Brevet FR2680416A1 — publié le 19930219

"Procédé de mesure de débit de poudre fluidisée et dispositif de mesure de débit mettant en oeuvre un tel procédé" L'invention se rapporte à un procédé de mesure de débit de poudre fluidisée dans un circuit de circulation o celle-ci traverse une zone d'entraînement dans laquelle de l'air est injecté. L'invention permet d'évaluer le débit massique de poudre à partir de mesures en des points choisis d'un tel agencement Elle permet aussi la régulation du débit et la signalisation d'un manque de poudre. L'invention concerne également un dispositif de mesure de débit de poudre mettant en oeuvre le procédé indiqué ci- dessus. La demande de brevet européen NO O 239 231 décrit un système de mesure de débit de poudre inséré en amont d'un dispositif de convoyage de poudre, plus précisément immédiatement à la sortie d'un réservoir de poudre fluidisée Ce système de mesure nécessite la présence d'une restriction dans le circuit de circulation de mélange air- poudre Le débit de poudre est déduit d'une mesure de pression différentielle aux bornes de cette restriction Ce système est complexe dans sa réalisation et d'un réglage délicat pour rendre la mesure indépendante de la masse volumique du mélange air-poudre Or, dans des installations d'application de peinture en poudre thermofusible, la masse volumique varie d'une poudre à l'autre, suivant sa couleur, en fonction des pigments utilisés. L'invention propose de mettre en oeuvre un autre type de mesure ne présentant pas ces inconvénients et n'utilisant qu'un nombre limité de capteurs. Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement un procédé de mesure de débit de poudre circulant dans un circuit, dans lequel de l'air est injecté dans une zone d'entraînement de celui-ci, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la différence de pression de part et d'autre de ladite zone d'entraînement, à mesurer le débit de l'air injecté et à évaluer ledit débit de poudre en tant que fonction de ces deux variables. Bien entendu, le débit de l'air injecté peut être déduit d'une mesure de pression en amont de l'injecteur. Dans de nombreuses installations o, un mélange air- poudre est entraîné dans un circuit, l'appareil d'entraînement de la poudre est souvent constitué par un étranglement de type venturi et par un injecteur d'air disposé axialement à l'entrée de cet étranglement et relié à une source d'air comprimé, l'ensemble matérialisant une zone d'entraînement indiquée ci-dessus Cet appareil d'entraînement est par exemple monté au sommet d'un conduit d'aspiration plongeant dans une cuve o la poudre est maintenue à l'état fluidisé. L'invention est remarquable également en ce que cet appareil d'entraînement de poudre, en soi connu, peut avantageusement être utilisé pour constituer la structure de base du dispositif de mesure de débit de poudre Il suffit de le compléter par des capteurs connectés à des emplacements spécifiques de celui-ci. L'invention concerne également, de façon générale, un dispositif de mesure de débit de poudre dans un circuit o circule un mélange air- poudre, caractérisé en ce que, ledit circuit comportant des moyens d'injection d'air d'entraînement agissant dans une zone d'entraînement dudit circuit, un moyen de mesure de pression est agencé de part et d'autre de cette zone d'entraînement, un moyen de mesure de débit d'air est couplé auxdits moyens d'injection d'air et en ce que des moyens de calcul sont connectés pour recevoir des signaux élaborés par lesdits moyens de mesure et sont agencés pour élaborer un signal d'information représentatif du débit de poudre. Le moyen de mesure de débit d'air injecté peut être un capteur de pression branché en amont d'un injecteur d'air. Ainsi, il suffit de deux capteurs pour obtenir les informations nécessaires à l'évaluation du débit massique de poudre dans le mélange air-poudre traversant la zone d'entraînement Le moyen de mesure de pression est un capteur de pression différentiel connecté de part et d'autre de la zone d'entraînement, tandis que le moyen de mesure de débit d'air peut être un capteur de pression apte à délivrer un signal représentatif de la pression d'injection d'air Les capteurs peuvent être de tous types connus, notamment des capteurs à jauges de contrainte ou piezzo-électriques. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'une installation de projection électrostatique de peinture en poudre thermofusible incorporant des moyens de mesure de débit massique de poudre conformes à l'invention; la figure 2 est un graphe illustrant les relations entre le débit de poudre et les variables mesurées dans le dispositif de mesure de débit de poudre intégré à l'installation de la figure 1. En se référant plus particulièrement à la figure 1, on a représenté très schématiquement une installation de projection électrostatique de peinture en poudre thermofusible, comprenant principalement un réservoir il renfermant la poudre, un projecteur 12 de ladite peinture en poudre et un circuit de distribution 13 d'un mélange air-poudre, établi entre la cuve 11 et le projecteur 12. Celui-ci comporte une électrode 15 reliée à une source de haute-tension 16 Le réservoir 11 est classiquement pourvu d'un double fond ayant une paroi poreuse 18, à travers laquelle on injecte de l'air pour que la poudre contenue dans le réservoir soit maintenue à l'état fluidisé Le circuit 13 comporte un tube d'aspiration 20 s'étendant verticalement et plongeant dans la cuve Un appareil d'entraînement de poudre 22, connu en soi, est inséré dans le circuit 13 au sommet du tube d'aspiration 20 Il comprend ici un étranglement 24 de type "Venturi" et des moyens d'injection d'air 25 agencés pour injecter axialement dans l'étranglement 24 (dans le sens de propagation souhaité du mélange air-poudre) un jet d'air à grande vitesse Ces moyens d'injection comprennent une buse d'injection 26 dirigée axialement par rapport à l'étranglement et une source d'air comprimé 28 alimentant ledit injecteur à travers une vanne commandée 30 Cet agencement crée une zone d'entraînement qui s'étend ici sensiblement du sommet du conduit 20 à la sortie de l'étranglement 24. Conformément à l'invention, l'appareil d'entraînement 22 est équipé d'au moins deux moyens de mesure de pression 32, 34 Un premier moyen de mesure de pression est constitué ici d'un capteur de pression différentiel 32 connecté de part et d'autre de la zone d'entraînement, pour mesurer directement la différence de pression Ap entre l'entrée et la sortie de celle-ci Un second moyen de mesure de pression est constitué d'un capteur de pression relatif 34 couplé au moyen d'injection d'air 25, en amont de la buse d'injection 26 Autrement dit, il est raccordé à un élément de conduit 33 reliant la source d'air comprimé à la buse 26 Dans cet élément de conduit 33, la section d'écoulement est très grande vis-à-vis de celle de la buse d'injection 26 On peut considérer que la vitesse d'écoulement de l'air au point de raccordement du capteur 34 est quasi nulle Le capteur 34 délivre donc un signal représentatif de la pression génératrice de l'air expulsé par la buse 26 Par ailleurs, les variations de pression atmosphérique peuvent être négligées (voire corrigées) de sorte qu'on peut considérer que le capteur 34 délivre un signal représentatif de la pression génératrice absolue de l'air d'entraînement Soit Pl cette pression. On a trouvé que le débit massique de poudre Dp traversant la zone d'entraînement (donc le débit de poudre dans le circuit 13 pouvait être déduit des mesures de Ap et Pi, respectivement délivrées par les deux capteurs 32 et 34. Plus précisément, on a déterminé que ce débit Dp pouvait être déterminé avec une précision suffisante par la relation suivante: K"lK 2 Pi-Pat 12 Dp = pj lAp+Ahl 3 o K, et K 2 et K 3 sont des constantes positives et Pat représente la pression atmosphérique qui est considérée comme constante dans le terme o elle intervient. Mh est la perte de charge dans l'étranglement et il a été constaté que celle-ci ne dépendait pratiquement que de la pression Pi Comme mentionné précédemment, cette pression est elle-même représentative du débit d'air injecté. Par conséquent, on voit que le débit massique de poudre peut être aisément déterminé à partir d'un calculateur recevant, en tant que données d'entrée des signaux élaborés à partir de ces deux capteurs 32 et 34. Dans l'installation de la figure 1, on a prévu un tel calculateur 36 programmé pour recalculer en permanence le débit de poudre à partir des signaux délivrés par les capteurs 32 et 34 Ce calculateur pilote un moyen d'affichage 38 sur lequel on peut lire la valeur instantanée du débit Le calculateur 36 fait également partie d'une boucle de régulation du débit de poudre 40, agissant sur une entrée de commande de la vanne 30 Cette dernière est une vanne proportionnelle dont l'entrée de commande est reliée à la sortie d'un comparateur 41 Le calculateur 36 comporte une sortie de données 42 délivrant un signal représentatif du débit massique de poudre et utilisé en tant que signal d'erreur appliqué à une entrée 43 du comparateur 41 L'autre entrée 44 du comparateur 41 est reliée à la sortie d'un générateur de consigne 45 permettant d'ajuster le débit de poudre à la valeur choisie. Enfin, l'installation est complétée par un autre capteur de pression relatif 48 connecté en amont de l'étranglement 24, c'est-à-dire plus précisément à la partie supérieure du tube d'aspiration 20 Ce capteur est donc adapté à mesurer la pression qui règne à cet emplacement et qui varie de façon significative lorsque le réservoir il ne contient plus de poudre Le calculateur 36 est donc programmé pour détecter une telle variation de pression, ce qui permet de déclencher un système d'alarme ou d'arrêter la projection. Il résulte de la description qui précède que l'installation qui est décrite à la figure 1 permet non seulement de contrôler en permanence le débit de poudre grâce au moyen d'affichage 38 mais aussi de maintenir ce débit à une valeur constante prédéterminée puisque la vanne est pilotée par un signal de régulation élaboré à partir des signaux délivrés par les capteurs 32 et 34. La figure 2 est un graphe d'étalonnage dans lequel on a représenté en ordonnée le débit de poudre Dp (en grammes par minute) et en abscisse la différence de pression Ap en millibars Ce graphe d'étalonnage comporte une famille de courbes correspondant chacune à une pression d'injection Pl prédéterminée, deux courbes voisines correspondant à une variation de Pl de 0,5 bar La "programmation" de ce graphe d'étalonnage dans le calculateur 36 est à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1 Procédé de mesure de débit de poudre circulant dans un circuit, dans lequel de l'air est injecté dans une zone d'entraînement de celui-ci, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la différence de pression ( 32) de part et d'autre de ladite zone d'entraînement, à mesurer le débit de l'air injecté ( 34) et à évaluer ledit débit de poudre en tant que fonction de ces deux variables. 2 Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure ladite différence de pression et ledit débit d'air injecté dans un appareil d'entraînement de poudre ( 22) préexistant, dudit circuit. 3 Dispositif de mesure de débit de poudre dans un circuit o circule un mélange air-poudre, caractérisé en ce que ledit circuit ( 13) comportant des moyens d'injection d'air d'entraînement agissant dans une zone d'entraînement dudit circuit, un moyen de mesure de pression ( 32) est agencé de part et d'autre de cette zone d'entraînement, un moyen de mesure de débit d'air ( 34) est couplé auxdits moyens d'injection d'air et en ce que des moyens de calcul ( 36) sont connectés pour recevoir des signaux élaborés par lesdits moyens de mesure et sont agencés pour élaborer un signal d'information représentatif du débit de poudre. 4 Dispositif de mesure de débit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure de pression est un capteur de pression différentiel ( 32) connecté pour mesurer la différence de pression entre l'entrée et la sortie d'un étranglement ( 24). Dispositif de mesure de débit selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit second moyen de mesure de débit est un capteur de pression ( 34) apte à délivrer un signal représentatif de la pression de l'air injecté. 6 Dispositif de mesure de débit selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit étranglement et lesdits moyens d'injection d'air font partie d'un appareil d'entraînement de poudre ( 22), préexistant dans ledit circuit. 7 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit appareil d'entraînement de poudre est placé à l'extrémité supérieure d'un conduit ( 20) plongeant dans un réservoir de poudre fluidisée. 8 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'une vanne de réglage commandée ( 30) est prévue dans lesdits moyens d'injection d'air d'entraînement pour la régulation du débit de poudre, ladite vanne étant pilotée par un signal de régulation élaboré notamment à partir des signaux délivrés par lesdits moyens de mesure. 9 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de pression ( 48) connecté en amont de la zone d'entraînement pour délivrer un signal représentatif de la présence de poudre dans ledit circuit.