Brevet FR2532757A1 — publié le 19840309

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un procédé pour la mesure continue de la teneur en eau de produits déversables ou matières en vrac , en particulier de matériaux déversables pâteux pulvérulents; granuleux ou fibreux ou filamenteuxg dans lequel le produit a sur son chemin de transport, est amené au moins partiellement à un agencement de mesure et est transporté de force sous compression; tassement ou compactage à travers celui-cia auquel cas le signal de sortie dfiune opération de mesure électrique sur le produit comprima tassé ou compacté est une mesure de lehumidité de celui-ci LBinvention se rapporte aussi à un dispositif pour llexécution de ce procédé ainsi qubaux diverses applications et utilisations résultant de leur mise en oeuvre et aux systèmes a ensembles a aqppavreilsg équipements et installations pourvus dsun tel dispositif Des procédés du type précité trouvent leur utilisation par exemple dans des installations de séchageDde production ou de mélangeage pour le traitement ultérieur en règle générale de produits agricoles ou dans l'industrie chimique auquel cas est produite au moyen dUune méthode de mesure électrique a un signal de sortie correspondant à la teneur en eau des produits a lequel sert à la commande du processus. Par ailleurs, -de tels procédés sont aussi mis en oeuvre aux emplacements de manutention ou de transition des produits afin de pouvoir, à partir de la teneur en eau mesurée et indiquée, affichée ou enregistrée des produits, tirer des conclusions sur leur qualité Pour l'exécution du procedé précité, des dispositifs sont déjà en usage, dans lesquels une partie temporairement dérivée du courant de matières en vrac ou déversables est refoulée par une vis transporteuse sans fin ou d'archimède à travers un cylindre formant éprouvette de mesure placé après le tube de transporteur entourant la vis transporteuse sans fin ou d'Archimede. Des plaques ou cônes chargés par ressorts ou par des poids ou bien une couronne de ressort à lame assurent ici une accumulation du produit dans le cylindre de mesure formant éprouvette, auquel cas une opération de mesure électrique par l'intermédiaire de moyens à électrodes est alors entreprise dans le cylindre de mesure formant éprouvette sur le produit comprimé, compacté ou tassé. Dans de tels agencement connus est désavantageux tout d'abord le fait que les opérations de mesure électrique s'effectuent par l'intermédiaire de la conducti bilié électrolytique, éventuellement sous la forme de mesures d'impédance, car la conductibilité électrolytique du produit est fortement dépendante de la température Ceci exige ainsi une dépense relativement grande de moyens pour la mesure de température et pour la compensation d'erreurs ou de défauts de mesure, pour parvenir à des indicatiôns utilisables sur l'humidité momentanée du produit dans le cylindre de mesure formant éprouvette. Un autre inconvénient considérable dans les agencements connus est constitué par le fait qu'aucune compression constante de la matière déversable ou en vrac ne peut être obtenue dans le cylindre de mesure formant éprouvette, car les conditions de frottement, entre la matière déversable ou en vrac et la paroi du cylindre de mesure formant éprouvette varient constamment. Le coefficient de frottement de la matière déversable ou en vrac est ici non seulement variable en fonction de la teneur en eau mais présente aussi des sauts considérables entre le frottement à l'état de mouvement et à l'état de repos.Ces sauts ou variations brusques causent, dans le cylindre de mesure formant éprouvette, des mouvements saccadés de la matière déversable ou en vrac, lequel comportement est connu sous le nom de "slip-stick" dans la construction de machines ou mécanique et provoque une variation continuelle de densité de la matière déversable ou en vrac dans le cylindre de mesure formant éprouvette. Est ici aggravant le fait que ces processus sont du type stochastique et peuvent, dans des cas extrêmes, conduire jusqu'au blocage de la matière déversable ou en vrac dans le cylindre de mesure formant éprouvette. Dans la majorité des cas; les matières déversables sont, dans des installations plus récentes, transportées par un écoulement deair, ce qui assure que, dans les conditions d'écoulement existantes; le tube de transporteur avec la vis transporteuse sans fin et le cylindre de mesure formant éprouvette disposé après ceux-ci sont vidés par soufflage. D'une façon correspondante, la plaque, chargée par ressort ou par des poids, est à précontraindre plus fortement à la sortie du cylindre dé mesure formant éprouvette, ce qui peut alors cependant conduire à ce que, dans le cas d'une opération de transport commençante, la matière déversable soit bloquée dans le cylindre de mesure formant éprouvette et que des mesuressoientainsi rendues impossibles. C'est donc la tâche de la presente invention de creer un procéde et un dispositif pour la mesure continue de la teneur en eau de matières déversables, lesquels, en évitant les inconvénients précédemment décrits de l'étant connu démontré de la technique antérieure, permettent en particulier de déterminer, d'une manière simple et sûre et de façon précise et sans perturbatcions ou dérangements, la teneur en eau de tous les produits en question capables de s'écouler. Ceci est alors atteint dans le procédé conforme à l'invention par le fait que la determination de la teneur en eau s'effectue par la voie diélectrométrique S auquel cas les moyens, assurant le transport forcé à travers lwagen- cement de mesure, sont simultanément utilisés comme électrodes de mesure pour la mesure de la diélectricité relative du produit comprimé et auquel cas la compression du produit au voisinage ou dans la région des électrodes de mesure est exécutée par une retenue d'accumulation ou un amassement du produit à l'aide de moyens a valves ou soupapes à membrane. Le dispositif concernant l'invention, pour l'exécution de ce procédé, avec un tube de transport insérable dans la voie ou le chemin de transport du produit à mesurera avec une découpure ou un évidemment de paroi ou d'enveloppe latérale formant un orifice d'entrée pour au moins une partie du produit, depuis lequel un élément transporteur, tournant dans le tube de transport, déplace le produit en direction d'un orifice de sortie du côté frontal, se caractérise conformément à l'invention en ce que l'élément transporteur en forme de vis sans fin ou d'Archimède constitue une pre mière électrode et le tube de transport constitue une seconde électrode dans un circuit de courant électrique dont le signal de sortie variable est une mesure de l'humidité du produit dans le tube de transport, auquel cas une valve ou soupape à membrane, à l'orifice de sortie du côté frontal du tube de transport, est prévue comme moyen d'accumulation ou d'amassement pour la compression, le compactage ou l'entassement du produit dans le tube de transport. Par ces dispositions J il est maintenu désormais possible de concevoir un dispositif pour la mesure continue de la teneur en eau de toutes les matières déversables appropriées, lequel satisfait à toutes les exigences précitées. C'est ainsi que tout d'abord grâce à la mesure diélec trometrivue de la matière déversable au lieu de la mesure par l'intermédiaire de la conductibilité électrolytique, il est possible de renoncer aux moyens pour la constatation ou détection de la température de comparaison, car l'evol.u tion en température de la diélectricité relative est plus petite d'un ordre de grandeur que celle de la conductibilité électrolytique.Grâce à cela a le dispositif entier devient sensiblement plus simple et en outre encore plus précis Grace à l'utilisation de l'élément transporteur en forme de vis sans fin ainsi que du tube due transport entourant la vis transporteuse sans fin, il peut en outre avantageusement être renoncé non seulement à un cylindre de mesure formant éprouvette séparé mais les mesures erronées ou défectueuses a survenant jusqu a présent à cause de l'effet dit de "slip-stick", peuvent -être complètement évitées cara dans le tube de transport qui forme maintenant aussi en même temps l'espace ou la chambre de mesure; seul un frottement à l'état de mouvement peut se produire entre la matière déversable et le tube de transport ou la vis transporteuse sans fin Un autre avantage considérable de l'agencement conforme à l'invention consiste en ce que la soupape à membrane, prévue comme moyen de retenue dgaccmulation pour la compression du produit dans le tube de transport, est en mesure de gener ou d'empêcher entre autre des écoulements d'air se produisant dans le tube de transportDde telle façon que les propriétés d'accumulation de la soupape à membrane ne soient pas perdues dans ce cas Dans le cadre d'une conformation judicieuse du disposi- tif conforme à l'inventiona il est alors avantageux que lgélé- ment transporteur en forme de vis sans fin soit une hélice rotative supportée par le tube de transport de façon à pouvoir être entrain due l'extérieur et électriquement isolée ou séparée du tube de transporta dans laquelle s'détend axialement une broche formant noyau fixée par flasque-bride on tube de transport et dont l'extrémité libre coopère avec la soupape à membrane Par ces dispositions, des résultats de mesure optimaux se laissent obtenir maintenant par le fait que la broche, s'étendant librement dans l'hélice, constitue, d'une façon comparable à une vis transporteuse sans fin usuelle, égale lement une électrode et que la matière déversable, se trouvant aussi bien entre la broche et l'hélice qu'également aussi entre l'hélice et le tube de transporta est traversée par des lignes de champ lorsqu'une tension électrique est appliquée. Lâ face frontale de la broche reprend ici, à la place de la face frontale libre d'une vis transporteuse sans fin, la fonction de coopération avec la soupape à membrane. Une autre configuration avantageuse consiste en ce que la soupape à membrane comprend un disque-membrane en forme d'assiette se retournant vers l'extérieur sous une pression et qui est fixé centralement à l'extrémité libre de la broche et s'applique de façon étanche, par son bord périphérique sous contrainte ou tension interne, contre la surface frontale, du côté de sortie, du tube de transport ou contre un anneau ou une bague à lèvre d'étanchéité, monté sur cette surface frontale et s'étendant ou pénétrant en saillie vers l'intérieur. S'il se produit alors, dans cet agencement notamment au début d'un processus de transport, un écoulement d'air relativement grand en direction de transport à travers le tube de transport, le disque formant membrane se soulève faiblement dans sa portion de bordure ou zone marginale, de la contre-surface, de sorte que l'air peut se détendre vers l'extérieur sous une déviation d'environ 900. Des particules de matière déversable entrainées se déposent par contre, en raison de leur force d'inertie, près de la fente de soupape ouverte sur les éléments de soupape et ferment ou obturent alors cette fente, de sorte que la pression dynamique de retenue désirée peut s'établir. Quand cette pression dynamique de retenue est alors atteinte, la soupape à membrane s'ouvre de la manière désirée en maintenant la pression dynamique constante. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation spécifique actuellement préféré de l'invention et dans lequel la figure unique représente, une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à l'invention pour la mesure continue de la teneur en eau de matières déversables. Conformément à la représentation, la forme dUexécu- tion, montrée à titre d'exemple, d'un dispositif pour la mesure continue de la teneur en eau d'un produit déversable 14 non représenté d'une façon plus détaillée et transporté dans le sens de la flèche 6 à travers un conduit 6 d'une installation de production non représentée d'une façon plus détaillée, comprend un tube de transport d qui s'étend ici transversalement à la direction de transport 6' dans le conduit 6 Il est ici déjà à noter maintenant que le dispositif avec le tube de transport 4, décrit ci-après deune-façon encore plus préciseaest enfile ou emmanché a d'une maniere interchangeable à volonté, sur le canal 6 et relié à celui-ci dsune manière appropriée non représentée plus en détail.Des dispositifs selon la présente invention sont par conséquent utilisables mobilement et universellement pour autant que sur les tubes ou conduits de transport des installations concernées soient prévues des ouvertures appropriées pour l'emmanchement ou lginser- tion du tube de transport 4 ou d'autres possibilités de fA- ation Pour la dérivation temporaire d'une partie du produit et son passage guidé à travers le tube de transport 4, celuici comporte, près de son extrémité extérieure et en amont un orifice dentée 5 dans sa surface de paroi ou d'enveloppe latérale, tandis que la face frontale intérieurelibre du tube de transport 4-forme l'orifice de sortie 5'0 Le tube de transport 4 consiste en une matière électrique- ment conductrice par exemple en acier et entoure coaxiale ment une vis transporteuse sans fin 'élicoidale 3 qui est supportée de facon tournante dans la portion ou zone, située extérieurement, du tube de transport 4 par l'intermédiaire d'une pièce annulaire 30 et d'un moyen formant palier radial 31. L'hélice transporteuse 3 elle-même consiste également en une matière électriquement conductrice et est reliée par l'intermédiaire d'une bague isolante 3 à la pièce annulaire 30 d'une façon solidaire en rotation mais électriquement séparée.L'hélice transporteuse3 est en outre pourvue, près de la bague isolante 32,d'une bague collectrice de frottement -ou de contact en cuivre 33 qui permet la liaison ou connex ion électrique vers l'intérieur dans le tube de transport 4 par l'intermédiaire d'un balai frotteur ou de contact 34. En outre, la pièce annulaire 30 porte une couronne dentée 35 qui est en liaison active par exemple d'engrenement avec le moyen de commande motrice ou d ! entralnement extérieur représenté ici seulement par un pignon ou une roue dentée d'entrainement menant 36 et entraîne la vis transporteuse sans fin ou l'hélice transporteuse 3 La vis transporteuse sans fin 3 est traversée par une broche 7 fixée coaxialement par bride ou collet à une paroi frontale externe -8 fermant le tube de transport 4 et dont l'extrémité libre est située au voisinage ou dans la région de l'extrémité ouverte libre 5' du tube de transport 4.La matière déversable 14, pénétrant à travers l'orifice d'entrée 5, s'écoule ainsi, sous l'action de transport de la vis transporteuse sans fin 3 tournante, aussi bien entre les spires ou filets de la vis transporteuse sans fin 3 qu'également dans la fente annulaire entre la vis transporteuse sans fin 3 et la paroi d'enveloppe latérale du tube de transport 4 et dans la fente annulaire entre vis transporteuse sans fin 3 la broche 7 en direction de l'orifice de sortie 5'.La portion ou zone externe du tube de transport 4, contenant les moyens à engrenage ou dwentralnementet les moyens de est ici protégée contre une pénétration de la matière déversable 14 par des garnitures de joint annulaire formant bagues d'étanchéité 23 Comme moyen de retenue ou d'accumulation pour la matière déversable 14 déplacée dans le tube de transport 4 sert une soupape à membrane qui comprend ici un disque formant membrane 17 en forme d'assiette se retournant ou se retroussant vers l'extérieur sous la pression de la matière déversable 14 et qui est fié centralement à lsex- trémité libre de la broche 7 notamment au moyen d'une vis 7'.Ce disque formant membrane 17 peut s'appliquera par son bord périphérique a directement contre la face frontale; du côté de sortie; du tube de transport 4 ou biena comme cela est représentéa s'appliquer sous précontrainte propre contre un anneau formant bague à lèvre d'étanchéité 16 s'étendant radialement en saillie vers' f'intérieur. Dans le dessin et pour une meilleure illustration du mode de fonctionnement a la moitié supérieure de la soupape à membrane 16 17 est représentée fermée et la moitié inférieure est representée ouverte Le disque formant membrane 17 ainsi que l D anneau formant bague à lèvre d'étanchéité 16 peuvent être fabriqués en divers matériaux a notamment en des caoutchoucs naturels ou synthétiques ou en des élastomères à base d'uréthane, par exemple dans un domaine de dureté allant de 60 à 650 Short A Comme cela est discernable sans difficulté a cette soupape à membrane empêche ou gene le passage d'un écoulement d'air dans la portion de bordure ou région marginale du disque formant membrane 17 suivant la flèche dUécoule- ment 17P, lequel air est dévié d'environ 00 sans que pour cela la vidange par soufflage a mentionnée au début, du tube de transport 4 puisse avoir lieu, car des particules entral- nées obturent alors la fente entre le disque formant membrane 17 et l'anneau formant bague à lèvre d'étanchéité 16g comme cela a déjà été expliqué dans l'introduction. C'est seulement lorsque la pression dynamique de retenue prédéterminée s'est alors établie, que le disque formant membrane 17 s'ouvre par un repliement sensiblement en forme de parapluie. La force de rappel du disque formant membrane 17 assure alors le réglage de la retenue d'accumulation à une valeur approximati ement constante.Les propriétés de la matière du disque formant membrane 17 assurent en outre une séparation ou un détachement parfait de matière résiduelle, ayant adhérée après des temps d'arrêts, par le fait que, grâce au comportement élastique du disque formant membrane 17 en direction de la pression d'air commençantea il se produit des orifices de passage sensiblement triangulaires à vitesse de passage ou de traversée d'air élevée à travers lesquels les résidus sont éjectés ou expulsés par soufflage.Pour la mesure de la diélectricité relative de la matièredéversable concernée, donc du rapport de la densité de déplacement diélectrique à l'intensité du champ électrique, pour pouvoir en déduire la teneur en eau de la matière déversable, les deux éléctrodes 3 et 4 sont connectées par l'intermédiaire de moyens de conxion ou de raccordement 9 et 12, à un circuit de courant électrique 20 qui comprend une résistance 21 par l'intermédiaire de laquelle est mesurée la chute de tension d'une tension électrique alternative appliquée aux deux électrodes 3 et 4 avec une fréquence par exemple de 10 kHz. Le signal de sortie sur la résistance est alors amené à un circuit d'anlyse ou d'exploitation correspondant 22 qui, par l'intermédiaire d'un instrument 23 monté à la suite, est capable d'indiquer, d'afficher ou d'enregistrer- directement la teneur en eau de la matière déversable Un tel circuit d'analyse ou d'exploitation peut correspondre notamment au montage ou système de circuit d'un compteur électronique d'énergie de courant électrique réactif et est généralement connu, de sorte qu'une représentation plus détaillée de tels agencements de circuit de mesure diélectrométrique est superflue. Habituel lement, le signal de sortie peut être en outre utilisé comme grandeur de réglage sur le circuit d'analyste ou d'exploitation 22. De la description précédente résultent ainsi un procédé et un dispositif pour la mesure continue de la teneur en eau de matières déversablesa le procédé et le dispositif étant en mesure de satisfaire dans la pratique à toutes les exigences imaginables. C'est ainsi qu'il devient tout sabord possible par la mesure diélectrométrique de la matière déversable à la place de la mesure par l'intermédiaire de la conductibilité electrolytiquel de renoncer aux moyens pour la constatation ou détection de la température de comparaison, car lDévolution en température de la aiélectricite relative est plus petite d'un ordre de grandeur que celle de la conductibilité électrolytique Grâce à cela a tout le dispositif devient sensiblement plus simple et en outre encore plus précis On peut par ailleurs désormais obtenir des résultats de mesure optimaux par le fait que la broche 7, s'étendant librement dans l'hélice 3, constitue aussi une électrode d'une manière comparable à une vis transporteuse sans fin usuelle et que la matière deversable 14, se trouvant aussi bien entre la broche 7 et l'hélice 3 qu'également entre l'hélice 3 et le tube de transport 4, est traversée par des lignes de champ lorsqu'unie tension électri- que est appliquée, comme cela est illustré par les lignes de champ 13 représentées dans le dessin. Grâce à l'emploi de l'élément transporteur en forme de vis sans- fin 3 ainsi que du tube de transport 4 entourant la vis transporteuse sans fin 3, on peut en outre avantageusement non seulement renoncer à un cylindre de mesure séparé mais les mesures erronées ou défectueuses, se produisant jusqu'à présent par l'effet de "slip-stick", peuvent etre complètement évitées car, dans le tube de transport 4 qui constitue maintenant désormais,en même temps aussi l'espace ou le compartiment de mesure, seul un frothm à l'étatde mouvement; entre la matière déversable 14 et le tube de transport4 ou la vis transporteuse 3, peut apparaître. Un autre avantage considérable de l'agencement conforme à l'invention consiste en ce que la soupape à-membrane 16, 17, prévue comme moyen de retenue d'accumulation pour la compression, le compactage ou l'entassement du produit dans le tube de transport 4, est en mesure de gener ou d'empêcher entre autre de telle façon des écoulements d'air survenant dens le tube de transport 4 que les proprié- tés de retenue d'accumulation de la soupape à membrane ne soient alors pas perdues. Bien entendu, un grand nombre de modifications se situent dans le cadre de l'idée d'invention précédemment décrite. 'C'est ainsi que'par exemple le disque formant membrane 17 et l'anneau formant bague à levre d'étanchéité 16 peuvent être pourvus de nervures de renforcemént s'étendant radialement. De même, la soupape à membrane peut comporte un disque formant membrane qui est fixé par son bord périphérique à la face frontale du tube de transport A et coopère par une bordure d'étanchéité interne avec la face frontale ou terminale de la broche 7. il est en outre possible d'employer, au lieu de la vis transporteuse sans fin 3 hélicoidale et sans noyau, un rouleau ou cylindre transporteur ou une vis transporteuse sans fin usuel , auquel cas les moyens formant soupape a membrane coopereraient avec la face frontale ou terminale extrême de cette vis transporteuse sans fin. Par ailleurs, les moyens formant circuits, les moyens à engrenage d'entrainement et les moyens de transmission de courant électrique peuvent être d'une structure différente. En outre, la vis transporteuse sans fin 3 peut présenter, au lieu de la section transversale droite carrée représentée, également une autre section transversale droite par exemple polygonale ou ronde. En outre, une vis transporteuse sans fin à deux filets ou un agencement contrarotatif peuvent aussi trouver utilisation. REVENDICATIONS i Procédé de mesure continue de la teneur en eau de matières déversablesa en particulier de produits déversables pâteux, pulvérulents a granulaires ou fibreux ou filamenteuxS dans lequel le produit a sur son chemin de transport, est amené au moins partiellement à un agencement de mesure et transporté de force sous compression à travers celui-cia auquel cas le signal de sortie dDune mesure électrique sur le produit comprimé est une valeur de mesure de l'humidité de celui-ci, caractérisé en ce que la détermination de la teneur en eau s 'effectue par la voie diéleçtrometrique ;; auquel cas les moyens a assurant le transport forcé à travers lgagen- cement de mesure a sont utilisés en même temps comme électrodes de mesure pour la mesure de la diélectricite relative du produit comprimé et la compression du produit a au voisinage des électrodes de mesure a est exécutée par retenue d'accumu- lation du produit à l'aide de moyens à soupape à membrane 2 Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 1 a avec un tube de transport insérable dans le chemin de transport du produit à mesurera avec un évidemment de paroi latérale formant un orifice d'entrée pour au moins une partie du produit et à partir duquel un élément trans porteur a tournant dans le tube de transport,déplace le produit en direction d'un orifice de sortie du côté de la face frontale, caractérisé en ce que l'élément transporteur en forme de vis sans fin (3) constitue une premiere électrode et le tube de transport (4) constitue une'seconde électrode dans un circuit de courant électrique (20) dont le signal de sortie variable est une mesure de l'humidité du produit (14) dans le tube de transport (4), une soupape à membrane (16, 17) étant prévue à orifice de sortie du côte de la face frontale du tube de transport (4), comme moyen de retenue d'accumulation pour la compression du produit dans le tube de transport (4). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément transporteur en forme de vis sans fin (3) est une hélice supportée par le tube de transport (4) d'une façon tournante et de maniere à pouvoir être entrainée de l'extérieur et séparée électriquement du tube de transport (4), dans laquelle s'étend axialement une broche (7) fixée par bride au.tube de transport (4) et dont l'extrémité libre coopère avec la soupape à membrane (16, 17). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la soupape à membrane comprend un disque formant membrane (17) en forme d'assiette se retournant sous pression vers l'extérieur, qui est fixé centralement à l'extrémité libre de la broche (7) et s'applique de façon étanche, par son bord périphérique sous contrainte interne, contre la face frontale, du côté de sortie, du tube de transport (4)ou contre une bague à lèvre d'étanchéité (16) montée sur cette surface frontale et s'étendant radialement en saillie vers l'intérieur.