Brevet FR2561386A1 — publié le 19850920

La présente invention se réfère à un procédé pour la déter- mination de la distribution des grosseurs dans une matière en morceaux, en particulier dans des copeaux pour la fabrication de pâte de cellulose, en termes de proportions volumiques. Les exigences de plus en plus sévères pour une bonne écono- mie de production et une qualité élevée dans la fabrication de pâte de cellulose ont provoqué une demande croissante de systèmes efficaces pour le contrôle des procédés. Dans le passé, on remédiait aux perturbations dans les procédés par des mesures de réglage dans la fabrique de pâte. Actuellement cependant on essaye de plus en plus de parer aux variations le plus t6t possible, déjà dans l'atelier de nettoyage. Les statistiques concernant le fonctionnement des fabriques de pâte prouvent que les per- turbations(c'est-à-dire les problèmes de production et les variations dans les résultats de lessivage) dans un lessiveur en continu sont dans une large mesure provoquées par le bois matière première. Ce phénomène a rendu nécessaire la mise en service de nou- veaux systèmes de mesure pour déterminer la qualité des copeaux et en par- ticulier la distribution des grosseurs des copeaux. Un tel système de me- sure est considéré comme devant Utre utilisé dans des domaines d'applica- tion comme le réglage des coupeuses à bois, de copeaux de scierie, de systèmes de tamisage et pour l'information de l'opérateur du lessivage. La distribution de la grosseur des copeaux était détermi- née antérieurement par une méthode de tamisage. Selon cette méthode, qui est normalisée, les copeaux sont divisés à l'aide de quatre tamis en cinq fractions de la façon suivante: TYPE DE TAMIS FRACTIONS Copeaux de très grande taille Trous ronds de 45 mm Copeaux très épais Fente de 8 mm Copeaux triés Trous ronds de 7 mm Copeaux en épingles Trous ronds de 3 mm Eclats fins - 2 - L'appareil de tamisage comporte quatre cadres de tamisage superposés et assemblés en une unité suspendue en pendule et qui peut atre mise en vibration au moyen d'une tige excentrique de manière à pouvoir être mue essentiellement selon une ligne horizontale. Cette méthode a été appliquée d'une façon générale dans l'industrie de la cellulose depuis longtemps, mais elle ne peut plus au- jourd'hui satisfaire aux exigences d'une méthode de mesure rapide et pré- cise pour l'obtention de valeurs nécessaires pour le réglage du procédé. La présente invention est par conséquent basée sur l'utili- sation d'une méthode optique pour déterminer la grosseur du copeau. Plus en détail, cette méthode consiste à distribuer les copeaux sur une surface de transport plane, qui fait avancer la matière à une vitesse prédétermi- née. Dans une certaine position pendant le transport, la matière est sou- mise à une lumière provenant de deux sources de lumière, indépendantes l'une de l'autre et la lumière réfléchie, tant par les copeaux que par la surface du convoyeur, est enregistrée par voie optique. Les signaux enre- gistrés sont alors interprétés par voie électronique pour obtenir la dis- tribution des grosseurs. L'invention sera décrite ci-après par le biais d'une forme de réalisation et avec référence au dessin joint. La Fig. 1 représente schématiquement un arrangement pour mesurer la distribution des grosseurs des copeaux de bois pour la fa- brication de pâte de celullose. Des échantillons sont prélevés dans le courant de copeaux afin d'être mesurés soit automatiquement 10 ou manuellement 11. La matière de l'échantillon est introduite dans une botte de tête 1, qui a pour tâche de poser les copeaux sur le convoyeur 2 en étalant la matière et en lui donnant sur le convoyeur une forme permettant les mesures. A cette fin la boite de tête est pourvue de feuilles métalliques inclinées dont le but est de distribuer les copeaux de façon uniforme sur la surface du convoyeur et également de prélever la matière des échantillons et de la soumettre à des forces telles que les éclats adhérant aux copeaux soient séparés de ces derniers. Cela s'est révêlé très important pour le cas o les copeaux sont humides, car les forces d'adhésion entre les copeaux et les éclats sont alors élevées et cela est nécessaire étant donné que le système doit être susceptible de séparer les différents copeaux les uns des autres. A - 3 - partit de la boîte de tête les copeaux sont ainsi étalés sur la courroie du convoyeur 2, de sorte que la dimension la plus faible, c'est-à-dire l'épaisseur, soit placée perpendiculairement à la surface du convoyeur. Au-dessus du convoyeur est placé un ensemble de prises de vues 3, désigné par le terme: chambre à dispositif de charge couplée, qui réalise un en- registrement par voie opto-électrique des copeaux en deux dimensions. L'ensemble comporte une caméra à découpage en lignes, une interface élec- tronique et une source de courant. Au moyen de la caméra une nouvelle li- gne du convoyeur est enregistrée deux fois par milliseconde. La courroie 2 avance à une vitesse de 1 m/s, ce qui porte la résolution à 0,5 mm. Deux lampes à halogène 4 et 5 sont fixées chacune sur une rampe en travers de la courroie. La source de lumière 4 est allumée selon un plan prédé- terminé quand la surface des copeaux doit être mesurée, et la source de lumière 5 est allumée quand l'épaisseur des copeaux doit être mesurée. L'image venant de l'ensemble de prises de vues 3 est en- voyée dans un appareil de traitement 6 o elle est analysée par un dispo- sitif électronique spécialement conçu et introduite dans un système à micro-ordinateur. La distribution des grosseurs des copeaux est divisée en onze classes de tailles différentes. L'information est présentée sur un écran de visualisation 7, mais peut également être envoyée à un ordi- nateur de traitement. L'information dont il est fait mention ci-dessus permet de déterminer la distribution des grosseurs par triage selon la largeur des copeaux (équivalent mécanique = trou) et selon l'épaisseur des copeaux (équivalent mécanique = fente), basés sur les enregistrements optiques effectués respectivement par les lampes 4 et 5. Selon l'invention cepen- dant, il est important de connaître les proportions en pour cent par volu- me pour la classe de grosseur envisagée, des mesures d'épaisseur et de largeur. A cet effet on émet l'hypothèse suivante. (1) b. l = k. t o b = la largeur du copeau 1 = la longueur du copeau t = l'épaisseur du copeau k = une constante, fonction du type de copeau, de la nature du bois, etc - 4 - La constante k est d'une importance vitale pour la mesure, o car elle doit être constante pour toutes les fractions d'un même type de copeau. La relation (1) s'est révêlée applicable d'une façon générale, ce qui est mis en évidence par une bonne conformité entre la mesure optique selon l'invention et le procédé mécanique conventionnel. En service le procédé de mesure selon la présente invention s'est révîlé avoir la capacité suivante: Capacité d'analyse 1 m3/h Précision reproductibilité: éclats fins - 0,1 % copeaux en épingles - 0,5 % Conformité avec le tamis à copeaux conventionnel: éclats fins 0,2% copeaux en épingles 1,0 % Si l'on compare le procédé selon l'invention au tamisage conventionnel des copeaux on peut constater que: - le tamis à copeaux mécaniques détermine après 10 mn de vibration ce qui a passé par les trous et fentes différemment dimensionnés. Le résultat peut dépendre par exemple de la charge de différentes feuilles métalli- ques et du taux d'humidité des copeaux. Le procédé optique détermine ce qui peut passer théoriquement par des trous et fentes de différentes dimensions, - les mesures obtenues par le procédé optique sont indépendantes du taux d'humidité, tandis que le procédé de tamisage mécanique est affecté par les taux d'humidité variables des différentes fractions, - le procédé optique dépend de l'existence d'une relation entre l'épaisseur d'un copeau et sa surface, et cette relation est la même pour toutes les fractions, - le procédé optique convient bien pour les mesures en ligne. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, mais peut être variée sans sortir du cadre de l'invention. -5- REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer la distribution des grosseurs d'une matière en morceaux, de préférence des copeaux de bois pour la fa- brication de pâte de cellulose, caractérisé en ce que la matière est étalée sur une surface de transport de préférence plane (2), qui déplace la matière à une vitesse pouvant être déterminée à chaque instant, en ce que la matière est dans une certaine position soumise à la lumière au moyen d'au moins une source de lumière (4 et/ou 5) située au-dessus de la surface de transport, et la lumière réfléchie par la surface de transport et par la matière en morceaux étalée sur cette surface est enregistrée par voie optique à des intervalles de temps courts, et les signaux enre- gistrés sont traités par voie électronique pour obtenir la distribution des grosseurs de la matière dans un nombre de classes de grosseur sélec- tionnées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière est soumise à la lumière par séquences au moyen d'au moins deux sources de lumière prévues pour être interdépendantes. 3. Procédé selon la revendication 29 caractérisé en ce que les sources de lumière (4, 5) sont agencées de telle façon que les signaux enregistrés comportent certaines informations relatives à la surface et aussi à l'épaisseur des morceaux de la matière. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal comportant l'information relative à la surface des morceaux est traité par voie électronique pour obtenir l'information relative à la lar- geur des morceaux de matière. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour obtenir le volume des morceaux de matière, on utilise une relation entre la largeur, la longueur et l'épaisseur des morceaux en combinaison avec les signaux mesurés et analysés. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière est étalée sur la surface de transport de telle façon que la dimension la plus faible des morceaux se trouve essentiellement perpendiculaire à cette surface. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enregistrement optique est effectué en deux di- mensions. - 6- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rayonnement lumineux provenant des sources de lumière (4, 5) a une longueur d'onde comprise entre 600 et 800 nm. 9. Appareil pour déterminer la distribution des grosseurs d'une matière en morceaux, de préférence des copeaux de bois pour la fa- brication de pate de cellulose, caractérisé en ce qu'il comprend une boîte de tête (1) pour répartir la matière en morceaux sur une courroie de con- voyeur (2) se déplaçant sous la boite de tête (1), deux sources de lumière (4, 5) interdépendantes situées au-dessus de la courroie (2) pour soumet- tre à la lumière la matière en travers de la courroie, un dispositif (3) pour l'enregistrement optique de la lumière réfléchie et un dispositif (6) pour le traitement des signaux. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la boîte de tête (1) comporte des feuilles métalliques (8, 9) incli- nées ayant entre elles un rapport spatial en sens vertical pour la sépa- ration de la matière et pour étaler celle-ci sur la courroie du convoyeur (2).