps préréglé se soit écoulé. Si aucun nouveau signal 94' de l'élément "ET" 94 ne se manifeste entre-temps, la minu- terie 95 à temps court coupe le signal 95'. Du fait de la disparition du signal 95', un dispositif de commutation 96 coupe l'air comprimé de la machine de lavage>ou il ouvre une dérivation.Dans tous les cas, le mouvement pulsatoire du li- quide de lavage s'arrête. Grâce à l'utilisation d'une dériva- tion, il est possible de remettre en route la machine de lavage de manière particulièrement avantageuse et rapide. La commande à programmation libre des bacs de lavage dont on vient de décrire à titre d'exaples quel- ques schémas de circuits.électriques à introduire est réa- lisée, selon l'invention, sous la forme d'un dispositif séparé pour la station de commande du groupe de machines de lavage. Toutefois, et sans sortir du cadre de il l'invention, ce dispositif de commande peut également être intégré dans un ordinateur qui commande l'ensemble de l'installation de préparation des minerais. Il constitue alors un composant intégré sans que ceci modifie pour au- tant l'efficacité et le mode de fonctionnement du disposi- tif selon l'invention. RF V E N D I C A T I O N S 1.- Bac de lavage, et, en particulier bac de lavage commandé par clapets pour la préparation du charbon ou d'autres matières minérales, du genre comprenant des élé- ments fonctionnels et des systèmes auxiliaires comme des dis- positifs d'alimentation et d'évacuation qui sont-commandés individuellement et qui sont au moins partiellement verrouil- lés électriquement les uns par rapport aux autres, caracté- risé en ce qu'il comprend un dispositif électronique (10) programmable à programmes mis en mémoire, et, en particulier, à programmation libre. 2.- Bac de lavage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) compor- te un écran de visualisation qui représente le programme introduit. 3.Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le programme introduit comprend un schéma des connexions électriques qui est de préférence réalisé selon la technique des relais et qui, au moment de sa commutation, met en circuit les trajets correspondants du courant électrique. 4.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comprend des fonctions de commutation pério- dique présentant un pas de 0,01 seconde. -5.- Bac de lavage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte un schéma des connexions électriques pour la commande des clapets * (11 à 16) avec des pas de réglage de 0,01 seconde. 6.- Bac de lavage selon la revendication 5, caractérise en ce que le schéma des connexions électriques pour la commande des clapets (11 à 16) comprend des éléments de mesure à valeurs limites (73, 74). 7.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un schéma des connexions électriques qui, pour la mise en route du bac de lavage (50), ferme les clapets de sortie jusqu'à ce que le régime de fonction- nement soit atteint. 8.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un schéma des connexions électri- ques qui, lors des interruptions commandées et/ou invo- lontaires de l'arrivée du mélange de matières minérales, arrête le mouvemett pulsatoire dans la machine de lavage (50). 9.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le disposi- tif de commande (10) comporte un schéma des connexions électriques qui, lors des interruptions du mouvement pul- satoire, place les systèmes auxiliaires en position "en ordre de marche" pendant une durée prédéterminée. 10.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le dispo- sitif de commande (10) comporte un schéma des connexions électriques qui réalise la mise en route de la machine de lavage (50) par mise en marche des divers éléments fonction- nels et systèmes auxiliaires (51 - 62) dans un ordre pré- déterminé après la réception des signaux "en ordre de mar- che" correspondants (51' - 59'). 11.- Bac de lavage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le schéma des connexions électriques est réalisé de telle manière que les dispositifs transpor- teurs (58, 59) pour l'évacuation des divers composants du mélange minéral sont mis en circuit en premier lieu. 12.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le schéma des connexions électriques est réalisé de telle manière qu'après la mise en marche des dispositifs transporteurs (58, 59) pour l'évacuation, la commande des clapets pour le mouvement pulsatoire est mise en circuit. 13.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le schéma des connexions électriques est réalisé de telle manière qu'après la mise en route des dispositifs transporteurs (58, 59) et de tous les éléments fonctionnels (51-57) de la machine de lavage (50), le dispositif d'arrivée (62) du mélange minéral est mis en marche. 14.- Bac de lavage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on uti- lise un dispositif électronique de commande programmable à programmes mis en mémoire, et, en particulier, à program- mation libre, pour la commande de ses divers éléments fonc- tionnels et systèmes auxiliaires (50 - 62).