Brevet FR2720666A1 — publié le 19951208

DISPOSITIF ET PROCEDE DE SEPARATION DE PARTICULES FORMANT UN PRODUIT GRANULEUX La présente invention concerne un dispositif de séparation de particules formant un produit granuleux, ce dispositif comportant un canal de guidage associé à des moyens d'amenée des particules et un organe de séparation de ces particules. Elle concerne également un procédé de séparation de particules formant un produit granuleux, dans lequel on introduit progressivement lesdites particules dans un dispositif de séparation selon la présente invention. Il existe actuellement essentiellement deux procédés permettant la séparation, le tri ou la qualification de particules constituant un produit granuleux tel qu'une poudre, des pastilles ou des graines par exemple. L'un de ces procédés consiste à disposer le produit à trier sur le tamis supérieur d' une série de tamis superposés dont les mailles sont de plus en plus petites au fur et à mesure que l'on s'approche du bas des tamis. Les particules traversent les mailles des tamis jusqu'à ce que la dimension de ces mailles les empêche de tomber plus bas. La dimension des particules recueillies sur un tamis donné est donc comprise entre la dimension des mailles de ce tamis et celle des mailles du tamis placé immédiatement au-dessus. Ce procédé permet de caractériser et de séparer en catégories discrètes, les particules d'un produit en fonction de leur dimension. Il présente toutefois certains inconvénients. Lorsque les particules ne sont pas parfaitement sphériques, elles se coincent dans les mailles du tamis et le colmatent. Celui-ci devient rapidement inutilisable. Ce colmatage peut être diminué par exemple en faisant vibrer les tamis. Ceci a pour effet de créer une abrasion des particules. Lorsque l'on tamise un échantillon de produit granuleux en vue de caractériser un lot de produit, l' abrasion des particules engendre une fausse image de la dimension de ces particules.Cette méthode peut donc se révéler totalement inutilisable dans certains cas. Le deuxième procédé consiste à réaliser une analyse des particules par laser. Un faisceau laser dirigé sur les particules permet de mesurer leur surface projetée sur un plan perpendiculaire au faisceau. Ce procédé ne permet de mesurer qu'une surface et non un volume ce qui aboutit à un résultat approximatif, qui peut être erroné lorsque l'on désire caractériser des particules non sphériques. De plus, ce procédé nécessite un temps de traitement relativement long ce qui interdit son utilisation en continu dans une chaine de fabrication. En outre, ce procédé ne permet que la qualification des produits et non leur séparation ou leur tri. Tous ces inconvénients conduisent à des erreurs de mesure et des incertitudes relativement importantes, ce qui rend ces procédés peu fiables et parfois même inutilisables. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant un dispositif et un procédé fiables permettant la caractérisation et la séparation de particules constituant un produit granuleux, ce dispositif et ce procédé pouvant être utilisés en continu dans une chaîne de fabrication ou de conditionnement par exemple. Ce but est atteint par un dispositif tel que défini en préambule et caractérisé en ce que ledit organe de séparation comporte au moins un générateur de mouvements agencé pour générer dans ledit canal de guidage, un flux longitudinal d'un fluide circulant dans ce canal et véhiculant lesdites particules. Selon une forme de réalisation préférée, ledit canal de guidage est constitué par un bac formé de deux parois planes parallèles et d'un fond comportant au moins une ouverture. Selon une première forme de réalisation, le générateur de mouvements comporte une pompe générant ledit flux longitudinal de fluide dans ledit bac. Le dispositif de séparation comporte avantageusement des moyens de récupération desdites particules, disposés sous le fond du bac sous ladite ouverture, ces moyens de récupération comportant de préférence un ruban convoyeur sans fin. Selon une forme de réalisation avantageuse, lesdits moyens de récupération comportent au moins un élément de séparation. Ces moyens de récupération sont avantageusement associés à des moyens de pesage. Selon une variante de réalisation, le dispositif de séparation comporte au moins une source de fluide agencée pour générer un flux longitudinal de fluide perpendiculaire au flux de fluide généré par le générateur de mouvements. Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif de séparation comporte un générateur de vibrations agencé pour générer une vibration du fluide dans le canal de guidage, dans une direction transversale par rapport au flux longitudinal généré par le générateur de mouvements. Ce but est également atteint par un procédé tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on génère un flux longitudinal d'un fluide dans le canal de guidage du dispositif selon l'invention et en ce que l'on récolte les particules sur des moyens de récupération placés sous ledit canal, en tenant compte de leur position longitudinale sur ces moyens de récupération. Selon une forme de réalisation préférée du procédé, on sépare les particules récoltées sur les moyens de récupération, par portions transversales correspondant à des secteurs longitudinaux dudit bac, on pèse chaque portion transversale, on établit une courbe de la masse de chaque portion en fonction de sa position sur les moyens de récupération et on compare la courbe de la masse de chaque portion en fonction de sa position sur les moyens de récupération à une courbe similaire réalisée en utilisant un produit granuleux de référence dont les caractéristiques sont connues. Selon une forme d'utilisation particulière du procédé, on utilise uniquement les particules d'une partie des portions transversales. Selon une forme de réalisation avantageuse, on génère un flux de fluide dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction du flux longitudinal de fluide généré par ledit générateur de mouvements. Selon un mode de réalisation préféré, on génère des vibrations horizontales transversales dans le dispositif de séparation. La présente invention et ses avantages apparaitront mieux en référence à des modes de réalisation préférés de la présente invention et aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective du canal de guidage et des moyens de récupération du dispositif selon la présente invention; - la figure 3 est une courbe illustrant la quantité de produit obtenue en fonction de la position sur les moyens de récupération; et - les figures 4 à 6 sont des vues de variantes de réalisation du dispositif selon la présente invention. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de séparation 10 comporte un canal de guidage 11 associé à des moyens d'amenée 12 de particules composant un produit granuleux à séparer. Ce dispositif comporte en outre un organe de séparation 13, des moyens de récupération 14 desdites particules, des moyens de pesage 15 et un dispositif 16 de traitement de données. Le canal de guidage 11 est formé d'un conduit allongé 17 ouvert à ses deux extrémités et couplé à un bac 18 formé de deux parois planes parallèles. Ces deux parois sont fermées à leurs extrémités et ont un fond 19 ouvert. Les moyens d'amenée 12 des particules comprennent un ruban convoyeur 20 agencé pour transporter des particules du produit granuleux à séparer depuis une source de particules jusqu'à une première extrémité dudit conduit 17. L'organe de séparation 13 comprend un générateur de mouvements 21 disposé à la première extrémité du conduit 17 et placée de telle manière qu'il génère un flux de fluide sensiblement linéaire et longitudinal dans le conduit. Le générateur de mouvements 21 peut par exemple être une pompe, une soufflerie ou une source d'eau et sa nature dépend du produit à séparer. I1 doit pouvoir transmettre une partie de l'énergie du flux de fluide aux particules, sans présenter aucune interaction chimique avec ces particules. Les moyens de récupération 14 comportent un ruban convoyeur sans fin 22 disposé sur toute la longueur du bac, sous le fond 19 de ce bac. Les moyens de pesage 15 sont placés en dessous d'une extrémité du ruban convoyeur 22 de sorte qu'en déplaçant ce ruban, une partie des particules qu'il porte tombent sur les moyens de pesage. Le dispositif 16 de traitement de données est connecté aux moyens de pesage 15 et est agencé pour enregistrer les masses mesurées par ces moyens de pesage ainsi que les déplacements du convoyeur sans fin 22. Le dispositif de séparation 10 décrit ci-dessus est essentiellement utilisé pour trois opérations différentes, à savoir la réalisation d'une courbe de référence, la qualification d'un produit et le tri des particules qui constituent un produit granuleux. Pour réaliser une courbe de référence, on procède de la manière suivante: - on introduit dans le canal de guidage 11 du dispositif séparation, un produit granuleux de référence dont les caractéristiques sont connues; - on génère simultanément dans le conduit allongé 17 un flux de fluide sensiblement linéaire et longitudinal, d'amplitude constante. Ce flux est par exemple un flux d'air sensiblement laminaire; - le ruban convoyeur 22 étant immobile, on fait passer toutes les particules dans le dispositif. Le flux de fluide transmet une partie de son énergie cinétique aux particules. Chaque particule reçoit une quantité d'énergie cinétique qui dépend de différents paramètres tels que sa surface transversale et le coefficient de frottement entre les particules et le fluide. Ces particules ont donc une vitesse ayant une composante horizontale et une composante verticale due à l'attraction terrestre. Les particules suivent une trajectoire parabolique et tombent sur les moyens de récupération 14 en des endroits dépendant des différents paramètres mentionnés ci-dessus. - On avance le ruban convoyeur 22 d'une distance correspondant à la résolution de mesure souhaitée; - on pèse les particules tombées sur les moyens de pesage 15; - on enregistre cette masse ainsi qu'une référence de positionnement dans le dispositif de traitement de données; - on évacue les particules des moyens de pesage 15, on avance de nouveau le ruban convoyeur et l'on pèse les particules tombées sur les moyens de pesage. Cette opération est répétée jusqu'à ce qu'il ne reste plus de particules sur le ruban convoyeur. On peut ainsi établir une courbe de référence (Figure 3) représentative de la répartition des particules d'un produit de référence donné pour des conditions de mesure données. Lorsque l'on désire qualifier un produit granuleux, on procède de la même manière que ci-dessus, afin d'obtenir une courbe de répartition des particules de ce produit. On compare ensuite cette courbe de répartition à la courbe de référence, ce qui permet d'observer le déplacement éventuel des pics de la courbe de répartition par rapport à la courbe de référence. Le déplacement des pics peut par exemple être un signe de vieillissement du produit, de l'effritement ou de 1' agglomération des particules. I1 peut également traduire une déshydratation ou une absorption d'eau. Finalement, la troisième opération que l'on peut réaliser au moyen du dispositif de séparation des figures 1 et 2, à savoir le tri des particules formant un produit, consiste à séparer ces particules en différentes classes dépendant de leur position sur le ruban convoyeur et à n'utiliser que la ou les classes intéressantes. Le dispositif de séparation 30 tel qu'illustré par la figure 4 diffère des figures 1 et 2 essentiellement par les moyens de récupération 31. Ceux-ci comportent un élément de séparation 32 réalisé sous la forme d'un conteneur 33 disposé sous le fond du bac entre deux butées de positionnement 34. Ce dispositif est essentiellement utilisé pour séparer des particules d' un produit dont seule une fraction présente un intérêt. Le conteneur est placé dans une position telle que la fraction intéressante du produit granuleux tombe dans ce' dernier lorsque la totalité des particules traverse le dispositif de séparation. Ainsi, le conteneur permet de récolter un produit dont la teneur cn particules présentant un intérêt est particulièrement élevée, alors que le produit tombant sur les moyens de récupération en dehors du conteneur 33, a une teneur en particules intéressantes faible voire nulle. Le dispositif de séparation 40 illustré par la figure 5 comporte trois générateurs de vibrations 41 disposés le long du canal de guidage 42 dans la partie supérieure de ce dernier. Ces trois générateurs de vibrations engendrent une onde acoustique transversale dans ce canal et ont pour objet de modifier la trajectoire des particules passant à leur proximité immédiate. Les particules légères se déplaçant devant l'un de ces générateurs 41 aura sa trajectoire fortement déviée alors ces ondes acoustiques. Ainsi, la répartition des particules sur les moyens de récupération en fonction de leur masse peut être modifiée par l'adjonction de ces générateurs de vibrations. Un conteneur 43 est en outre placé sous chacun de ces générateurs 41 légèrement décalés vers l'avant, afin de récupérer les particules en trois lots distincts. Dans le dispositif 50 illustré par la figure 6, trois sources 51 de fluide sont disposées au-dessus du canal de guidage 52 de manière à générer dans ce canal, un flux de fluide vertical. Ces sources 51 de fluide ont la même fonction que les générateurs de vibrations 41 illustrés par la figure 5. Les moyens de récupération 53 comportent deux conteneurs 54, 55 dont l'un (54) est ouvert et relié à des moyens d'évacuation (non représentés) et dont l'autre (55) est fermé. Ce dispositif est particulièrement adapté pour séparer les particules utilisables d'un mélange de particules. Le dispositif selon la présente invention peut être utilisé dans de nombreux domaines pour la séparation, le tri, la qualification et le contrôle de produits granuleux. Pour chaque type d' utilisation et pour chaque forme de résultat souhaité, les différents composants du dispositif et notamment le générateur de mouvements et les moyens de récupération doivent être adaptés. Parmi les nombreuses applications possibles, citons quelques exemples. Dans une chaîne de fabrication dans laquelle intervient un produit granuleux tel qu'une poudre alimentaire par exemple, on souhaite contrôler la stabilité de divers paramètres du produit, ces paramètres pouvant être sa composition, la dimension des particules qui le forme, leur teneur en eau, etc. Pour cela, il suffit de réaliser une courbe représentant la masse de particules par tranches transversales sur le convoyeur et de comparer cette courbe à une courbe de référence. Ce type de mesure permet un contrôle en continu de la qualité d'un produit. Il est ainsi possible de réagir de façon quasi-immédiate lorsque ce produit ne répond plus aux critères imposés, ce qui se traduit par un décalage ou une déformation de la courbe de répartition du produit par rapport à la courbe de référence. Lorsque l'on désire séparer une fraction utilisable d'un mélange de particules contenant une fraction inutilisable, comme des graines en cours de germination dans un lot de graines à différents stades de maturité, on place un élément de séparation sur les moyens de récupération. Cet élément de séparation peut être constitué d'une paroi transversale ou d' un bac de récupération dans lequel tombe la fraction intéressante du mélange. La détermination de la position de la paroi ou du bac permet de choisir la fraction utilisée du mélange. Le dispositif selon la présente invention peut par exemple également être utilisé pour séparer une poudre aurifère de la roche qui la contient. A cet effet, la roche est broyée en fines particules, puis introduite dans le dispositif. Dans ce mode de réalisation, le fluide circulant dans le canal de guidage est de l'eau. Trois jets d'eau verticaux sont disposés au sommet du bac. Les particules sont entraînées par le flux d'eau longitudinal. Lorsqu'elles traversent le premier jet d' eau vertical, les particules lourdes ont une grande énergie cinétique et leur trajectoire n' est pratiquement pas affectée par le jet d'eau. Les particules peu denses par contre sont entrainées au fond du bac par ce premier jet d'eau.Lorsque les particules arrivent au niveau du deuxième jet d' eau, elles ont perdu une partie de leur énergie cinétique par perte de charge. Le deuxième jet d'eau peut ainsi capturer les particules les moins denses. Finalement, le troisième jet capture les particules les plus denses qui peuvent être récupérées dans un conteneur indépendant. Les particules aurifères étant les plus denses, le récipient contiendra un fort pourcentage d'or. I1 est à noter que le procédé de séparation de la présente invention est totalement compatible avec les procédés courants de l'art antérieur. Ainsi, il est possible de réutiliser des courbes de référence de produits donnés, établies selon d'autres méthodes. Ce procédé permet en outre une analyse particulièrement fine et précise des produits granuleux. Il est donc possible de corriger les courbes de référence de l'art antérieur. Le procédé de séparation selon la présente invention permet en outre l'étude de la friabilité d'un produit. Cette étude peut être réalisée en faisant passer un lot de produit dans le dispositif, en soumettant ensuite ce produit à une contrainte et en faisant passer ce même lot dans le dispositif. La comparaison des deux courbes de répartition des particules permet de caractériser la fiabilité du produit. La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits, mais s'applique à toute modification ou variante évidente pour l'homme de ltart. Les produits utilisés peuvent par exemple être des poudres alimentaires, des graines végétales, des pièces mécaniques telles que des pièces d'horlogerie, des mélanges minéraux ou des granules pharmaceutiques. Le fluide utilisé pour générer un flux peut par exemple être de l'air, de l'eau ou un gaz neutre. Le canal de guidage peut avoir une forme annulaire de façon que le fluide circule en circuit fermé dans le dispositif. De cette manière, seule une faible quantité de fluide est nécessaire et celui-ci n'est pas gaspillé ce qui peut être intéressant dans le cas d'un fluide cher ou polluant par exemple. Les moyens de récupération peuvent être formés d'un convoyeur placé perpendiculairement au canal de guidage. Cette forme de réalisation est similaire aux cas illustrés par les figures 4 à 6 dans lesquels les moyens de récupération comportent un conteneur. Ces moyens de récupération peuvent également comporter un conteneur disposé entre les parois parallèles du bac. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation de particules formant un produit granuleux, ce dispositif comportant un canal de guidage associé à des moyens d'amenée des particules et un organe de séparation de ces particules, caractérisé en ce que ledit organe de séparation (13) comporte au moins un générateur de mouvements (21) agencé pour générer dans ledit canal de guidage (11, 42, 52), un flux longitudinal d'un fluide circulant dans ce canal et véhiculant lesdites particules. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal de guidage (11, 42) est constitué par un bac (18) formé de deux parois planes parallèles et d'un fond (19) comportant au moins une ouverture. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de mouvements (21) comporte une pompe générant ledit flux longitudinal de fluide dans le -' bac (18). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de récupération (14, 31, 53) desdites particules, disposés sous le fond (19) du bac sous ladite ouverture. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de récupération (14) comportent un ruban convoyeur sans fin (20). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de récupération (31) comportent au moins un élément de séparation (32). 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de récupération (14) sont associés à des moyens de pesage (15). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source de fluide (51) agencée pour générer un flux de fluide perpendiculaire au flux longitudinal de fluide généré par le générateur de mouvements (21). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un générateur de vibrations (41) agencé pour générer une vibration du fluide dans le canal de guidage (42), dans une direction transversale par rapport au flux longitudinal généré par le générateur de mouvements. 10. Procédé de séparation de particules formant un produit granuleux dans lequel on introduit progressivement lesdites particules dans un dispositif de séparation selon la revendication 1, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on génère un flux longitudinal d'un fluide dans le canal de guidage (11, 42, 52) du dispositif et en ce que l'on récolte les particules sur des moyens de récupération (14, 31, 53) placés sous ledit canal, en tenant compte de leur position longitudinale sur ces moyens de récupération. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on sépare les particules récoltées sur les moyens de récupération (14), par portions transversales correspondant à des secteurs longitudinaux dudit bac (18). 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on pèse chaque portion transversale et en ce que l'on établit une courbe de la masse de chaque portion en fonction de sa position sur les moyens de récupération (14). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on compare la courbe de la masse de chaque portion en fonction de sa position sur les moyens de récupération (14) à une courbe similaire réalisée en utilisant un produit granuleux de référence dont les caractéristiques sont connues. 14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on utilise uniquement les particules d'une partie des portions transversales. 15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on génère un flux de fluide dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction du flux longitudinal de fluide généré par ledit générateur de mouvements (21). 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on génère des vibrations horizontales transversales dans le dispositif de séparation (40).