Brevet FR2602591A1 — publié le 19880212

L'importance croissante des critères de qualité conduit à mettre en oeuvre des moyens pratiques et probants de prélèvement d'échantillons à l'entrée du stockage de matière en vrac. Entre les lieux de production et l'entrée des bâtiments de stockage ou de traitement, le transport s'effectue généralement par véhicules et l'entrée s'effectue par déchargement en fosse. Pour des raisons financières ou techniques, le lot de matière transportée doit être défini en quantité et en qualité à l'entrée, d'une manière probante pour le livreur et pour le réceptionnaire. La qualité est définie par des analyses effectuées sur un échantillon représentatif, attribué au lot considéré. Lorsque la prise d'échantillon s'effectue d'une manière traditionnelle dans les circuits de manutention après la fosse, le livreur peut contester l'attribution des résultats à son lot. Contre cet argument, le dispositif de prise d'échantillons a été installé à proximité du pont bascule d'entrée pour effectuer les prélèvements dans le véhicule livreur. Cette disposition a l'inconvénient de retarder les manoeuvres en demandant un débâchage, ralentissant la cadence de réception. Dans le procédé suivant l'invention, le dispositif préleveur d'échantillons est placé soit sous la grille de protection de la fosse de réception soit au niveau de la grille, soit peu au-dessus, de telle sorte que la matière traverse au moins partiellement la zone de prélèvement d'échantillons. Par cette disposition, l'attribution de l'échantillon au lot devient indiscutable. Des dispositifs auxiliaires suivant l'invention, décrits plus loin, justifient complémentairement cette attribution. L'appareil préleveur disposé suivant l'invention peut être d'un modèle connu. On cite à titre d'exemple non limitatif l'échantillonneur traversier, la vis échantillonneuse, le transporteur en masse à clapet obturant. L'appareil est disposé suivant les règles de l'art pour obtenir la représentativité de l'échantillon. La réalisation et la mise en oeuvre de l'appareil doivent tenir compte des différents états d'écoulement de la matière environnant le préleveur. Suivant le remplissage de la fosse, soit la matière s'écoule en chute libre soit elle s'écoule en masse. Les règles de l'art et le savoir faire doivent guider le concepteur. Pour mieux faire comprendre cet aspect du prélèvement au voisinage de la grille de fosse, nous allons décrire à titre d'exemple non limitatif plusieurs modes de réalisation de préleveur. La figure 1, donnée à titre d'exemple non limitatif, représente l'installation d'un dispositif suivant l'invention en vue en plan. G est le périmètre de la grille de fosse. EE' est l'axe du véhicule livreur. Z est la zone de déversement d'axe transversal XX'. DD' est l'axe du dispositif préleveur situé dans le plan vertical formant l'angle A avec l'axe XX'. La valeur de l'angle A est déterminée expérimentalement et peut être nulle. Le fonctionnement est le suivant : Suivant l'état de remplissage de la fosse, la matière peut traverser la surface horizontale constituant la zone Z de déversement suivant deux modes qualitativement différents. Si le talus de matière ne noie pas l'appareil préleveur, l'appareil se trouve dans la gerbe constituée par les parcelles de matière en chute libre. Si le talus de matière noie l'appareil préleveur, l'appareil se trouve dans l'écoulement en masse des parcelles de matière constituant le tas. Dans les deux cas, l'oblicité de l'axe DD' de l'appareil préleveur par rapport à l'axe transversal SS' de la zone de déversement est convenablement choisie pour rendre effective l'exploration des différentes régions de la zone par le dispositif de prélèvement d'échantillons, évitant ainsi les biais introduits par les phénomènes de ségrégations et de séparation ayant pris naissance dans le véhicule au cours du transport. La figure 2 donnée à titre d'exemple non limitatif représente une réalisation d'un dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue dans le plan vertical contenant le dispositif. Celui-ci est constitué par un tube T dont l'axe DD' est incliné suivant l'angle A1 avec l'horizontal. La valeur de l'angle A1 est déterminée expérimentalement pour que la matière s'évacue naturellement dans une boite B située à l'une des extrémités du tube. La figure 3 représente une coupe normale à l'axe DD'. Le tube T d'environ 10 cm de-diamètre est muni d'une fente F sur sa génératrice supérieure, ou de plusieurs fentes réparties sur cette génératrice ou des génératrices voisines. La largeur des fentes est de tordre de plusieurs fois (par exemple trois fois) la granulométrie maximum de l'échantillon représentatif. Des plaques d'obturation 1 et 0, 2 sont portées par une structure constituée par des cercles métalliques C de diamètre environ 4 fois le diamètre du tube T. L'écartement entre 0 et 02 est égal à environ dix fois la largeur de la fente.Les cercles C également répartis sur la longueur de l'appareil sont réunis par les plaques 0 1 et 02 et sont reliés par des bras B à une pièce axiale A accouplée au moto réducteur G muni de fins de course. Un détecteur de présence de matière N d'un type connu, par exemple à pales tournantes ou a effet capacitif est fixé à la partie basse de l'appareil. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. En position de repos, le moto réducteur est arrêté par l'une des fin de course et la fente est masquée par l'une des plaques d'obturation, par exemple Oi Un automate envoie un ordre de mise en rotation et la structure mobile reliée à l'axe A déplace rapidement 1 et le remplace par 02, dégageant pendant un court instant la fente F et effectuant un prélèvement. Suivant l'état du talus, détecté par le détecteur N, les obturateurs se déplacent dans la gerbe constituée par 1es particules en chute libre ou dans le talus où la matière s'écoule en masse. La résistance des pièces et la puissance du groupe sont calculées pour permettre la manoeuvre dans les deux états. La fréquence de récurrence est ajustée à deux valeurs, une pour chaque état, d'une manière expérimentale pour obtenir dans la boite B un échantillon global de masse convenable pour l'analyse. La figure 4 représente une autre réalisation d'un dispositif de prélèvement d'échantillon suivant l'invention. Le tube préleveur T disposé horizontalement, est relié d'une part par la conduite C1 au filtre F1 et par la conduite C au récipient de stockage S qui se trouve à une certaine distance. A la partie supérieure de ce récipient, le filtre F2 est relié à la pompe d'aspiration P. A la partie inférieure, une vanne V permet la vidange du récipient. L'obturateur O est un tube coulissant sur la paroie extérieure du tube T. Une couronne d'entrée R1 est fixée sur la paroie extérieure du tube obturateur 0. Un pignon R2 engraine sur cette couronne et est entrainé par le moto réducteur M fixé sur le tube C2. Un carter CA protège les dentures. Le fonctionnement est le suivant : Le moto réducteur impose une rotation angulaire du tube 0 de telle sorte que les fentes des tubes T et 0 coincident. Après une durée programmée, le moto réducteur impose une nouvelle rotation obturant la fente de prélèvement. La pompe d'aspiration P est mise en marche effectuant le transfert du prélèvement dans le récipient. Les cycles de prélèvement et de transfert sont programmés pour constituer dans le récipient un échantillon représentatif. Dans une variante de la réalisation suivant figure 4, la pompe P est placée entre le filtre F1 et la conduite C1 et travaille en refoulement. La figure 5 représente une coupe normale à l'axe du tube T. Le tube T est muni d'une fente ou de plusieurs fentes réparties sur la même génératrice ou des génératrices voisines. Le plan de symétrie de ces fentes est incliné d'un angle A sur le plan vertical passant par l'axe du tube T. La valeur de A est déterminée expérimentalement et peut être nulle. Un tube 0, représenté partiellement par ses parties 1 et 2 est maintenu concentrique au tube T par des moyens connus, tels que des bagues à faible frottement ou des roulements, non figurés sur la coupe et formant palier. Le tube O est animé d'un mouvement circulaire autour du tubé T par un moyen connu, par exemple par le motoréducteur représenté figure 4.Deux lumières L1 et L2 sont ménagées dans le tube 0, laissant subsister deux parties pleines 1 et 02. Les extrémités de 1 et Q2 sont munis des dispositifs E11 E2 E32 et E4. Ces dispositifs sont constitués par des plats d'acier doublés de lames de caoutchouc. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lors d'un prélèvement, le tube O exécute un déplacement angulaire et dégage les fentes F. Les particules du produit pénètre par les fentes F dans le tube T. Si le dispositif de prélèvement est à ce moment noyé dans le talus de matière, et que la valeur de l'angle A est convenablement choisi, la pénétration des particules est limitée par le talus d'éboulis à l'intérieur du tube T. Après un temps de prélèvement déterminé, le tupe O effectue un nouveau déplacement angulaire, dans le même sens ou le sens inverse, de manière à abturer la fente du tube T. Les pièces E1 à E4, d'une part assurent une étanchéité suffisante de l'obturation pour éviter les fuites d'air de transport et les pertes ou entrées du produit hors du temps de prélèvement, et d'autre part effectuent un raclage de la surface extérieure du tube T pour éviter l'accumulation des particules gênant le mouvement. La lumière L2 facilite l'évacuation de ces particules. La succession des deux états d'écoulement décrits ci-dessus, en chute libre ou en masse, peut rendre difficile la réalisation d'une configuration n'entraînant pas de biais affectant la représentativité de l'échantillon. Pour certains produits, par exemple les céréales, le prélèvement dans la masse peut être plus représentatif que le prélèvement dans la gerbe. Dans le cadre de l'invention, un dispositif permet de supprimer tout prélèvement dans la gerbe, quelque soit l'état de remplissage de la fosse. Ce dispositif consiste essentiellement en une petite trémie placée au voisinage de la grille, ou à une distance de la grille déterminée expérimentalement. Cette trémie est disposée de telle sorte que son ouverture occupe au moins partiellement la zone de déversement suivant la disposition décrite figure 1 pour l'axe DD'. A l'intérieur de la trémie est disposé le dispositif préleveur d'échantillon, qui peut être d'un type connu ou par exemple être le dispositif représenté figure 4. La trémie est avantageusement complétée dans sa partie basse par un divergent de telle sorte que sa coupe suggère l'image d'un Venturi. La figure 6 représente à titre d'exemple non limitatif la réalisation d'un tel dispositif. La trémie constituée par les toles inclinées TR a une ouverture rectangulaire. le bas de la trémie est complétée par les divergents DI déterminés expérimentalement. Le dispositif préleveur D est placé au voisinage du col ou au-dessus du col et peut être centré ou excentré, dégageant des espaces libres E1 et E2 déterminés expérimentalement de telle sorte que le débit à travers E1 et E2 soit du même ordre que Se débit de vidange de la fosse. Le fonctionnement est le suivant. Dès le début du déversement, la trémie est rapidement remplie et un talus se constitue. Un débit excédentaire s'écoule en général par surverse et contribue au remplissage de la fosse. Les divergents évitent, lorsque le talus en fosse atteint la trémie, que des mouvements de masse diminuent le débit traversant la trémie. Les divergents assurent donc à travers la trémie un écoulement préférentiel assurant le renouvellement rapide de la matière en trémie au cours du déversement. L'écoulement dans la trémie, donc au voisinage du dispositif préleveur, est un écoulement en masse pendant toute la période de prélèvement. Suivant l'invention, le dispositif préleveur d'échantillons est fixée sur la grille existante ou sur son environement, à une hauteur déterminée expérimentalement, par des moyens connus, par exemple pattes de fixations soudées, boulonnées ou scellées. Suivant une variante, un élément de la grille existante est démonté et remplacé par un élément spécialement préparé portant le dispositif préleveur. Pour que l'échantillon soit parfaitement attribué, la matière appartenant au lot précédent encore contenu dans la fosse de réception doit avoir dégagé le dispositif préleveur avant le début de la nouvelle opération. Un dispositif auxiliaire suivant l'invention permet de contrôler cet état. La figure 7 donne à titre d'exemple une réalisation d'un tel dispositif. F est la fosse équipée de son extracteur EX. E est le dispositif préleveur. N est l'appareil de contrôle de niveau, d'un type connu, par exemple à pales tournantes ou à effet capacitif, dont la position est déterminée expérimentalement. L est le niveau actuel de la matière provenant du lot précédent . C est le véhicule amenant le nouveau lot. S est un signal lumineux ou sonore autorisant le déchargement. Le fonctionnement est le suivant : A la cadence normale d'exploitation, le débit maximal instantané de déchargement excède le débit d'extraction de la fosse. Celle-ci se remplit jusqu'à ce que le talus de matière équilibre les débits. Dans cet état, le dispositif préleveur est noyé. Lorsque la benne est vide, le véhicule suivant se met en place. Le tas de matière diminue et dégage le dispositif préleveur. L'appareil N donne par S l'autorisation de déchargement du nouveau lot. Le dispositif auxiliaire de niveau et l'ensemble du processus permet l'attribution certaine de chaque échantillon sans ralentir la cadence d'entrée. Pour que l'échantillon soit parfaitement représentatif, il faut que la zone de déchargement expérimentalement déterminée soit respectée en cours d'opération. Un dispositif auxiliaire suivant l'invention permet de contrôler le déroulement conforme aux règles. La figure 8 donne à titre d'exemple une réalisation d'un tel dispositif. F est la fosse. C est le véhicule ayant levé la benne B. E est le dispositif préleveur. G est la gerbe de matière sortant de la benne lorsque l'état de remplissage de la fosse en permet la formation. T est le tas de matière existant pendant la phase d'équilibre entre les débits de déchargement et d'extraction. R1 et R2 sont les positions des axes de rayons émis de deux dispositifs de contrôle de présence d'un type connu utilisant pour exemple une procédé optique, sonore ou électromagnétique. R1 et R2 sont déterminés expérimentalement de telle sorte que, lorsque les règles sont respectées, R1 est occulté par la matière en gerbe ou en tas et R2 libre.S1 et S2 sont des signaux correspondant respectivement à l'occultation de R1 et R2. Le fonctionnement est le suivant : Lorsque le déroulement de l'opération s'effectue correctement, R1 est occulté et R2 est libre. Les signaux S1 et S2 informent le conducteur qui doit éventuellement rectifier la position du véhicule. On peut remarquer qu'un fonctionnement partiel en position incorrecte n'altère pas la représentativité de l'échantillon si la durée de fonctionnement incorrect est relativement faible devant la durée de l'opération. Le dispositif auxiliaire de positionnement et l'ensemble du processus permet de garantir la représentativité de l'échantillon constitué. Suivant l'invention, l'échantillon constitué peut être, soit enlevé manuellement par un opérateur, soit transféré automatiquement par un appareil connu, par exemple transporteur pneumatique ou à bande, convoyeur en masse ou vibrant, jusqu'au centre de stockage des échantillons et/ou d'analyse. Le calculateur de gestion de l'opération, qui identifie le lot et possède toutes les données physique et administratives, a pour périphériques les dispositifs auxiliaires de niveau et de positionnement, et certifie sur le bordereau concernant le lot l'identification et la représentativité du lot. REVENDICATION'S 1. Dispositif de prélèvement d'écnarltillons dc matière cn vrac à l'entrée d'un centre de stockage ou de traitement caractérisé par le positionnement du préleveur d'échantillons sous la grille de la fosse dc réception ou au niveau de la grille ou un peu au-dessus, à une hauteur déterminée expérimentalement, de telle sorte que tout ou partie de la matière sortant de la benne traverse la section d'échantillonnage. 2. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la revendication 1 disposé de telle sorte que le plan vertical contenant son axe forme un anglc avec l'axe du véhicule livreur de manière à explorer les différentes parties d la zone de déversement que la matière soit en écoulement libre on en écoulement en masse. 3. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la dication 1 constitué d'un tube incliné muni d'une fente ou de plusieurs fentes obturables par une ou deux plaques d'obturation entramées par moto réducteur ou autre moyen connu. 4. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant le revendication 1 constitué d'un tube horizontal muni d'une fente ou plusieurs foentes obturables par un tube concentrique entraîné par moto réducteur ou autre moyen connu, la matière prélevée étant transféré par un moyens pneumatique. 5. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant les revendications 3 et 4 caractér Lsé par le fait que la période de commande dc dégagement de la fente de prélèvement est fixée par un automate suivant l'état d'écoulement libre ou en masse de la matière, état détecté par un détecteur de présen@@ de matière d'un type connu. 6. Dispositif de prélèvement d'échnatillons suivant la reventication 1 caractérisé par le fait que l'appareil de prise d'échantillon est situé dans une petite trémic prolongée ou non par des parois divergentes. 7. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la reven- dication 1 caractérisé par le fait que l'apparcil de prise d'écliantiTlons est fixé à la grille oti sur son environnement. 8. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la revendication í caractérisée par le fait que l'appareil préleveur d'échantillons est fixé a un élément, de la grille, spécialement préparé pour cette fonction. 9. Dispositif de prélèvement' d'échantillons selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il associé à un dispositif auxiliaire comportant un appareil de détection du niveau du talus de matière émettant un signal lorsque le dispositif de prélevement est dégagé de la matière 10. Dispositif auxiliaire au dispositif de prélèvement d'échan- tillons suivant revendication 1 caractérisé parce qu'il comporte un ou plusiours faisceaux de rayons et émet des signaux permettant de détorminer la position de la gorb, par rapport à la zône de prélèvement. 11. Système de saisie de données relatives aux opérations de prélèvement d'échantillons suivant les revendications 1, 9 et 10 - permettant de certifier sur le bordereau l'attribution et la représentabilité de l'échantillon.