Brevet FR2563005A1 — publié le 19851018

La présente invention se rapporte à un dispositif échantillonneur pour un flux de matière solide en morceaux en chute libre et à un procédé d'échantillonnage par prélèvement d'incréments successifs. L'échantillon d'un lot de matière doit être prélevé de façon à représenter fidèlement le lot total selon les régles normalisées et il est constitué par un nombre minimal d'échantillons élémentaires ou incréments. La matière amenée en son point de chute, par exemple au moyen d'un convoyeur dans une goulotte constituée par une bande transporteuse, quitte celle-ci et se déverse dans une veine ou flux décrivant une trajectoire parabolique. Les régles normalisées d'échantillonnage prescrivent des dimensions limites inférieures d'ouverture de la boite de prélèvement et le poids d'échantillon en fonction de la granulométrie et de la précision souhaitee, la vitesse maximale de déplacement de la boite de prélèvement, ainsi que le nombre d'incréments prélevés en fonction du tonnage de matière à echantillonner. La prise d'échantillon d'une matière en chute libre s'effectue habituellement au moyen d'échantillonneurs classiques dits traversiers, dans lesquels une fenetre d'ouverture à deux bords parallèles et respectant les régles normalisées se déplace transversalement par rapport à la section droite du flux de matière à une vitesse au plus égale à 0,5 m/sec Ainsi, pour une bande de transport large de 2 m débitant 2400 t/heure de matière de granulométrie de 0-50 mm, on recueillera avec une fenêtre de 20 cm de largeur se déplaçant à 0,5 m/sec, à chaque passage un poids d'incrément de: 2 400 000 1 3600 x 2;5 = 266,7 kg. Le nombre d'incréments à prélever pour constituer un échantillon étant .Innn. fixé à au moins 16 incréments pWttEXonnesde produit,le poids total de l'échantillon atteint des valeurs considérables, de l'ordre de 4267 kg. L'emploi des appareils de ce type conduit à des tailles d'échantillons nécessitant l'installation d'une tour de réduction lourde et coûteuse. La présente invention a pour objet de réduire considérablement la quantité prélevée, tout en conservant une bonne représentativité du lot. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un dispositif échantillonneur constitué d'une goulotte ou boite pourvue sur le dessus d'une ouverture et qui est placée sur un chariot se déplaçant transversalement par rapport à la section droite du flux de chute, caractérisé en ce que ladite goulotte placée perpendiculairement au flux de matière est recouverte d'une plaque de protection ou toit muni d'une ouverture ou guichet mobile, laquelle plaque est actionnée en coulissement en sens alternés le long de la goulotte au moyen d'organes mécaniques d'entrainement. Plus généralement, l'invention vise, indépendamment du dispositif propo sé, tout procédé d'échantillonnage de matière solide en morceaux quittant en chute libre un convoyeur par prélèvement d'incréments successifs, caractérisé en ce que, dans la succession d'incréments prélevés, la posi tion de chaque incrément prélevé en position d'arrêt du dispositif est décalée par rapport à celle de l'incrément précédent selon l'axe hori zontale (x) de la section droite du flux et l'incrément prélevé correspond à un filet de matière occupant un volume ayant un profil oblique selon le plan vertical perpendiculaire à la section droite du flux de chute. Ainsi, lors de l'application du procédé susvisé au moyen du dispositif présenté ci-dessus, on déplace la goulotte transversalement par rapport au flux de chute, le guichet étant pendant ce déplacement hors d'atteinte du flux de matière, on arrête la goulotte à des arrêts fixes régulière ment espacés et on fait parcourir, lors de ces arrêts, au guichet coulis sant le long de la goulotte une distance correspondante à l'épaisseur (y) du flux de chute, soit en direction centripète par rapport au foyer de la trajectoire parabolique du flux de chute, soit en direction centri fuge par rapport à ce foyer. D'autres particularités de l'invention apparaitront à la lumière de la description de dessins annexes, dont les figures la et lb montrent l'emplacement et la forme de l'incrément prélevé dans chaque filet de la veine la figure 2 la subdivision du flux et le plan de prélèvement la figure 3 présente schématiquement une vue de côté d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la figure 4 une vue de dessus du même dispositif, les figures 5 et 6 des vues en perspective, respectivement, du toit cou lissant à guichet et du dispositif complet, et la figure 7 une vue en perspective de toute l'installation. Dans le cas considéré, le flux à échantillonner est composé de matière de granulométrie telle, que 90% de morceaux passent à travers un tamis d'ouverture de mailles de 50 mm. Le flux est déversé avec un débit de 2400 t/heure et il mesure 2 m de largeur et 50 cm de hauteur. La matière s'écoule sous forme d'un flux oblique 1 en quittant un convoyeur 2 porté par un tambour de tête 3. Le dispositif échantillonneur comprend une goulotte 4 placée en oblique perpendiculairement au flux I. Elle est munie aux deux extrémités inférieure et supérieure de deux galets 5 roulant sur deux rails horizontaux parallèles 6. L'extrémité inférieure de la goulotte débouche dans un collecteur d'échantillon 7. La goulotte 4 est également munie aux deux extrémités des écrous ou engrenages 19 solidaires de la goulotte, qui coopèrent avec des vis 11 portant à leurs extrémités des roues dentées 9, dont une est entrainée en rotation au moyen d'un moteur électrique 10 pouvant inverser le sens de rotation. Le mouvement de rotation est transmis aux autres roues dentées 9 au moyen de chaines 8. Ainsi, les roues dentées 9 entraînant deux vis 11 coopérant avec des écrous 19 solidaires de la goulotte 4 assurent le déplacement de la goulotte en translation de sens alternés en direction horizontale pour lui permettre de balayer transversalement le flux 1. La goulotte 4 est recouverte d'un toit de protection 12 portant à ses deux côtés plusieurs couples de galets 13 enserrant chacun un rail de guidage 14 placé de chaque coté aux extrémités supérieures de la goulotte 4. Un autre système d'entrainement par chaine est représenté par la chaine 15 placée en oblique parallèlement 5 la goulotte et fixee aux deux extrémités longitudinales du toit 12 et s'^3ngrenant sur deux roues dentées 16, l'une desquelles est entraide en rotation par l'intermédiaire d'une tige carrée 20 apte à assurer un coulissement transversal des roues dentées 16 par un moteur 17. Ce système permet le coulissemént en sens alternés du toit 12 le long de la goulotte 4. Le toit coulissant 12 présente dans sa partie médiane une ouverture Qu guichet 18. Le toit et son guichet peuvent se déplacer grace au système de chaine 15 le long de la goulotte 4 et la protéger sur l'intégralité de son parcours dans le flux de chute 1, le guichet 18 permettant de détourner vers la goulotte un incrément de matière.Cet incrément (30,31) aura occupé au sein de la veine avant son prélèvement l'emplacement présenté aux figures la et lb. De longueur 1, il présente de profil une forme oblique, traver- sant toute l'épaisseur de la veine, mais ne prélevant qu'une partie de cette épaisseur, qui; dans une position instantanée du guichet, est décalée par rapport à sa position précédente. selon l'axe vertical (y) de la section droite du flux# Selon que le mouvement du guichet s'opère vers le haut ou vers le bas, la pente du profil oblique s'inverse, de direction centripète elle devient centrifuge. La position de la goulotte, les dimensions du guichet et la vitesse de déplacement sont des données dépendantes de caractéristiques de la matière à échantillonner et de la précision demandée. La figure 2 représente, vue de dessus, une bande de transport de 2 m de largeur subdivisée en huit bandes de 25 cm de largeur. L'écartement des bords de l'ouverture du guichet 18 est de 200 mm, le quadruple de la grosseur maximum de morceaux à échantillonner. La longueur de la bande représentée correspond au transport d'une charge de 1000 t avec un débit de 2400 t/heure, c'est à dire une charge déversée en 25 minutes. Les normes prescrivent la prise de seize incréments par 1000 t de produit. Il 4fit donc de prélever deux incréments par tranche vrtueiie rie nanrie ou tiiet pour obtenir un nombre d'incréments prescrit par la norme. On fait déplacer horizontalement la goulotte 4 avec arrets aux huit stations correspondant aux huit filets de 25 cm subdivisant la largeur totale du flux. Lors du déplacement de la goulotte, le toit 12 est positionné à l'aide du moteur 10 de façon à ce que la fenêtre 18 d'ouverture carrée de 20 cm de côté soit hors d'atteinte du flot de matière. A l'arrêt, on fait déplacer le guichet mobile 18 à l'aide du moteur 17 à une vitesse de 0,5 m/sec. perpendiculairement au flux. La hauteur du flux étant de 50 cm, la traversée de la boite s'accomplit en 1,4 sec. Suivant la position de la goulotte dans un des couloirs tracés à la figure 2, c'est à dire suivant sa position dans le flux, le tonnage passant dans l'ouverture 18 est un pourcentage du flux total variable et croissant des bords vers le centre. Poùr le débit considéré de 2400 tjheure, ce flot passe de O à 115 kg/sec. pour la totalité de la veine. L'ouverture du guichet coupant chaque filet en 1/2,5 sec., l'incrément recueilli pour chaque filet varie de O à 115/2,5 = 46 kg, en moyenne environ 15 kg par incrément. Au total, pour un lot de 1000 t déversé avec un débit de 2400 heure, exigeant selon la réglementation le prélèvement des 15 incréments, le poids recueilli en 25 minutes de débit de la bande est de 253 kg et pour un lot de poids variant entre 1000 et 2400 t exigeant 32 incréments le poids recueilli est de 506 kg, ce qui est nettement inférieur au poids d'échantillon recueilli lors de l'emploi de l'échantillonneur du type traversier. L'échantillonnage de 1000 t représentant 25 minutes de débit de la bande, pour prélever 16 incréments il faut effectuer un prélèvement élémentaire toutes les 1,5 minutes. Il est donc possible de réaliser cette opération en 25 minutes, le temps de traversée étant faible en regard de la fréquence de prélèvement. L'avantage du procédé selon l'invention ne réside pas seulement dans la réduction très importante du poids d'échantillon prélevé dans le respect de normes établies. I1 permet également de dépasser les normes en autorisant une ouverture de la boite de prélèvement supérieure à celle fixée par les normes. En effet, les régles pour les ouvertures des traversiers prescrivent une largeur 2,5 fois supérieure à la grosseur maximale des grains. Pour minimiser le poids d'échantillon au détriment de la représentativité du lot, on utilise souvent le coefficient de 1,5. De l'exemple d'application décrit ci-dessus, on a vu qu'en prenant un coefficient de 4, donc une ouverture surdimensionnée au regard de régles normalisées, on est conduit néanmoins à des prises très inférieures à celles de traversiers. Une ouverture de 200 mm respecte les normes, même en cas d'une perturbation de la granulométrie pouvant conduire à trouver dans le flux à échantillonner des blocs de 80 mm de diamètre. L'invention n'est pas limitée au dispositif décrit, elle comprend également plusieurs variantes de réalisation faciles à concevoir pour un homme de métier, telles que par exemple des différents dispositifs d'actionnement mécanique des organes mobiles que sont la goulotte et le toit de protection. REVENDICATIONS. 1. Dispositif échantillonneur pour un flux de matières solides en morceaux en chute libre quittant un engin convoyeur, lequel dispositif est consti tué d'une goulotte ou boite (4) pourvue sur le dessus d'une ouverture (18) et qui est placée sur un chariot (5,6) se déplaçant transver salement par rapport à la section droite du flux de chute (1), carac térisé en ce que ladite goulotte (4) placée perpendiculairement au flux (1) de matières est recouverte d'une plaque de protection ou d'un toit (12) muni d'une ouverture ou d'un guichet mobile (18), laquelle plaque est actionnée en coulissement de sens alternés le long de la goulotte au moyen d'organes mécaniques d'entrainement (15,16,17). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le toit cou lissant (12) est muni à ses deux côtés de galets (13) roulant sur deux rails de guidage (14) placés le long des deux côtés de la goulotte (4). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coulisse ment du toit (12) le long de la goulotte (4) est assuré par une chaine (15) s'engrenant sur des roues dentées (16) entrainées en rotation par un moteur (17), les deux extrémités de la chaine (15) étant fixées aux deux extrémités longitudinales du toit (12). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplace ment horizontal de la goulotte (4) est assuré par deux vis sans fin (11) entrainées en rotation par un moteur (10) et coopérant avec des écrous ou engrenages (19) fixés aux deux extrémités de la goulotte (4). 5.. Procédé d'échantillonnage d'une matière solide en morceaux quittant en chute libre un convoyeur par prélèvement des incréments successifs de matière, caractérisé en ce que, dans la succession des incréments prélevés, la position de chaque incrément prélevé en position d'arrêt du dispositif est décalée par rapport à celle de l'incrément précédent selon l'axe horizontal (x) de la section droite du flux et que l'in crément prélevé correspond à un filet de matière occupant un volume ayant un profil oblique selon le plan vertical perpendiculaire à la section droite du flux de chute. 6. Procédé selon la revendication 5 pour la mise en oeuvre du dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on déplace la goulotte transversalement par rapport au flux de chute, le guichet étant pendant ce déplacement hors d'atteinte du flux de chute, on arrête la goulotte à des arrêts fixes régulièrement espacés et on fait parcourir, lors de ces arrêts, au guichet coulissant le long de la goulotte une distance correspondante à l'épaisseur du flux de chute (y).