Brevet FR2583874A1 — publié le 19861226

Z583874 La présente invention concerne, de façon générale, un procédé perfectionné permettant d'assurer avec exactitude en ligne et en continu, le dosage pondérai ou le mélange en continu de plusieurs produits granulés ou pulvérulents tels que: chlorure de potassium, sable, ciment, phosphate, granulés, etc...), ce dosage se situant en général au début d'un procédé de fabrication comme par exemple dans l'industrie des engrais, l'industrie des ciments et béton, l'industrie agroalimentaire, etc... Les produits ainsi dosés se répartissent sur un tapis collecteur afin d'être traités dans les phases suivantes du procédé de fabrication. Dans les procédés actuellement connus, on utilise soit des doseurs à extraction séparée, soit des bascules intégratristes et rouleaux peseurs simples ou multiples. L'étude des critères métrologiques a amené la Demanderesse à éliminer les doseurs à bande unique qui présentent de graves inconvénients en ce que: a) les performances sont altérées par suite de 1 encrassement des rouleaux, de la vitesse, de la tension et de la qualité de la bande ainsi que de la charge de la trémie; b) le tarage est difficile et long puisqu'il nécessite la vidange complète de la trémie; c) la longueur de pesage du produit est mal définie. Les doseurs à extraction séparée actuellement connus sont constitués par une bande sans fin recevant le produit d'un extracteur placé sous une trémie, l'ensemble de cette bande étant articulé autour d'un axe fixe et suspendu à son autre extrémité à un capteur de poids, un contrepoids étant éventuellement situé à l'opposé dudit capteur afin de réaliser l'équilibre du doseur à vide. Du point de vue fonctionnement. ces doseurs peuvent être utilisés soit à poids constant et variation de la vitesse de la bande du doseur, soit à vitesse constante de la bande du doseur et variation de poids sur le doseur par la variation de la vitesse de l'appareil d'extraction de la bande de l'extracteur placé sous la trémie. Ces doseurs, quel que soit leur mode de fonctionnement, présentent des inconvénients tels qu'un manque de sensibilité autour de l'axe fixe; d'avoir des performances altérées par la qualité et l'homogénéité de la bande, et d'avoir une longueur de pesage mal définie. L'étude des critères d'exploitation et métrologiques mentionné précédemment a donc conduit la Demanderesse à s'orienter vers la séparation des fonctions extraction et pesage afin d'obtenir un maximum de précision pour une variation importante de débit, et à mettre au point un procédé perfectionné de dosage pondérai en continu ainsi qu'un appareil pour sa mise en oeuvre, qui obvient aux inconvénients inhérents aux systèmes actuellement connus. Le procédé perfectionné selon l'invention se caractérise en ce qu'il consiste: à extraire le produit stocké dans une trémie au moyen d'un appareil d'extraction à débit; à faire tomber ce produit extrait sur la bande sans fin d'un doseur, lequel est suspendu et pesé de façon constante dans son intégralité; à entrainer ladite bande du doseur à une vitesse déterminée correspondant à un débit programmé donné du doseur; et à asservir la vitesse de l'appareil d'extraction à la vitesse de la bande du doseur, de façon à ce que, si la mesure de la charge instantanée de produit réparti sur la bande du doseur ne correspond pas à la consigne propre du doseur, la vitesse de l'appareil d'extraction se trouve automatiquement corrigée dans le sens voulu pour maintenir ladite charge de produit constante, et ce quel que soit le débit-programme du doseur. La présente invention concerne également l'appareil pour la mise en oeuvre dudit procédé et sur lequel on reviendra plus loin. Avant d'aller plus avant dans la description, on rappellera que la présente invention, en plus de permettre d'obvier aux inconvénients des systèmes actuellement connus, oFfre des avantages importants par rapport à ces derniers, parmi lesquels onr peut citer: - la possibilité d'optimiser au mieux l'appareil d'extraction en fonction du produit; - une meilleure précision, surtout à faible débit, pouvant atteindre + 0,2 Z du débit affiché; - une grande plage de variation du débit pouvant s'étaler de 5 à 100 Z du débit nominal, pour une même doseuse; - la facilité d'exploitation et de réglage; - l'indépendance de la charge de la trémie; - l'indifférence de la tension et de la qualité de bande utilisée; - la non-existence d'encrassement de rouleaux; l'accessibilité parfaite pour le nettoyage et l'entretien; - un détarage très faible. D'autres caractéristiques,avantages et particularités de la présente invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-après en référence aux dessins annexés représentant, schématiquement et simplement, à titre d'exemple préférentiel, une forme de réalisation possible de ladite invention. Sur ces dessins: - la figure 1 est un schéma représentant en élévation un ensemble de dosage en continu mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues de détail à plus grande échelle représentant, respectivement en élévation et en plan, le doseur proprement dit; et - la figure 4 est un schéma de principe de régulation et de fonctionnement de l'ensemble de dosage pondéral. en continu mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. En se référant tout d'abord à la figure 1. on voit que conformément à l'invention le produit à doser 1 est stocké dans une trémie 2 en dessous de laquelle est agencé un extracteur à bande sans fin 3. Cette bande est supportée par des tambours d'entraînement et de renvoi 5A, B58, et entraînée à vitesse variable par un ensemble moto-réducteur à courant continu à bobinage lamellaire et muni d'une prise de vitesse désigné par la référence générale 4, qui attaque le tambour d'entraînement antérieur 5A de la bande extractrice. En bout de l'extracteur est agencé un casque 6 à commande manuelle ou automatique, destiné à régler la hauteur de la couche du produit 1 extrait de la trémie 2' par la bande 3. Une série de chaînes 7 est disposée transversalement à la bande 3, juste avant la chute du produit. Ces chaines constituant une sorte de rideau transversal ont pour but de régulariser le débit et de fractionner le produit afin de réduire l'effet de chute sur l'ensemble doseur proprement dit, désigné par la référence générale 8, qui est disposé sous et en ligne avec la bande extractrice 3. Cet ensemble doseur 8 (voir également figures 2 et 3) est constitué d'un bâti support fixe en forme de té 9, muni à ses extrémités de trois piliers 10A. 108, 10C supportant trois pesons de flexion à jauges de contrainte 11A, 118, 11C qui sont munis de câbles de suspension souples 12A, 12B, 12C auxquels est accroché un châssis tubulaire extra-léger 13. Ce châssis tubulaire suspendu sert de support aux tambours d'entraînement et de renvoi 14A-14B, d'une bande sans fin formant tapis-doseur 15 qui est entraînée à vitesse variable par un ensemble moto-réducteur courant continu, à bobinage lamellaire et muni d'une prise de vitesse, désigné par la référence 16. Pour que la longueur de pesage soit délimitée de façon précise, une table de jetée 17 est agencée à la partie arrière du châssis tubulairo 13 qui se trouve sous la bande extractrice 3 afin de recevoir le produit 1 rejeté par cette dernière tandis qu'un rideau transversal de chaînes 18 est monté à la sortie de la bande 15 du doseur et a pour rôle de fractionner le produit toujours au même endroit et de le rejeter suivant la flèche F vers un tapis collecteur 20 pour la suite du traitement du produit. Par ailleurs, la bande 15 du doseur glisse sur une série d'auges porteuses autoglissantes 19 inclinées vers le haut, qui relèvent les bords de la bande 15 du doseur tout au long de la partie o s'effectue le pesage. On voit que la bande 15 du doseur qui reçoit le produit 1 (de la bande extractrice 3), transporte ce produit jusqu'à la sortie tout en en assurant la pesée intégrale instantanée de façon constante, par le système à pesons 11A, 11B, 11C et ce sur une longueur bien précise. La bande 15 du doseur est entraînée par son moteur 16 à une vitesse déterminée correspondant à un débit programmé donné de l'ensemble doseur 8. Selon une caractéristique essentielle du procédé conforme à l'invention, la vitesse à laquelle est entraînée la bande extractrice 3 par son moteur 4 est asservie à la vitesse d'entraînement de la bande 15 du doseur par son moteur 16, au moyen d'une chaine de régulation schématisée par la flèche double F1-F2 sur la figure 1, ceci de façon que, si la mesure de la charge instantanée de produit réparti sur la bande 15 du doseur ne correspond pas à la consigne propre de l'ensemble doseur 8, la vitesse de la bande extractrice 3 se trouve automatiquement corrigée en plus ou en moins pour maintenir la charge de produit constante et ce, quel que soit*le débit programmé du doseur. En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 4, on va décrire de façon très succincte comment peut être, par exemple, réalisée la chaine de régulation (F1-F2) pour asservir la vitesse de la bande extractrice 3 à la vitesse de la bande 15 du doseur et corrigée pour que la charge du produit sur la bande du doseur reste constante et ce, quel que soit le débit programmé du doseur. La partie électrique est, à cet effet, constituée de trois chaines de régulation bouclées et asservies entre elles et de deux calculateurs numériques avec leurs auxiliaires. L'ensemble de régulation comprend: a) une boucle de régulation de la vitesse et de'la bande 15 du doseur; b) une boucle de régulation du poids; et c) une boucle de régulation de la vitesse de la bande extractrice. La première boucle a) permet de réguler (avec une précision de + 1/1000) la vitesse linéaire de la bande 15 du doseur en fonction de la consigne de débit programmé, propre au doseur. Cette consigne de débit programmé propre au doseur est visualisée en clair en t/h sur un indicateur numérique 21 et est le résultat d'un calcul élaboré à partir de deux signaux, à savoir: 1. le signal de consigne générale de l'ensemble des doseurs d'une installation, ce signal numérique exprimé en t/h étant élaboré à partir d'un clavier à touches 22; 2. le signal qui provient du doseur dont il s'agit, qui est une proportion, et constitue la consigne propre de ce dernier exprimé en kg/t du produit fini, ce signal étant élaboré à partir de roues codeuses et affiché sur un afficheur 23. Les deux signaux ci-dessus sont appliqués aux entrées d'un premier calculateur numérique 24 qui réalise l'opération: (consigne générale en t/h) x (proportion correspondant au doseur en kg/t) = consigne de débit programmé en kg/h, A titre d'exemple numérique, on peut mentionner que l'ensemble de dosage exemplifié a notamment été utilisé avec une consigne générale de 32t/h et une consigne propre au doseur de 110 kg/t, ce qui correspond à une consigne de débit programmé de 3520kg/h. Cette consigne de débit programmé est, d'une part, visualisée sur l'indicateur numérique 21, d'autre part, commande le variateur de vitesse 16A, l'ensemble motoréducteur 16 du doseur. Le régulateur de ce variateur maintient en permanence la stabilité en vitesse du moteur 16 d'entrainement du manchon 14A du doseur 15 en comparant la consigne de débit programmé 21 à la mesure réelle de la vitesse fournie par le capteur de vitesse 16B monté dans l'ensemble motoréducteur. La deuxième boucle de régulation du poids b) permet de réguler et de maintenir avec précision une charge constante de produit sur le doseur, et ceci quel que soit le débit programmé, c'est-à-dire quelle que soit la vitesse de la bande du doseur, A cet effet est prévu un régulateur de poids 22, lequel possède une consigne interne pré-programmée. Par ailleurs, la mesure réelle instantanée du poids sur le doseur provenant du signal des trois jauges de contrainte 11A, 118, 11C montées en parallèle est amplifiée et filtrée par l'intermédiaire d un transmetteur de poids 23; est appliquée au régulateur de poids 22 à consigne pré-programmée. Lorsque l'écart entre cette consigne et la mesure réelle instantanée du poids sur le doseur provenant du transmetteur de poids 23 n'est pas nul, le régulateur délivre un signal de correction positif ou négatif au variateur de vitesse 4A de l'ensemble motoréducteur 4 d'entraînement du tambour 5A de la bande extractrice 3, ce qui a pour effet d'augmenter ou de diminuer l'arrivée du produit sur le doseur afin d'annuler l'écart de poids constaté. Il est important de noter que lorsque le doseur est vide, au démarrage, le signal de sortie de ce régulateur est masqué par celui d'un générateur de rampe, qui a pour effet de charger progressivement et uniformément le doseur et, lorsque le poids sur le doseur correspond à la consigne interne pré-programmée, le régulateur reprend le relais et maintient le poids constant sur le doseur. La troisième boucle de régulation de la vitesse de la bande d'extraction c) permet de réguler avec précision la vitesse linéaire de la bande de l'extracteur en fonction du signal de correction donné par le régulateur de poids 22. A cet effet, ledit régulateur de poids 22 qui, comme on l'a vu, délivre en sortie des échelons de consigne correctifs positifs ou négatifs, sont au préalable mixés au signal de consigne du débit programmé du doseur de la première boucle a). Le signal issu de ce mixage précité sert de consigne au variateur 4A de la vitesse du moteur 4 de la bande extractrice. Le régulateur de ce variateur ajuste donc en permanence la vitesse du moteur extracteur en comparant cette consigne de correction à la mesure réelle de la vitesse fournie par le capteur de vitesse 4B monté dans l'ensemble motoréducteur. Un deuxième calculateur intégré au régulateur de poids 22 a pour but de réaliser la fonction suivante: (Débit réel instantané) = (Poids réel instantané sur le doseur) x (vitesse réelle instantanée de la vitesse de la bande du doseur). A cet effet, l'information poids provient du transmetteur de poids 23 et attaque l'une des entrées du calculateur, tandis que l'information vitesse, provenant du capteur de vitesse 16B monté dans l'ensemble motoréducteur d'entrainement de la bande 15 du doseur, arrive sous forme numérique codée et attaque l'autre entrée du calculateur. Le résultat de ce calcul de débit réel instantané est directement visualisé en clair sur un indicateur numérique 24. L'exploitant a donc la possibilité de contrôler d'un seul coup d'oeil le bon fonctionnement du doseur en comparant l'affichage des deux indicateurs: - consigne débit 21 et débit réel instantané 24, affichage qui doit être identique en fonctionnement normal. Ce calculateur 22 permet également d'assurer, au moyen de deux circuits électroniques, le comptage et la gestion des alarmes. Pour le comptage, le signal linéaire débit réel instantané de sortie est converti en un signal impulsionnel proportionnel permettant de sortir un signal adapté aux besoins, c'est-à-dire une impulsion par unité de produit traité, comme par exemple une impulsion pour 100 g ou impulsion pour 1 kg, etc... Ce signal adapté est ensuite comptabilisé et mémorisé sur un compteur numérique 25 permettant de connaitre la quantité de produit passé. Pour la gestion des alarmes, le signal débit réel instantané est comparé au signal de consigne de débit 21 du doseur. Le comparateur possède deux seuils d'alarme réglables, par exemple à + 2 Z. si le signal franchit l'un de ces deux seuils, un circuit de gestion 26 enclenche, au bout d'un temps donné, un relais d'alarme lumineux et/ou sonore, et au bout d'un temps supérieur donné et un autre relais de commande de coupure de la consigne générale de l'atelier de dosage. Des ordres convenables peuvent être appliqués au calculateur 22, en 27. Il va de soi que la présente invention n'a été 1 décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra y apporter des équivalences techniques dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. 1 1 REVENDICATIONS 1. Procédé perfectionné de dosage pondérai en ligne et en continu d'un produit granulé ou pulvérulent dans lequel les moyens d'extraction et pesage sont séparées, caractérisé en ce qu'il consiste: - a extraire].e produit (1) stocl du doseur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'asservissement est assuré au moyen de trois chaînes de régulation bouclées et asservies entre elles et de deux calculateurs, dont la première boucle permet de réguler avec précision la vitesse linéaire de la bande 15 du doseur en fonction de la consigne de débit programmé (21) propre au doseur (8); dont la deuxième boucle permet de réguler et de maintenir avec précision une charge constante de produit sur la bande 15 du doseur en délivrant un signal de correction positif ou négatif au système d'entrainement (4) de l'appareil d'extraction (3); et dont la troisième boucle permet de réguler avec précision la vitesse linéaire de l'appareil d'extraction (3) en fonction du signal de correction délivré par la deuxième boucle. 3. Appareil de dosage pondérai en ligne et en continu d'un produit granulé ou pulvérulent, mettant en oeuvre le procédé selon les revendications 1 et 2, appareil caractérisé en ce qu'il comprend: - une trémie de stockage (2) du produit à doser (1) en dessous de laquelle est agencé un appareil d'extraction (3) dont l'un des tambours de soutien (5A,5B) est susceptible d'être entrainé à vitesse variable par un ensemble motoréducteur (4); - un ensemble doseur proprement dit (8) disposé en dessous et en ligne avec l'appareil d'extraction (3) pour recevoir le produit extrait par ce dernier, ledit ensemble étant constitué: d'un bâti support fixe en forme de té (9) muni à ses extrémités de piliers (10A-1OB- 10C) supportant trois pesons à jauges de contrainte (11A-11B-11C) auxquels est entièrement suspendu par des câbles souples (12A-12B-12C), un châssis tubulaire extra-léger (13); d'une bande (15) dont les tambours (14A-14B) sont supportés par ledit châssis tubulaire (13) et dont l'un des tambours (14A) est susceptible d'être entraîné à vitesse variable par un ensemble motoréducteur (16); - une chaîne de régulation électronique (F1-F2), entre l'ensemble motoréducteur (16) d'entraînement de la bande (15) du doseur et l'ensemble motoréducteur (4) de l'appareil d'extraction (3)., qui est telle que la vitesse à laquelle est entraînée l'appareil d'extraction (3) est asservie à la vitesse d'entraînement de la bande (15) du doseur. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que des rideaux transversaux de chaînes (7-18) sont agencés, juste avant la chute du produit de manière à régulariser le débit du produit, tant sur l'appareil d'extraction (3) que sur le doseur (8) et à fractionner ledit produit et de réduire l'effet de chute à la sortie desdits appareils. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les ensembles motoréducteurs (4,16) de l'appareil d'extraction (3) et du doseur (8) sont des ensembles à courant continu à bobinage lamellaire et muni d'une prise de vitesse. 6. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie électronique de l'asservissement de la vitesse de l'appareil d'extraction (3) à la vitesse de la bande (15) du doseur est constituée de trois chaînes de régulation bouclées et asservies Pntre elles et de deux calculateurs numériques avec leurs auxiliaires: une première boucle permettant de réguler la vitesse linéaire de la bande doseuse (15) en fonction de la consigne de débit programmé propre au doseur (8), qui comprend un calculateur (24) dont le signal de sortie commande le variateur de vitesse (16A) de l'ensemble motoréducteur (16) du doseur, le régulateur de ce variateur maintenant en permanence la stabilité en vitesse du moteur (16) en comparant la consigne de débit programmé (21) à la mesure réelle de la vitesse fournie par le capteur de vitesse (16B) monté dans l'ensemble motoréducteur (16); une deuxième boucle permettant de réguler et de maintenir avec précision une charge constante de produit sur le doseur et ce, quel que soit le débit programmé, qui comprend un régulateur de poids (22) possédant une consigne interne pré-programmée de poids et auquel est appliquée la mesure réelle instantanée du poids sur le doseur fournie par un transmetteur de poids (23) recevant les signaux des jauges de contrainte (11A-11B-11C), ledit régulateur de poids (22) délivrant, en fonction de l'écart entre ladite consigne pré-programmée et ladite mesure réelle instantanée, un signal de correction positif ou négatif au variateur de vitesse (4A) de l'ensemble motoréducteur (4) de l'appareil d'extraction (3); une troisième boucle permettant de réguler avec précision la vitesse linéaire de l'appareil d'extraction (3) en Fonction du signal de correction Fourni par le régulateur de poids (22). qui est mixé au signal de consigne du débit programmé du doseur de la première boucle, et appliqué comme consigne de correction au variateur (4A) de l'ensemble motoréducteur (4) de l'appareil d'extraction (3), le régulateur de ce variateur ajustant en permanence la stabilité en vitesse du moteur (4) en comparant la consigne de correction à la mesure réelle de la vitesse fournie par le capteur de vitesse (48) monté dans l'ensemble motoréducteur (4). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que lorsque le doseur se trouve vide. au démarrage, le signal de sortie du régulateur de poids (22) est masqué par celui d'un générateur de rampe qui a pour effet de charger progressivement et uniformément la bande (15) du doseur et, lorsque le poids sur la bande (15) du doseur correspond à la consigne interne préprogrammée dans le régulateur (22), ce dernier reprend le relais et maintient le poids constant sur la bande (15) du doseur. 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un deuxième calculateur a pour but de réaliser la fonction: (Débit réel instantané) = Poids réel instantané sur la bande du doseur) x (vitesse réelle instantanée de la vitesse de la bande du doseur). l'information poids provenant du transmetteur de poids (23) attaquant l'une des entrées du calculateur, tandis que l'information vitesse, provenant du capteur de vitesse (16B) monté dans l'ensemble motoréducteur de la bande (15) du doseur arrivant sous forme numérique codée et attaquant l'autre entrée du calculateur, grâce à quoi le résultat de ce débit réel instantané est directement visualisé en clair sur un indicateur numérique (24) qui comparé avec la consigne de débit (21) du doseur permet de vérifier le fonctionnement normal de l'ensemble doseur (8). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le signal de sortie débit réel instantané du deuxième calculateur est exploité par deux circuits électroniques: dans le premier qui est utilisé pour le comptage, le signal linéaire du débit réel instantané est converti en un signal impulsionnel proportionnel, une impulsion par unité de produit dosé; est comptabilité et mémorisé sur un compteur numérique (25) permettant de connaitre la quantité de produit passé; dans le deuxième qui est utilisé pour la gestion des alarmes, le signal débit réel instantané est comparé au signal de consigne du débit (21) du doseur, dans un comparateur possédant deux seuils d'alarme réglable, par exemple à + 2 X, et si l'un de ces seuils est franchi, un circuit de gestion des alarmes (26) déclenche, au bout d'un temps donné un relais d'alarme lumineux et/ou sonore, et au bout d'un temps supérieur donné, un autre relais de commande de coupure générale de l'atelier de dosage.