Brevet FR2691724A1 — publié le 19931203

L'invention est relative à une installation centrale de distribution de quantité de produits pulvérulents tels que des sels dans des appareils de teinture ainsi qu'au procédé de mise en oeuvre associé Elle trouvera notamment son application dans l'industrie pour la teinture des matières textiles. Les installations de teinture comportent des dispositifs d'admission de produits chimiques nécessaires au traitement des matières textiles. Les quantités de produits injectées devant être contrôlées avec précision, les constructeurs proposent des appareillages développés pour atteindre cet objectif. En ce qui concerne les produits liquides, le problème est résolu avec l'utilisation de pompes doseuses qui permettent d'injecter des quantités pré déterminées de substances chimiques. L'avantage des pompes doseuses est qu'elles peuvent être parfaitement contrôlées par un système de commande automatisée pour permettre le suivi du processus de teinture totalement automatique. Par contre, les constructeurs éprouvent de grosses difficultés pour trouver une solution satisfaisante à l'admission d'éléments solides dans les appareils de teinture, plus précisément les matières pulvérulentes qui sont fréquemment rencontrées sous forme de sels, qu'il s'agisse de sulfate de sodium ou de chlorure de sodium par exemple. I1 faut également souligner que les études récentes en matière de teinture chimique ont mis en avant l'aspect entièrement important de l'admission progressive des matières chimiques dans les procédés de teintures. Par conséquent, les admissions manuelles dont la progressivité, soit mal contrôlée, soit nécessitant de trop nombreuses interventions, sont totalement à proscrire. Actuellement, peu de solutions de remplacement sont offertes, et la majorité des constructeurs se sont orientés vers l'utilisation de système à vis dont le nombre de tours de rotation correspond à une quantité de matière pulvérulente injectée. Cependant, les distributeurs à vis sont extrêment onéreux, pas très précis, et ne permettent pas de procéder à des injections à distance. Par conséquent, il faut généralement adopter un distributeur à vis par appareil de teinture d' où des coûts de mise en place très élevés. La mesure du débit de matière pulvérulente circulant dans des canalisations est une technique très récente. Elle bénéficie déjà de certaines applications qui ont en commun une certaine régularité et continuité de fonctionnement. Le capteur en lui-même peut parfaitement supporter des variations importantes de débit mais le contrôle et la commande d'une installation comportant des irrégularités de fonctionnement, sont très difficile à gérer. Or, précisément, dans les appareils de teinture, il est indispensable de procéder à des admissions progressives de matières chimiques pulvérulentes, et la difficulté se situe au niveau de la maîtrise de l'injection des matières pulvérulentes. Ces difficultées font que jusqu a présent, l'admission de quantités de matières pulvérulentes contrôlées uniquement par leur débit n'a jamais pû être adaptée aux installateurs fonctionnant avec des quantitées dosées. Le but de la présente invention est de présenter une installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents qui soit compatible avec différentes sources de produits pulvérulents et également plusieurs appareils de teinture. Ceci permet de dimimuer très sensiblement les coûts d'installation puisque l'organe de mesure coûteux que représente le débimètre est unique pour l'ensemble de I'installation. Le procédé de la présente invention est parfaitement compatible avec l'admission progressive et automatique des matières pulvérulentes ; ce qui est en accord avec les théories modernes et la technologie actuelle de contrôle des processus de fabrication automatisée. Quoique pour certaines applications, seul un étalonnage initial lors de la mise en route de l'installation soit nécessaire. L' invention prévoit un équipement accessoire d'étalonnage qui permet de s'assurer de la stabilité des caractéristiques diélectriques des matières pulvérulentes convoyées et le cas échéant de corriger les écarts. D'autres buts et avantages de la présente invention appararaîtront au cours de la description suivante qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. L'installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents tels que des sels dans des appareils de teinture qui trouvera son application notamment dans le cadre des suivis automatiques de processus de teinture de matières textiles qui comprend différents appareils de teinture à alimenter de produits pulvérulents, un ou plusieurs bacs de matières pulvérulentes avec leur système de prélèvement, un capteur de débit dans un conduit, un dispositif de transport tel que pneumatique de la matière pulvérulente et caractérisée par le fait qu'elle est formée d'une ligne principale dans laquelle est inséré le capteur débimétrique, relié en amont au bac de matières pulvérulentes par des distributeurs multi-voies, et reliée en aval aux appareils de teintures par des distributeurs multi-voies. Le procédé pour la mise en oeuvre de l'installation centrale de distributeur de quantités de produits pulvérulents dans des appareils de teinture est caractérisé en ce que l'on définit une introduction progressive de la matière pulvérulente dans les appareils de teinture par admission de doses prédéfinies par le débimètre qui sont injectées ou non cycliquement dans les appareils de teinture. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe parmi lesquels - la figure (1) représente de façon schématique l'installation d'admission de produits pulvérulents dans différents appareils de teinture, - la figure (2) représente la ligne d'étalonnage permettant de contrôler le débimètre, - la figure (3) illustre le système de pilotage automatique de l'installation selon le procédé de l'invention. L'invention vise une installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents tels que sels dans des appareils de teinture, ainsi que le procédé de mise en oeuvre de la ligne d'installation. Elle concerne principalement l'industrie de la teinture des textiles. Quoique l'invention ait été tout spécialement développée dans le cadre précis de la teinture des matières textiles, elle pourra néanmoins s'appliquer à d'autres industries mettant en oeuvre des matières pulvérulentes à distribuer selon des dosages prédéterminés. L'admission contrôlée de matières liquides ne pose guère de difficultés aujourd'hui, et la majorité des constructeurs ont adopté la pompe doseuse dont les caractéristiques peuvent parfaitement être adaptées à chaque usage. Cette technique est toutefois strictement limitée aux matières liquides et ne peut s'étendre aux matières pulvérulentes. Pourtant dans les installations de teinture, il est fréquemment utilisé des matières pulvérulentes telles que des sels comme le chlorure de sodium ou le sulfate de sodium. L'admission automatique nécessaire dans les installations pilotées par des automates nécesssite le recours à des dispositifs d'injection à vis. En contrôlant la rotation de la vis, il est possible de déterminer la quantité de matière injectée. Toutefois, cette solution est coûteuse car elle nécessite l'achat d'un dispositif à vis par appareil de teinture et par matière pulvérulente à injecter. Par ailleurs, il est apparu sur le marché des débimètres capacitifs susceptibles dans certaines conditions de mesurer sous contact, la quantité de matière pulvérulente circulant à travers une tuyauterie. Les principales applications de ce débimètre concernent les écoulements de fluide relativement réguliers , ce qui n'est pas le cas dans l'application envisagée et qui ne convient à priori pas. L'objectif recherché est la présentation d'une installation qui permet l'admission de matière pulvérulente, admission parfaitement contrôlée assimilable à des doses pouvant se rapprocher de l'admission progressive et qui utilise de nombreux éléments centralisés pour minimiser les coûts. Une telle installation est schématisée à la figure (1). Elle comprend des appareils de teinture, dans l'exemple envisagé, limité à deux appareils (1 et 2) qui toutefois pourraient être étendus à un nombre nettement supérieur sans complexité, à la portée de l'homme de l'art. De même, l'installation comprend des bacs (3 et 4) de réserve de matières pulvérulents (A et B), ce nombre de bacs étant arbitrairement faible pour simplifier la description. Chacun des bacs (3 et 4) comprend respectivement un système de prélèvement (5 et 6) susceptible de venir puiser le contenu des bacs, c'est à dire la matière pulvérulente (A ou B). Cette matière se présente généralement sous la forme de cristaux de sels qu'il s'agisse de chlorure de sodium ou de sulfate de sodium, d'autres substances peuvent parfaitement être utilisées. L'installation comprend également un capteur de débit (7) dans un conduit, de préférence ce capteur de débit (7) est de type capacitif et est formé de deux éléments, dont l'un mesure en permanence la constante diélectrique à l'intérieur du conduit, dont la valeur est modifiée par la quantité de matière présente, et dont l'autre elément permet de déterminer de façon précise la vitesse d'avancement de la matière pulvérulente au sein du conduit. Un dispositif de transport par exemple pneumatique permet de faire circuler la matière pulvérulente dans un flux d'air qui joue le rôle de vecteur porteur. Selon l'invention, l'installation centrale comprend une ligne principale (8) dans laquelle est inséré le capteur débimétrique (7) relié en amont au bac de matières pulvérulentes (3 et 4) à l'aide de distributeur multivoies (9 et 10) et relié en aval aux appareils de teinture (1 et 2) à l'aide de distributeur multivoies (11 et 12). Chaque clapet de distributeur multivoies (9, 10,11,12) peut être actionné individuellement pour choisir le bac (3 ou 4) dans lequel la matière pulvérulente A ou B sera prélevée et également pour choisir la cuve 1 ou 2 dans laquelle cette matière sera déversée. De préférence, le système de prélèvement (5 et 6) dans les bacs (3 et 4) et le dispositif de transport assurent un écoulement continu en phase diluée des matières pulvérulentes dans la ligne principale (8). Ceci pour que le capteur de débit (7) puisse travailler dans de bonnes conditions de fonctionnement. Dans le cas simple où peu de précisions sont requises, si l'on a à faire à un faible débit avec des quantités de matières à admettre relativement importantes, on peut se contenter d'une installation simple telle que décrite avec éventuellement une prise d'air extérieure (13) en début de ligne telle que représentée sur la figure (1) pour bénéficier d'un régime d'écoulement d' air de transport dans la ligne principale (8) relativement régulier. Avec une telle installation, on commande l'ouverture du clapet du distributeur (9 ou 10) en fonction de la matière pulvérulente à admettre, de même, on ouvre le clapet du distributeur (11 ou 12) dans lequel la matière pulvérulente doit être admise. On mesure durant cette phase le débit de matière traversant le débimètre (7) et lorsque la quantité est atteinte on referme le clapet de distributeur (9 ou 10). Le défaut d'une telle installation est qu'il y a un surplus de matière pulvérulente injectée, c'est à dire la matière située en amont du débimètre (7) et qui a déjà été engagée dans les circuits de transport. Bien entendu le débimètre peut intégrer cette matière et en tenir compte pour une injection ultérieure. Toutefois, il n'y a pas une bonne maîtrise de la quantité à injecter et au cas où les bacs (3 ou 4) sont éloignés du débimètre, l'erreur peut être importante. C'est pourquoi selon l'invention, il est préconisé d'utiliser en bout de ligne principale (8), une ligne de retour (14) qui permet de reconduire la matière pulvérulente circulant dans la ligne principale (8) et non prélevée par les appareils de teinture (1 et 2) vers leur bac d'origine respectivement (3 ou 4). A cet effet, le distributeur (15) muni d'un clapet, permet d'orienter la matière présente dans la ligne de retour (14) vers le bac d'origine (3 ou 4) Avec une telle ligne de retour (14) une excellente précision dans la quantité de matière pulvérulente introduite dans les appareils de mesure peut-être obtenue. En effet, le contrôle de l'admission des matières pulvérulentes dans chacun des appareils de teinture n'est plus contrôlé par le clapet des distributeurs (9 et 10) mais directement par le clapet des distributeurs (11 et 12). Par conséquent, l'encours de matière pulvérulente présente dans la ligne principale (8) n'est pas systématiquement dirigé vers l'un des appareils de teinture mais est retourné vers le bac d'origine lorsque la quantité à admettre dans l'un des appareils (1 ou 2) est atteinte. Si il apparaît que le débit n'est pas constant et qu'une excellente précision doit être atteinte, il faudra alors prendre en considération la vitesse de la matière dans la ligne principale (8) et la position des clapets des distributeurs (11 et 12) dans cette même ligne principale (8) pour déterminer à chaque instant la quantité de matière dans chaque position de conduite et manoeuvrer les clapets en conséquence. Si il est indispensable d'étalonner l'installation lors de sa mise en route, il peut également apparaître intéressant d'effectuer des contrôles périodiques du débit pour vérifier la précision du débimètre. En effet, ce dernier peut être influencé en fonction des caractéristiques de la matière première et la figure (2) propose à titre d'exemple une ligne d'étalonnage. Cette ligne est située dans le prolongement de la ligne de retour (14) et comporte un distributeur supplémentaire (16) qui permet de dérouter la matière en retour non plus directement vers le bac (3) de matière pulvérulente mais vers un plateau (17) de balance. Le clapet du distributeur (16) est manoeuvré pendant un intervalle de temps prédéterminé qui correspond à l'injection d'une certaine quantité de matière pulvérulente. Cette matière pulvérulente tombe sur le plateau de la balance (17) et est automatiquement pesée. I1 est aussi possible de vérifier la précision du débimètre et d'effectuer des corrections de constante éventuellement nécessaires. Aussitôt, la pesée terminée, le plateau (17) est manoeuvré tel que schématisé par la flèche (1)8 de la fig (2) pour reverser son contenu dans le bac (3). Etant donné la facilité de fonctionnement de la ligne d'étalonnage, il est possible d'effectuer de nombreux contrôles. Pour toutes ces mesures, on supposera que la distribution de matière pulvérulente, au sein de la ligne principale (8) et de retour (14) reste sensiblement constante en fonction du temps. C'est à dire que si il y a formation d'un paquet un peu plus dense, dans la ligne (8) on considérera que ce paquet présente toujours la même répartition en fonction du temps le long de la ligne (8) et de la ligne de retour (14) La figure 3 schématise le procédé de mise en oeuvre de l'installation susceptible d'être entièrement automatisé. L'installation comprend une unité de contrôle de débit (20) reliée au débimètre (7) qui est capable de gérer tous les clapets des distributeurs (9, 10, 11, 12, 15, 16, 19 ). Cette unité de contrôle du débit intègre non seulement le débit mais également la vitesse de la matière pulvérulente au sein des lignes principales (8) et de retour (14). Par ailleurs, chaque appareil de teinture (1 et 2) est relié à un automate de commande respectivement (21 et 22) chargé de suivre le processus de teinture avec notamment les courbes d'admission de matière pulvérulente en fonction du temps. A titre d'exemple, les courbes représentées à la figure (3) pour chacun des automates (21 et 22) concernent le produit A. Selon le procédé de la présente invention, on définit l'introduction progressive de la matière pulvérulente dans les appareils de teinture (1 ou 2) de doses prédéfinies pour le débimètre qui sont injectées ou non, cycliquement dans les appareils de teinture (1 ou 2). Pour suivre l'exemple de la figure (3) et en supposant que l'on en soit arrivé dans le processus de teinture à la phase d'admission progressive de la matière chimique pulvérulente A à l'instant T, 1' unité de contrôle de débit (20) manoeuvre le clapet du distributeur (9 ) alors que les clapets des distributeurs (11 et 12) sont encore fermés. I1 s'en suit une circulation de matière en boucle fermée avec retour à la ligne (14) . Le débimère (7) informe l'unité de contrôle quant au débit, la vitesse et la distribution de matière pulvérulente au sein de la ligne principale (8) et de retour (14) On peut alors procéder éventuellement à un étalonnage par manoeuvre du clapet du distributeur (16) pour remplir le plateau (17) de la balance et vérifier les renseignements fournis par le débimètre (7) et effectuer les corrections de constante dialectique si nécessaire. I1 apparaît cependant que si l'on se limite à l'utilisation de poudre séchée comme matière pulvérulente, il y a très peu de dispersion à prévoir et l'étalonnage régulier peut-être éliminé. La circulation de matière étant assurée, l'unité de contrôle de débit interroge tour à tour chaque automate (21 et 22) afin de déterminer leur besoin en matière pulvérulente A. Dans l'exemple choisi, le modèle préprogrammé tel qu'il est illustré sur le diagramme de la figure (3) en ce qui concerne l'automate (21) montre que les besoins en matière pulvérulente progresse en fonction du temps et par conséquent il y a un déficit de matière pulvérulente A dans l'appareil de teinture (1). L'unité de contrôle de débit (20) étant renseignée sur ce déficit, elle assure la commande du clapet (11) pour injecter une dose prédéfinie de matière pulvérulente A. Le temps d'ouverture du clapet (11) doit tenir compte de la distribution de matière pulvérulente au sein de la ligne principale (8). Cette action de remplissage étant effectuée, l'unité de contrôle de débit (20) interroge l'automate suivant (22). Ce dernier informe 1' unité de contrôle de débit (20) qu'aucun besoin en matière pulvérulente A n' est nécessaire pour l'appareil de teinture (2) puisque la courbe se trouve dans une phase étale par rapport au modèle préprogrammé. Par conséquent, le clapet (12) n'est pas manoeuvré et toute la matière présente dans Ia ligne principale (8) est retournée dans le bac (3) par la ligne de retour (14). Le prélèvement de matière pulvérulente A est alors arrêté, les lignes principales (8 et 14) sont vidées et l'on procède à la mise en circulation de la matière pulvérulente B, contenue dans le bac (4). Le procédé est identique, l'unité de contrôle de débit (20) interroge les automates (21 et 22) afin de déterminer leur besoin en produit B qui est admis dans chacun des appareils de teinture (1 et 2) de façon similaire à L'exemple précédent adopté pour le produit A. L'homme de l'art pourra facilement étendre l'invention au nombre de bacs de prélèvement et d'appareils de teinture souhaités. Avec un tel procédé d'admission des matière pulvérulente, la progressivité de l'introduction des substances chimiques est parfaitement respectée. D'autres mises en oeuvre de la présente invention à la portée de l'homme de l'art peuvent également être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 10) Installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents tels que des sels dans des appareils de teinture qui trouvera son application notamment dans le cadre des suivis automatiques de processus de teinture de matières textiles, qui comprend différents appareils de teinture (1 et 2) à alimenter en produits pulvérulents, un ou plusieurs bacs (3 et 4 ) de matière pulvérulente avec des dispositifs de prélèvement (5 et 6 ), un capteur de débit (7 ) dans un conduit, un dispositif de transport de matières pulvérulentes tel que pneumatique caractérisée par le fait qu'elle est formée d'une ligne principale (8) dans laquelle est inséré le capteur débimétrique (7) relié en amont aux bacs de matières pulvérulentes (3 et 4) par des distributeurs multivoies (9 et 10) et reliée en aval aux appareils de teinture (1 et 2 ) par des distributeurs multivoies (I1 et 12). 2 ) Installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (1), caractérisée par le fait que le système de prélèvement et de transport de matières pulvérulentes assure un écoulement continu en phase diluée des dites matières dans la ligne principale (8). 3 ) Installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (1), caractérisée par le fait que la ligne principale (8) comprend à son entrée une prise d'air (13) autorisant la circulation à vide du flux transporteur. 4 ) Installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (1) caractérisée par le fait que les bacs (3 et 4 ) de matières pulvérulentes sont équipés d'une ligne de retour (14) pour former un circuit fermé en l'absence de besoins dans les appareils de teinture (1 et 2 ). 5 ) Installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (1) , caractérisée par le fait qu'elle comprend une ligne d'étalonnage qui permet de peser une quantité de matière pulvérulente contrôlée par le débimètre (7) 60) Installation centrale de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (5) , caractérisée par le fait que la ligne d'étalonnage comprend une balance à plateau (17 ) dans lequel est déversée une quantité de matière pulvérulente contrôlée par le débimètre (7) 7 ) Procédé de distribution de quantités de produits pulvérulents pour la mise en oeuvre de l'installation selon la revendication (1) , caractérisée en ce que l'on définit une reproduction progressive de la matière pulvérulente dans les appareils de teinture (1 et 2 ) par admission de doses prédéfinies par le débimètre (7) qui sont injectées ou non, cycliquement dans les dits appareils de teinture (1 ou 2). 8 ) Procédé de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (7) caractérisée en ce que des automates (21 et 22 ) propres à chaque appareil de teinture (1 et 2 ) contrôlent l'admission progressive des doses par référence à un modèle préprogrammé. 90) Procédé de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (7), caractérisée en ce que les doses sont contrôlées dans une ligne d'étalonnage qui permet de définir les temps d'ouverture des clapets de distributions multivoies (11 et12). 10 ) Procédé de distribution de quantités de produits pulvérulents selon la revendication (8), caractérisée en ce que les automates (21 et 22) sont interrogés cycliquement par une unité de contrôle de débit (20), pour admettre ou non une dose de matière pulvérulente dans l'appareil de teinture (1 ou 2 )concerné.