Brevet FR2582385A1 — publié le 19861128

L'invention a pour objet un dispositif pour la commande de l'alimentation en charbon d'une batterie de chaudières utilisant ce combustible. On connaît déjà des installations de chauffage comportant une chaudière ou une batterie de chaudières utilisant comme combustible du charbon en grains, en raison du coût relativement faible de ce matériau. Dans les installations comportant plus d'une chaudière, l'alimentation doit être effectuée a partir d'un silo et d'une manière telle qu' il vil'y ait pas de manque de combustible dans l'une quelconque des chaudières de la batterie et cela afin de ne pas provoquer de désamorçage de la chaudière où le combustible viendrait a manquer. En outre, dans de telles installations, il importe que le remplissage en charbon du foyer de chaque chaudière soit effectué avec toutes les conditions de sécurité requises, en particulier pour éviter que n'apparaissent des feux de cheminée ou analogues. C'est, d'une façon générale, un but de l'invention de fournir un dispositif de commande de l'alimentation d'une batterie de chaudières en charbon en grains qui satisfasse les conditions énoncées ci-dessus. C'est, encore, un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui soit à fonctionnement automatique comme requis dans les chaufferies modernes de grands ensembles d'habitations ou de bâtiments administratifs importants. C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui puisse être facilement adapté à des installations différant entr'elles par leur dimensions et/ou leurs caractéristiques et qui, en outre,permette dans chaque cas de conduire l'exploitation de la chaufferie avec les conditions voulues de souplesse et d'efficacité. Un dispositif selon l'invention, pour l'alimentation d'une batterie de chaudières en grains de charbon stockés dans un silo et propres à être introduits dans chacune des chaudières par un conduit d'alimentation sur lequel est interposée une trappe mobile, est caractérisé en ce que le conduit d'alimentation en grains de charbon associé å chacune des chaudières débouche dans une canalisation à vis sans fin, laquelle peut être mise rotation dans un sens pour l'amenée du charbon dans les chaudières et dans le sens inverse pour refouler le charbon en direction du silo, le charb étant extrait de ce dernier par l'intermédiaire d'une seconde vis sans fin dont l'extrémité opposée au silo communique avec ladite première vis par l'intermédiaire d'une trémie, et en ce que des moyens sont prévus pour commander ladite première et ladite seconde vis en fonction des informations four nies par des organes sensibles à la présence et/ou à l'absenc de charbon dans le foyer des chaudières a deux niveaux de hauteur différents dudit foyer, lesdits organes étant interrogés suivant une séquence prédéterminée au cours d'un cycle de temporisation. L'invention sera mieux comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique d'une batterie de chaudières à charbon comportant un dispositif suivant l'invention ; - la figure 2 est un schéma en blocsdiagrammes du dispositif suivant l'invention. Une batterie de chaudières utilisant comme combustible du charbon en grains, telle que prévue pour équiper une chaufferie moderne de grand ensemble d'habitation ou de bâtiment important, par exemple à usage administratif, est montrée très schématiquement sur la figure 1. Elle comporte des chaudières 10a, 10b, 10c, 10d munie chacune d'une trémie d'alimentation lla, llb, llc, lld placée en regard d'un conduit d'alimentation, respectivement, 12a-12d, qui débouche dans une canalisation 13. Sur chacun des conduits 12 est interposée un trappe 14a, 14b, 14c, 14d propre à être commandée par un moteur 15a, 15b, 15c ou 15d. Dans la canalisation 13 est logée une vis sans fin 20 reliée à un moteur 21 à deux sens de rotation dont l'un fait progresser le charbon en grains dans le sens de la flèche f, à partir d'une trémie 22 proche d'un silo S et jusqu'à un déversoir 12 à l'extrémité de ladite vis la plus distante de la trémie 22, tandis que l'autre sens de rotation refoule le charbon en grains dans ledit silo par une goulotte, non représentée. Dans la trémie 22 débouche l'évacuation 25 d'une canalisation 26 dans laquelle est logée une seconde vis sans fin 27 propre à être entrainée en rotation à partir d'un moteur 28 pour extraire le charbon en gains du fond du silo S. Selon l'invention, également, à chacun des foyers des chaudières 10 sont associés des organes sensibles à la présence et/ou à l'absence de charbon dans ledit foyer, lesdits organes étant placés à deux niveaux de hauteur différents, comme montré en 30 pour un détecteur ou capteur de niveau bas de la chaudière 10ayten 31 pour un capteur ou détecteur de niveau haut de la même chaudière. Des capteurs ou détecteurs appropriés sont, par exemple, des palpeurs à pales rotatives, en soi connus, par exemple du type de ceux vendus par la Société GATX FULLER, sous le nom : FF 345. Pour la commande des moteurs 21 et 28 associés aux vis sans fin 20 et 27, respectivement, ainsi que pour la commande des moteurs 15 associés aux trappes 14, l'invention prévoit un système 40,montré schématiquement sur la figure 1, lequel reçoit des informations à partir des capteurs ou détecteurs comme 30 et 31 des chaudières 10 et élabore des instructions de commande des moteurs comme il sera explicité ci-après en référence à la figure 2. Sur cette dernière le dispositif 40 est montré comme comportant un dispositif d'interrogation 41 relié par une voie 39 aux capteurs 30 et par une voie 42 à un dis positif de temporisation 43 lequel reçoit par une voie 44 les informations en provenance des détecteurs ou capteurs de niveau haut 31 et dont les sorties 45 et 46 aboutissent à un dispositif d'acquisition 47. Les sorties 48 et 49, respectivement, dudit dispositif d'acquisition 47 aboutissent, la première, à un dispositif 50 de commande d'ouverture de trappe et la seconde à un dispositif 51 de commande de fermeture de trappe,également relié par une voie 52 à un dispositif 53 de détection d'irrégularités de fonctionnement.Au dispositif 50,associé à chacune des trappes 14, fait suite un dispositif de contrôle d'ouverture de trappe, 54, lequel est relié par une voie 55 à un dispositif 56 de commande de la rotation du moteur 21 dans le sens qui provoque l'amenée par la vis 20 de charbon en grains du silo S vers les chaudières. Du dispositif 54 de contrôle d'ouverture de trappe - lequel est relié à un contacteur de fin de course de la trappe correspondante non représenté -, est également issue une voie 59 aboutissant à un dispositif de temporisation 60 lequel, comme il sera explicité ci-après, permet de contrôler la quantité de charbon en grains délivrée. Le dispositif de commande de fermeture de trappe 51 est, quant à lui, suivi d'un dispositif 62 de contrôle de début de fermeture relié, d'une part, au contacteur de fin de course mentionné ci-dessus et, d'autre part, par une voie 63 à un dispositif de temporisation 64, dont la sortie 66 est reliée au moteur 21, de façon plus précise au moyen 67 de commande de rotation dudit moteur dans le sens inverse de celui provoqué par le dispositif 56, c'est-à-dire un sens de rotation de la vis sans fin 20 qui provoque le refoulement du charbon en grains dans le silo S par une goulotte, non représentée. Comme indique ci-dessus, l'extraction du charbon en grains à la base du silo S est réalisée par la vis sans fin 27, commande par le moteur 28, le dispositif 70 de contrôle et de commande de ladite vis comportant une partie "marche" 71 et une partie "arrêt" 73 reliées en parallèle par une voie 72 à la sortie du dispositif de temporisation 60. Pour pallier d'éventuelles erreurs ou défectuosités de fonctionnement, le dispositif 40 comprend aussi un dispositif 78 associé au dispositif 53 de détection d'irrégularités de fonctionnement auquel aboutissent par des voies 76 et 77, respectivement, des informations en provenance du dispositif 70 relié à la vis 27 et du dispositif 56-57 relié à la vis 20. Le dispositif 78 est relié à un organe de surveillance, par exemple une cellule photoélectrique placée sur le déversoir 23 et qui, en cas d'indication positive, c'est-àdire en cas de présence de charbon,commande par la voie 79 le dispositif de fermeture de trappes 51 et ensuite l'arrêt de l'alimentation en charbon de la batterie de chaudières. Le fonctionnement du dispositif selon l'inventión est le suivant Pour satisfaire aux conditions de sécurité requises, l'invention prévoit de ne permettre le remplissage en charbon en grains que d'une seule des chaudières 10 à la fois et, pour ce faire, le dispositif d'interrogation 41, commandé par l'intermédiaire d'un commutateur non représenté, interroge chacune des chaudières 10, les unes après les autres, à une fréquence donnée et dans un ordre prédéterminé, affichable sur le boîtier du dispositif de commande, par exemple dans l'ordre chaudière 10a, 10b, 10c, 10d, ou encore chaudière 10c, chaudière 10d, chaudière 10a, chaudière 10b, etc... Au début de la phase d'interrogation, de durée T, le dispositif 43 de temporisation est mis sous tension pour une durée T1, comme montré par le signal de forme rectangulaire ayant cette longueur sur le schéma en blocs-diagrammes de la figure 2. Si au cours de cette durée TI et pour la chaudiere alors en cours d'interrogation, une information apparaît en provenance du compteur 30, c'est-à-dire si la chaudière alors interrogée doit effectivement être rechargée en charbon en grains, ladite information est prise en compte dans le dispositif 47a du dispositif d'acquisition 47 et un signal est émis sur la voie 48 en direction du dispositif 50 de commande d'ouverture de trappe 14. Lorsque cette dernière a atteint sa position de pleine ouverture, le contacteur de fin de course qui lui est associé transmet cette information au dispositif 54.Celui-ci commande alors, d'une part, par la voie 55 la mise en rotation du moteur 21 dans le sens de rotation de la vis 20 qui amène le charbon de la trémie 22 vers la chaudière à remplir, tandis que, simultanément, est enclenchée la temporisation 60 prévue pour le contrôle de la quantité de charbon délivrée, ce contrôle étant effectué par la voie 72 qui commande la mise en route et/ou l'arrêt du moteur 28 d'actionnement de la vis 27, c'est-à-dire qui commande la quantité de charbon extraite du silo, au cours du remplissage de la chaudière. Lorsque le niveau de charbon dans cette dernière atteint le détecteur ou capteur de niveau haut 31, l'information correspondante est transmise par la voie 44 au dispositif de temporisation 43, et de là, à un dispositif 47b du dispositif d'acquisition 47, qui émet une instruction d'autorisation de fermeture de la trappe correspondante sur la voie 49. Un ordre de fermeture de la trappe est alors engends( par le dispositif 51 et cet ordre est transmis par la voie 63 au dispositif de temporisation 64.Dès le début de la fermeture de la trappe le contacteur de fin de course mentionné ci-dessus change d'état, provoquant l'arrêt des moteurs 21 et 28, c'est-à-dire l'arrêt du mouvement des vis sans fin 20 et 27, le réglage de la durée de temporisation du dispositif 64 étant tel que ladite durée correspond au temps de fermeture de la trappe. A la fin de cette période de temporisation, le moteur 21 est mis en rotation dans le sens qui provoque le refoulement du charbon en grains dans le silo, par la goulotte non représentée, de sorte que la canalisation 13 contenant la vis sans fin 20 est entièrement vidée de charbon. La durée totale des opérations décrites est égale à T2, comme montré par le signal rectangulaire ayant cette durée pour longueur, sur le diagramme de la figure 2. L'ensemble du dispositif reste alors dans la condition atteinte à la fin du temps T2, et cela pendant un temps T3, puis une nouvelle phase d'interrogation débute pour la chaudière suivante. Lorsque, pour cette nouvelle chaudière, une indication de niveau bas est reçue pendant la phase initiale de durée T1 de la période de temporisation, le processus est identique à celui décrit ci-dessus. Si, par contre, une indication de niveau insuffisant est fournie par le détecteur ou capteur 30 à un instant t tel que l'intervalle de temps entre le début de l'interrogation et l'instant t est plus grand que T1, alors l'information de niveau bas n'est pas prise en compte et cela pour interdire le remplissage de la chaudière étant donné que l'intervalle de temps restant à courir jusqu'à la fin du cycle ne serait pas suffisant pour permettre la réalisation complète dudit cycle. La chaudière qui, de ce fait, n'est pas alimentée le sera au cours de l'interrogation suivante, les capteurs étant réglés de manière telle qu'il n'en résulte pas d'inconvénient pour le fonctionnement de la chaudière. Dans un exemple ayant donné de bon résultats, et sans ce que ces indications aient quelque caractère limitatif que ce soit, la durée totale du cycle T1 + T2 était de 6 minutes, à savoir : 2 minutes pour la phase T1 et 4 minutes pour la phase T2, l'intervalle entre deux cycles d'interrogation, T3 étant de 1,5 minutes. Compte tenu des dimensions de l'installation et du matériel utilisé, la phase de remplissage T2 de 4 minutes, était décomposée sensiblement comme suit - temps d'ouverture de trappe : 30 secondes t - temps de transit : 56 secondes - temps de remplissage : 73 secondes ; - temps de fermeture de trappe : 30 secondes - refoulement du charbon par vis 20 : 56 secondes. Complémentairement au commutateur, non repré senté, de détermination de l'ordre d'interrogation des chaudières, des interrupteurs à commande manuelle permettent d'isoler l'interrogation individuelle de chaque chaudière, par exemple dans des périodes d'entretien et/ou de réparation. Le dispositif est ainsi d'un fonctionnement à la fois simple et str, comme requis dans les installations actuelles de chaufferies modernes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'alimentation d'une batterie de chaudières en grains de charbon stockés dans un silo et propres à être introduits dans chacune des chaudières par un conduit d'alimentation sur lequel est interposée une trappe mobile, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation (12) en grains de charbon associé àchacunedes chaudières (10) débouche dans une canalisation (13) à vis sans fin (20), laquelle peut être mise en rotation dans un sens pour l'amenée du charbon dans les chaudières (10) et dans le sens inverse pour refouler le charbon en direction du silo (S), le charbon étant extrait de ce dernier par l'intermédiaire d'une seconde vis sans fin (27) dont l'extrémité opposée au silo (S) communique avec ladite première vis (20) par l'intermédiaire d'une trémie (22) et en ce que des moyens (40) sont prévus pour commander ladite première (20) et ladite seconde vis (27) en fonction des informations fournies par des organes sensibles à la présence et/ou à l'absence de charbon dans le foyer des chaudières (10) à deux niveaux de hauteur différents du foyer, lesdits organes (30,31) étant interrogés suivant une séquence prédéterminée au cours d'un cycle de temporisation. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cycle de temporisation comprend une première phase (T1) au cours de laquelle les informations en provenance d'un capteur de niveau bas peuvent être prises en compte et une seconde phase (T2-) de remplissage proprement dit, au cours de laquelle les informations en provenance du capteur de niveau bas ne sont pas prises en compte. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour, au cours de la seconde phase (T2) successivement commander l'ouverture d'une trappe (14), la rotation desdités première et seconde vis dans le sens d'amenée du charbon du silo vers la chaudière, la fermeture de la trappe et la rotation de ladite première vis (20) dans le sens de refoulement de la chaudière vers le silo. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, associé à chaque trappe (14), un contacteur de fin de course d'ouverture de trappe. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérise en ce que ledit contacteur de fin de course commande la mise sous tension d'un dispositif de temporisation (54) lors de la commande de fermeture d'une trappe (14). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un autre dispositif de temporisation (60) destiné à assurer le contrôle de la quantité de charbon délivrée par ladite seconde vis (27). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (53, 78) provoquant l'arrêt de l'alimentation en charbon en cas de défectuosités de fonctionnement en particu lier en cas d'apparition de charbon en grains à l'extrémité de ladite première vis (20) distante du silo (S).