Brevet FR2629911A1 — publié le 19891013

"Dispositif de mesure de quantités de remplissage". L'invention concerne un dispositif de mesure de quantités de remplissage destiné au chargement exact en poids d'une machine de traitement ultérieur avec une matière en vrac. Des dispositifs de mesure de quantités de remplissage de ce type sont connus et travaillent selon le principe des balances de dosage, qui sont placées dans un flux de matière en vrac entre le réservoir de stockage et la machine de traitement ultérieur et qui ouvrent un réservoir de dosage de matière en vrac, une fois le poids de consigne atteint, et qui libèrent les quantités de matière en vrac pesées exactement afin d'alimenter la machine de traitement ultérieur. Lorsque de tels dispositifs connus à grand volume sont installés dans la zone o est fait le vide, cette dernière doit être maintenue très grande de façon désavantageuse. Les matières en vrac, qui sont à maintenir sous vide durant toute la phase de traitement, sont soumises dans de telles constructions de façon désavantageuse à une contamination élevée à cause des surfaces mises additionnellement sous vide. Lorsque seulement la diminution de poids d'un réservoir de stockage, hors duquel la matière en vrac est transportée dans la machine de traitement ultérieur, est mesurée, pour définir exactement le poids de remplissage, intervient alors l'inconvénient, que de telles mesures pour le réservoir de stockage soumis au vide sont extrêmement inexactes, à cause des variations de la pression ambiante qui altère la réduction de poids du réservoir de stockage sous vide. En fonction de la grandeur et de l'agencement de la surface d'ouverture dans le réservoir de stockage, surface d'ouverture par laquelle la matière en vrac est alimentée à la machine de traitement ultérieur, le poids du réservoir de stockage soumis au vide avec la matière en vrac est transformé par les variations de la pression ambiante durant le processus de vidage. Le but de l'invention est d'assurer un chargement en poids exact d'une machine de traitement ultérieur à partir d'un réservoir de stockage sous vide même lors de variations de la pression ambiante en raison de la dimension et de l'agencement de la surface d'ouverture du réservoir de stockage. La solution pour réaliser ce but conformément à l'invention est de mettre la matière en vrac sous vide dans un réservoir de stockage, qui est raccordé de façon étanche au vide par l'intermédiaire d'une liaison élastique à la machine de traitement ultérieur et de mettre en place parallèlement à la liaison élastique un détecteur de poids, qui est en liaison active avec un dispositif de mesure de pression ambiante et avec une unité de poursuite automatique du poids. La liaison élastique entre le réservoir de stockage et la machine de traitement ultérieur assure, qu'un détecteur de poids destiné à mesurer la réduction de poids du réservoir de stockage puisse être placé de l'extérieur entre le réservoir de stockage et la machine de traitement ultérieur. Le contrôle du poids de l'extérieur a pour avantage relativement aux unités de dosage intégrées dans le flux de matière en vrac qu'aucun dispositif supplémentaire de grand volume ne soit à installer dans le vide et qu'ainsi de plus le risque de contamination pour la matière en vrac soit diminué. L'unité de poursuite du poids a quant à elle la fonction de mettre en corrélation des grandeurs d'influence définies par le poids à vide, le poids à plein et la géométrie du réservoir de stockage, avec les variations de pression de la pression ambiante et les propriétés de la liaison élastique, si bien qu'un chargement en poids exact de la machine de traitement ultérieur est réalisé. Pour cela, la surface A (par exemple 0,0125 m2) de la section d'ouverture du réservoir de stockage vers la liaison élastique est déterminante. Lors de la mise sous vide du réservoir de stockage, de la pression ambiante pu(t) (par exemple 105 N/m2) dépendante du temps au vide tres poussé PHV (par exemple 2.10-3 N/m2), le poids à vide gL du réservoir sous vide augmente jusqu'au poids gL + gHV, l'augmentation de poids gHV et la pression ambiante dépendante du temps Pu(t) dépendant de la surface A selon la formule suivante: gHV = A x (Pu(t) - PHV) (1) Par exemple le poids à vide. du réservoir de stockage augmente de gHV = 1250 N lors de la mise sous vide, avec les valeurs ci-dessus. Lors des variations de pression ambiante, durant le processus de remplissage, par exemple de plus ou moins 2%, comme elles se produisent par exemple lors de processus de chargement de quatre heures au plus, il en résulte des erreurs de mesure de poids approximatives A gHV de plus ou moins 25 N. gHV = A x PU (L t) (2) Des variations de ce type sont compensées par l'unité de poursuite du poids. D'autres grandeurs d'influence sur la précision de la mesure de poids de remplissage mis sous vide sont la constante élastique af de la liaison élastique et la constante élastique as du détecteur de poids et l'effet dynamique gf diminuant le poids qui en est lié, sur le réservoir de stockage; ces grandeurs sont mises en corrélation avec le trajet mesuré a s du détecteur de poids, (voir équation 3). gf = af x a s (3) Le poids total du réservoir de stockage est diminué d'une grandeur gf, le trajet mesuré s de la constante élastique as du détecteur de poids dépendant du temps t et du poids total g(t) du réservoir de stockage. En fonction de ces grandeurs d'influence, il résulte pour l'effet dynamique diminuant le poids, de la liaison élastique l'équation: gf = af x g (t)/as (4) Pour un intervalle de temps t t du processus de remplissage on obtient une erreur de mesure du poids de: a gf = g (a t) af/as (5) si bien que l'unité de poursuite du poids doit compenser l'erreur de poids A g suivante: g = a gf - gHV (6) ou t g = (g(tl) -g(t2)) af/as - (PU (tl) -PU (t2)) A (7) Dans la formule (7), g(tl) est le poids mesuré au début du processus de remplissage et g(t2) le poids mesuré à la fin processus de remplissage et Pu(tl) représente la pression ambiante au début et pU(t2) la pression ambiante à la fin du processus de remplissage. Ainsi l'unité de poursuite du poids reçoit la pression ambiante par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de la pression ambiante et un poids théorique gs est prédonné. Lorsque le poids théorique est obtenu selon l'équation (8), gs = g (t2) + À g (8) alors le processus de remplissage est terminé. Conformément aux modes de réalisation préférés, le réservoir de stockage est pourvu d'un dispositif d'arrêt de la matière en vrac, qui interrompt le flux de matière en vrac sous vide une fois le poids de remplissage atteint. L'unité de poursuite de poids fournit alors un signal de déclenchement. Les dispositifs d'arrêt de matière en vrac de ce type sont formés de soupapes d'arrêt, par exemple de vannes papillons. En particulier de façon avantageuse, on utilise ici une soupape à tiroir dont les parties mobiles, dans la mesure o elles viennent en contact avec le flux de matière en vrac, correspondent au matériau de la matière en vrac, de sorte que le risque de contamination par abrasion d'un matériau étranger sur la surface de la soupape à tiroir soit évité. D'autres dispositifs d'arrêt de matière en vrac avantageux sont des plateaux rotatifs ou des transporteurs à vis installés sous vide qui sont fabriqués dans le matériau de la matière en vrac et qui interrompent le flux de matière en vrac lorsque leur mouvement de rotation cesse. Des dispositifs d'arrêt de matière en vrac actifs sont du type des convoyeurs oscillants, qui sont supportés pour cet agencement spécial dans le vide avec des pots oscillants ou des couloirs vibrants fabriqués dans le matériau de la matière en vrac, ou dont les surfaces de contact avec le matériau de la matière en vrac ont été revêtues de sorte qu'avantageusement l'on supprime une contamination par contact de la matière en vrac avec ses surfaces. L'organe élastique est avantageusement disposé entre une bride de mesure du réservoir de stockage et une bride étanche au vide de la machine de traitement ultérieur. Ces brides peuvent avantageusement être conçues de telle façon que le détecteur de poids travaille directement entre elles à l'extérieur du vide. Cela a pour avantage que seulement le poids à vide du réservoir de stockage et non pas la charge de la machine de traitement ultérieur influence la mesure de poids de remplissage. La liaison élastique doit être étanche au vide et élastique, af devant rester très inférieur à as en tenant compte de la relation (5). Pour cela avantageusement est mis en place un soufflet à plis. Un autre avantage de la construction d'un dispositif de mesure de quantités de remplissage entre le réservoir de stockage et la machine de traitement ultérieur est que le réservoir de stockage avec la bride de mesure peut être séparé de la machine de traitement ultérieur et sert également simultanément au transport et au stockage de remplissage ultérieur. Ainsi avantageusement, un organe d'arrêt du vide est mis en place devant la bride de mesure du dispositif de stockage, la bride d'arrêt du vide étant fermée pour le transport de ce réservoir et réouverte lors du remplissage du réservoir de stockage. Apres la mise en place du réservoir de stockage sous vide sur le dispositif de mesure de quantités de remplissage et après la mise sous vide de la machine de traitement ultérieur, les deux chambres de vide sont reliées l'une à l'autre par ouverture de l'organe d'arrêt du vide. Une construction particulièrement avantageuse du dispositif de mesure de quantités de remplissage entre le réservoir de stockage et la machine de traitement ultérieur résulte de l'installation de trois boîtes dynamométriques en tant que détecteur de poids. Celles-ci sont réparties régulièrement à la circonférence de la bride de mesure si bien qu'elles forment un palier à trois points pour le réservoir de stockage. Un dispositif de maintien et de guidage en parallèle ou en basculement pour le réservoir de stockage est alors superflu et la précision de mesure est augmentée. Dans un agencement spécial de l'invention, les fonctions de l'unité de poursuite de poids sont réalisées grâce aux unités d'appareillage suivantes. Tout d'abord un convertisseur électromécanique fait en sorte que les variations mécaniques d'un manomètre mécanique de pression ambiante soient converties en signaux électriques et que ces derniers soient transformés au moyen d'un amplificateur électrique calibrable en signaux pondéraux électriques équivalents. Le calibrage de l'amplificateur sert simultanément à intégrer la section actuelle de l'ouverture du réservoir de stockage dans la mesure. Ce signal pondérai équivalent de la pression ambiante est soustrait, dans l'unité d'étalonnage de pesée, du signal pondéral actuel du détecteur de poids et comparé à la valeur de consigne du poids de charge. Cette valeur de consigne est mémorisée dans un émetteur de valeur de consigne en considérant la correction nécessaire d'après l'équation (7). L'avantage de cette combinaison est que le dispositif de mesure de quantités de remplissage assure un chargement en poids' exact d'une machine de traitement ultérieur sous vide. Des exigences très élevées sont exigées pour le dispositif de mesure de quantités de remplissage, si la machine de traitement ultérieur constitue une machine à secousses placée sous vide. Pour cela la bride étanche au vide de la machine de traitement ultérieur est fixée de façon rigide avec le détecteur de poids sur un chassis statique et la machine à secousses est reliée en tant que machine de traitement ultérieur à la bride étanche au vide par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation élastique. A l'aide des dessins joints, la présente invention va être expliquée plus en détails et des formes d'agencements préférées vont être décrits. - La figure 1 représente un ensemble schématique d'un dispositif de mesure de quantités de remplissage conformément à l'invention, - la figure 2 représente un exemple de réalisation préféré du dispositif de mesure de quantités de remplissage selon la figure 1, et - la figure 3 est un détail A de la figure 2 agrandi. La figure 1 représente un ensemble schématique du dispositif de mesure de quantités de remplissage entre deux chambres complètement mises sous vide, c'est-à-dire une machine de traitement ultérieur 1, qui reçoit la quantité de remplissage sous un vide très poussé et le réservoir de stockage 2, qui déverse la quantité de remplissage. Les deux chambres sous vide 1 et 2 sont raccordées par l'intermédiaire d'une liaison élastique 3. Parallèlement à la liaison élastique 3 est placé un détecteur de poids 4, qui transmet le signal de poids à une unité de poursuite de poids 6. Un manomètre de pression ambiante 5 est en liaison active avec l'unité de poursuite de poids 6. La flèche d'action entre l'unité de poursuite de poids 6 et le réservoir de stockage 2 signifie que le processus de remplissage du réservoir de stockage 2 dans la machine de traitement ultérieur 1 est arrêté lorsque le poids de chargement exact est atteint. La figure 2 représente un exemple de réalisation préférée du dispositif de mesure de quantités de remplissage. Tout l'espace intérieur de la machine de traitement ultérieur 1 et du réservoir de stockage 2 ainsi que la liaison élastique 3 sont sous un vide très poussé. Un dispositif d'arrêt de la matière en vrac 8 s'ouvre à un temps tl, si bien que la matière en vrac tombe à travers l'organe d'arrêt du vide 10 ouvert, la bride de mesure 7, la liaison élastique 3, la bride étanche au vide 9 sur le carter de la machine de travail ultérieur 1 et par la conduite d'alimentation élastique 16 dans le réservoir 22. Tandis que la matière en vrac tombe dans le réservoir 26299 1 1 22, la diminution du poids du réservoir de stockage est transmise à l'unité de poursuite de poids 6 grâce à trois détecteurs de poids 4 répartis à la circonférence de la bride de mesure 7 et formés de boites dynamométriques. L'unité de poursuite de poids 6 reçoit d'un manomètre de pression ambiante 5 en forme de boîte manométrique, un signal de mesure, qui est transformé dans un convertisseur électromécanique 11 en un signal électrique et qui est transféré proportionnellement à la section d'ouverture de la liaison élastique 3 grâce à l'amplificateur de mesure 12 avec l'unité d'alimentation en courant 17 à l'unité d'étalonnage de pesée 13. L'unité d'étalonnage de pesée 13 transmet le poids corrigé de l'influence de la liaison élastique 3 et de la variation de pression dans un indicateur de pesée 18 pour sa visualisation et compare ce poids avec le poids de consigne de l'émetteur de poids de consigne 14 qui déclenche le dispositif d'arrêt de la matière en vrac 8 lorsqu'il y a concordance entre le poids de consigne et le poids corrigé, si bien que le processus de remplissage est interrompu. Le réservoir de stockage 2 est dimensionné pour un à cinq processus de remplissage et est fermé par le dispositif d'arrêt du vide 10 après la consommation de la matière en vrac, bridé par la bride de mesure 7 et chargé de nouveau avec de la matière de remplissage sous un vide très poussé. Durant et après le processus de remplissage, la matière en vrac est compactée dans le réservoir 22 à l'aide d'un mécanisme de tassement 19 mis en place à l'extérieur du vide de la machine de traitement ultérieur et d'un mécanisme oscillant 20. La figure 3 représente à une plus grande échelle un détail A de la figure 2 et représente les liaisons rigides du détecteur de mesure 4 avec le chassis statique 15 de la machine de traitement ultérieur 1. Le châssis statique 15 est en appui sur la fondation de la machine de traitement ultérieur 1. 11-- REVENDICATIONS. 1) Dispositif de mesure de quantités de remplissage pour le chargement en poids exact d'une machine de traitement ultérieur avec de la matière en vrac, caractérisé en ce que la matière en vrac est sous vide dans un réservoir de stockage (2), qui est raccordé de façon étanche au vide à la machine de traitement ultérieur (1) par l'intermédiaire d'une liaison élastique (3) et en ce que parallèlement à la liaison élastique (3) est mis en place un détecteur de poids (4) qui est en liaison active avec un manomètre de pression ambiante (5) et avec une unité de poursuite de poids automatique (6). 2) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir de stockage (2) est relié à la liaison élastique (3) par l'intermédiaire d'une bride de mesure (7) et est pourvu d'un dispositif d'arrêt de la matière en vrac (8) dirigé vers cette bride de mesure (7). 3) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison élastique (3) est bridée avec une bride étanche au vide (9) sur la machine de traitement ultérieur (1) et en ce que le détecteur de poids (4) est mis en place entre la bride de mesure (7) et la bride étanche au vide (9). 4) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 & 3, caractérisé en ce que la liaison élastique (3) est un soufflet à plis. ) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé- en ce qu'entre la bride de mesure (7) et le dispositif d'arrêt de matière en vrac (8) est mis en place un dispositif d'arrêt du vide (10). 6) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les surfaces transportant la matière en vrac et/ou en contact avec la matière en vrac du dispositif d'arrêt de la matière en vrac correspondent au matériau de la matière en vrac. 7) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le détecteur de poids (4) se compose de trois boites manométriques réparties sur la circonférence de la bride de mesure (7). 8) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'unité de poursuite de poids se compose d'un convertisseur électromécanique (11), d'un amplificateur électrique calibrable (12), d'une unité d'étalonnage de pesée (13) et d'un émetteur de valeurs de consigne (14) pour le poids de charge. 9) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la machine de traitement ultérieur (1) est une machine à secousses mise sous vide. ) Dispositif de mesure de quantités de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la bride étanche au vide (9) et le détecteur de poids (4) sont fixés sur un châssis statique (15) et que la machine à secousses (1) est reliée par l'intermédiaire d'une conduite élastique (16) à la bride étanche au vide (9).