Brevet FR2710980A1 — publié le 19950414

L'invention se rapporte à un appareil de commande du débit de liquides en cours de distribution et plus par- ticulièrement à un appareil pour maximiser le débit de distribution de liquides et pour abaisser de manière réglée5 le débit jusqu'à une valeur nulle lorsqu'une masse prédéter- minée de liquide a été distribuée. L'invention est utilisable en particulier pour des systèmes dans lesquels des quantités en vrac de liquide sont formées par mélange de liquides prédéterminés dans un récipient unique, par exemple pour10 préparer une peinture ayant des caractéristiques prédéter- minées de couleur dans des récipients de vingt litres. Dans ces systèmes, il est judicieux de remplir partiellement un récipient unique de quantités prédéterminées de substance de base de la peinture et d'ajouter différents additifs15 colorants pour obtenir une quantité convenable en vrac de peinture ayant la bonne combinaison de couleurs. Si la quantité d'un composant liquide particulier devant être ajouté est importante, il est souhaitable de la déverser à un débit relativement élevé et lorsque la quantité déversée commence d'atteindre la valeur souhaitée, d'abaisser le débit vers une valeur nulle. Si plusieurs combinaisons différentes de couleurs doivent être déversées dans le même récipient, celui-ci est rempli séquentiellement par plusieurs embouts distributeurs jusqu'à ce que le récipient soit rempli de la quantité nécessaire de chaque colorant. Si le récipient a une dimension connue, c'est-à-dire de vingt litres, de cinq litres, etc, la quantité de colorant et de substance de base nécessaire à un remplissage complet du récipient peut être préalablement calculée et différents dispositifs distributeurs peuvent être placés de manière que chacun de ceux-ci déverse le volume nécessaire de liquide pour remplir complètement le récipient avec les bonnes proportions des composants. La présente invention comprend plusieurs pompes à liquide et réservoirs dont chacun est destiné à un liquide ou à un composant liquide différent, plusieurs embouts distributeurs reliés aux pompes et un élément dynamométrique placé à un poste de distribution pour mesurer la masse de liquide distribué. Un ordinateur de commande reçoit les signaux de l'élément dynamométrique et il commande un5 régulateur de pression pour réguler la quantité d'air comprimé utilisée pour actionner les pompes et les vannes de distribution et il commande les différentes pompes et vannes de distribution afin de les mettre en marche dans le bon ordre et au bon moment et de les arrêter en fonction des10 signaux qu'il reçoit de l'élément dynamométrique. La présente invention a pour avantage principal et pour objet une commande de distribution à débit massique variable pour maximiser le débit d'un distributeur et pour l'abaisser de manière contrôlée lorsqu'une masse prédéterminée de liquide a été distribuée. Plus précisément, la présente invention propose un appareil comprenant une source d'air comprimé et destiné à remplir un récipient de quantités prédéterminées de liquides provenant de plusieurs sources par réglage cumulatif du poids du récipient et du liquide, caractérisé en ce que l'appareil comporte: a) une pompe pneumatique raccordée à chacune desdites multiples sources de liquide, le débit de liquide délivré par chacune desdites pompes étant commandé par l'air comprimé qu'elles reçoivent et qui provient de ladite source; b) une vanne d'air en liaison de transmission de fluide avec chacune desdites pompes pour commander la pression d'air que chacune de celles-ci reçoit; c) un ajutage de déversement de liquide qui est raccordé à chacune desdites pompes, chacun desdits ajutages étant équipé d'une vanne de distribution commandant le débit par la pression de l'air provenant de ladite source d'air comprimé et qui est exercée sur ledit ajutage; d) un moyen raccordé à chaque ajutage et commandant l'envoi d'air comprimé que celui-ci reçoit; e) un détecteur de poids équipé pour supporter ledit récipient de manière qu'il soit placé pour recevoir le liquide provenant de tous lesdits ajutages, ce détecteur de poids étant équipé électriquement pour transmettre un signal5 représenatnt le poids de liquide se trouvant dans ledit récipient; et f) un ordinateur de commande connecté électriquement pour recevoir lesdits signaux provenant dudit détecteur de poids et comprenant des moyens de commande de chacune desdites vannes d'air ainsi que des moyens de commande de chacune desdites vannes de distribution. Suivant des dispositions préférées, éventuellement combinées: - ladite source d'air comprimé est en liaison de transmission de fluide avec toutes lesdites vannes à air, - l'appareil comprend en outre une seconde source d'air comprimé qui est en liaison de transmission de fluide avec toutes lesdites vannes de distribution, - lesdits moyens de commande de chacune desdites vannes à air comportent en outre des électrovannes raccordées à chacune desdites pompes, toutes lesdites électrovannes étant raccordées ensemble à la même source d'air comprimé, - lesdits moyens de commande de chacune desdites vannes de distribution comportent en outre des vannes réglables électriquement et raccordées à chacun desdits ajutages, toutes lesdites vannes étant raccordées ensemble à ladite seconde source d'air comprimé, - l'appareil comporte en outre un régulateur d'air à réglage électrique qui est équipé pour recevoir l'air comprimé de ladite source, et ce régulateur étant équipé d'un moyen électrique de commande connecté audit ordinateur de commande afin de régler sélectivement ladite pression d'air, -l'appareil comporte par ailleurs un régulateur d'air à réglage électrique qui est équipé pour recevoir l'air sous pression de ladite seconde source et qui comporte un moyen électrique de commande connecté audit ordinateur de commande afin de régler sélectivement ladite pression d'air, - l'appareil comprend en outre un réservoir d'air comprimé raccordé auxdits moyens de réception d'air comprimé. L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemple en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation symbolique du système de la présente invention et la figure 2 est un graphique d'un exemple de courbe de débit massique de distribution mise en oeuvre par l'ordinateur de commande. La figure 1 représente le système en vue en perspective et symbolique. Plusieurs têtes de distribution , 20, 30,... sont regroupées pour réaliser les objets de la présente invention. Plusieurs sources de distribution 120, 130, 140,... sont disposées en un ordre régulier. Chaque source de distribution comprend un récipient 12, 22, 32,..., contenant du liquide en vrac, une pompe à liquide 14, 24, 34, et une électrovanne 11, 21, 31,... Un poste de distribution 40 comprend un récipient 43 et un dispositif de pesée 9 ainsi que les multiples têtes de distribution. Le dispositif de pesée 9 formé d'un élément dynamométrique est relié électriquement à un ordinateur de commande 50 et celui-ci est connecté électriquement aux multiples électrovannes. Chacune de celles-ci est raccordée à des conduits d'air comprimé et ces conduits sont raccordés ensemble a des vannes de commande analogiques ou à des régulateurs de pression d'air qui sont euxmêmes commandés par l'ordinateur 50. Les régulateurs de pression d'air sont raccordés à un conduit 62 d'air non réglé ou sous pression élevée qui se trouve usuellement dans des locaux industriels pour l'alimentation en air sous pression. Les sources de distribution 120, 130, 140 comprennent des composants sensiblement identiques et donc une explication d'une seule de ces sources est suffisante pour les décrire toutes. En prenant pour référence la source de distribution 120, un récipient 12 contient en vrac un volume considérable de liquide destiné à être distribué. Le récipient 12 peut être une cuve de 250 litres ou davantage, selon les besoins. Une pompe pneumatique 14 est raccordée au récipient 12 par un conduit d'aspiration 13 et comporte un5 flexible de décharge 15 relié à la tête de distribution 10. La pompe pneumatique 14 est commandée par l'air sous pression du conduit 18 qui est raccordé à une électrovanne 11. Celle-ci est commandée par des signaux électriques arrivant au conducteur 51 et transmis par l'ordinateur de commande 50. Un second conduit d'air sous pression raccordé à l'électrovanne 11l est le conduit d'air 100 qui est raccordé au régulateur 60 de pression d'air. Celui-ci est commandé par l'ordinateur 50 au moyen de signaux électriques envoyés dans le conducteur 63. La pompe pneumatique 14 et toutes les pompes semblables peuvent avantageusement être à diaphragme double tel que le modèle 307 fabriqué par le cessionnaire de la présente invention et qui est capable de délivrer trente litres de liquide à la minute ou le modèle 715 qui est capable de délivrer soixante litres de liquide à la minute. L'électrovanne 11 et toutes les électrovannes semblables peuvent être choisies parmi les multiples vannes fabriquées par la Société Honeywell et qui sont des vannes d'ouverture et de fermeture commandées électriquement et destinées à la commande d'air sous pression. Le poste de distribution 40 comprend un élément dynamométrique 9, fabriqué par la Société Toledo Scale Corp. (modèle KA 325) de préférence d'un type qui est capable de mesurer une masse pouvant atteindre 0,32 kilogrammes (plus ou moins 0,1 gramme). Les têtes de distribution 10, 20, 30,... sont de préférence des ajutages type 205612 fabriqués par le cessionnaire de la présente invention. L'ordinateur de commande 50 peut être de type numérique à usage général par exemple utilisant la puce Intel 16 bit de type 80C/86 ou tout autre type équivalent de processeur également utile dans le cadre de la présente invention et programmé convenablement pour assumer les tâches décrites. Les régulateurs 60 et 70 de pression d'air sont de type classique à tension/air comprimé facilement disponibles sur le marché, tel que le modèle Graco n 514079 fabriqué par la Société Proportion Air Company. Ce5 régulateur comprend une vanne de commande analogique qui permet une commande variable de la pression d'air en fonction d'une tension variable d'entrée. Chaque tête de distribution comprend une vanne de distribution et un orifice d'éjection. Par exemple, la tête de distribution 10 comprend une vanne 16 et un orifice 17. Le liquide est délivré par une pompe pneumatique 14 et par l'intermédiaire d'un flexible de décharge 15 à une tête de distribution 10 et il est éjecté par l'orifice 17 lorsque la vanne 16 est actionnée. La vanne de distribution 16 est mise en service par un signal de commande arrivant par le conducteur 19 qui est connecté à l'ordinateur de commande 50. Un signal de commande arrivant par le conducteur 19 permet à la vanne 16 de s'ouvrir et de faire passer de l'air comprimé arrivant du conduit 200 vers l'orifice de pulvérisation 17 et donc d'ouvrir ce dernier pour permettre le passage d'un liquide. Toutes les autres têtes de distribution sont réalisées de la même manière, le liquide étant distribué par un orifice sous la commande d'une vanne distributrice. Toutes les vannes 16, 26, 36,..., sont actionnées séparément par les conducteurs de commande provenant de l'ordinateur de commande 50, donc par les conducteurs de commande 19, 29, 39, L'ordinateur de commande 50 est un processeur à usage général qui peut être programmé selon des techniques qui sont bien connues pour effectuer les opérations décrites. L'ordinateur 50 est connecté au dispositif de pesée 9 par le conducteur électrique 52. Les signaux transmis par ce conducteur 52 sont représentatifs du poids qui peut être placé sur le dispositif 9 et ils sont réceptionnés et mémorisés dans l'ordinateur 50. Celle-ci est aussi connectée électriquement à chacune des électrovannes 11, 21, 31,... et elle génère des signaux électriques d'ouverture/de fermeture, c'est-àdire de mise en service ou de coupure de chacune de ces électrovannes. L'ordinateur de commande 50 est aussi connecté aux vannes de distribution 16, 26, 36, etc. et il5 génère les signaux d'ouverture/de fermeture, c'est-à-dire de mise en service et de coupure de ces vannes. L'ordinateur 50 est aussi connecté électriquement au régulateur 60 de pression d'air par le conducteur 63 et il délivre un signal en tension qui est représentatif du degré de réglage de la10 pression d'air souhaité du régulateur 60. L'ordinateur 50 est aussi connecté électriquement au régulateur 70 de pression d'air et il délivre une tension qui est représentative du degré de régulation de pression d'air souhaité du régulateur 70. Les signaux passant par les conducteurs 63 et 73 sont des signaux variables en tension qui sont commandés de manière à délivrer aux régulateurs respectifs 60 et 70 de pression une régulation variable des pressions. L'air dont la pression est réglée et qui provient du régulateur 60 est généralement couplé aux électrovannes 11, 21, 31,... et il alimente les pompes correspondantes 14, 24, 34,... lorsque les électrovannes correspondantes 11, 21, 31,....sont mises en service. Donc, l'ordinateur 50 non seulement commande la pression de l'air envoyé à chacune des pompes pneumatiques, mais il commande aussi la mise en service sélective de ces dernières par la mise en service des électrovannes correspondantes. L'ordinateur 50 délivre aussi un signal variable en tension au régulateur 70 de pression d'air qui délivre cette pression variable commandée par l'intermédiaire du conduit d'air 200. Celui-ci aboutit aux vannes distributrices 16, 26, 36, etc. et donc cet air comprimé peut être envoyé à chacune des têtes de distribution 10, 20, 30, etc. lorsque la vanne correspondante 16, 26, 36,... a été mise en service. Les signaux de mise en service de ces vannes distributrices sont des signaux d'ouverture/de fermeture arrivant de l'ordinateur de commande 50 par les conducteurs 19, 29, 39, Donc, l'ordinateur 50 commande la pression de l'air envoyé à chacune des têtes distributrices et il commande aussi la mise en service d'une tête particulière de distribution conçue pour recevoir de l'air comprimé. La pression de cet air est utilisée pour commander l'orifice de la tête correspondante et donc pour commander le débit de liquide déversé par l'orifice. Le débit de liquide déversé par l'orifice de chacune des têtes de distribution 10, 20, 30, etc... est donc commandé par deux réglages de pression variable, à savoir la pression variable utilisée pour faire marcher les pompes pneumatiques correspondantes et la pression variable qui est admise à l'orifice de la tête de distribution pour en commander le débit. Ces deux variations de la pression d'air commandent le débit relatif de liquide envoyé par un orifice particulier, bien que la pression de pompage produise une commande plus large de débit et la pression à l'orifice produise une commande plus étroite du débit. S'il faut une augmentation rapide de débit, l'ordinateur 50 de commande peut augmenter rapidement la pression fournie à la pompe pneumatique avec pour conséquence une augmentation immédiate du débit de liquide délivré; s'il faut une augmentation relativement faible de débit, l'ordinateur 50 peut assurer un réglage de la pression d'air envoyée à la vanne de distribution au moyen du régulateur 70 de façon à accroître le débit dans une plage relativement plus étroite. Ces deux commandes sont utilisées dans la mise en oeuvre de l'invention pour obtenir une plage "grossière" et une plage "fine" de commande du débit. La figure 2 représente un exemple de graphique de débits dans lequel trois composants liquides A, B et C peuvent être successivement distribués par les têtes correspondantes pour obtenir un poids liquide total prédéterminé dans le récipient 43, les poids respectifs des composants A, B, C étant correctement dosés. Le débit instantané est porté en ordonnée et le poids distribué, c'est-à-dire le poids total que reçoit le récipient 43 est porté en abscisse. A titre d'exemple, la figure 2 représente un poids total souhaité d'environ 12 kilogrammes, le récipient 43 devant être rempli des trois composants A, B et5 C dans des rapports prédéterminés suivant lesquels le composant A doit peser 6 kilogrammes, le composant B, 4,5 kilogrammes et le composant C, environ 1,5 kilogramme. En service, l'ordinateur de commande 50 reçoit des signaux d'une source extérieure telle qu'un clavier (non représenté)10 indiquant le type de mélange liquide qui doit être distribué ainsi que le poids ou le volume total de ce mélange. Le logiciel qui a été préalablement mémorisé dans la calculatrice convertit cette information de mélange liquide en signaux de commande des régulateurs de pression d'air 60,15 70 et d'ouverture des électrovannes et des vannes de distribution dans la séquence convenable. Le fonctionnement du système va être décrit à l'aide de l'exemple de la figure 2 et en référence au schéma de la figure 1. La figure 2 représente le débit maximal possible qui peut être délivré par une quelconque des pompes et qui est d'environ 500 grammes par seconde. Toutes les opérations séquentielles et les signaux de commande sont produits en fonction des signaux provenant du dispositif de pesée 9 et envoyés sur le conducteur 52, car le poids accumulé du récipient et de son contenu sont les facteurs qui font que l'ordinateur de commande 50 émet des signaux nouveaux et modifiés de commande l'opération suivante de remplissage du récipient. La première phase de commande se poursuit jusqu'à ce que le récipient et son contenu pèsent 4 kilogrammes. Pendant cette première phase de commande, l'ordinateur 50 a déterminé que 6 kilogrammes du composant A doivent être déversés dans le récipient 43 et donc elle génère initialement des signaux d'ouverture totale des régulateurs et 70 de pression d'air de façon à mettre en service l'électrovanne et la vanne de distribution correspondant au composant A. En conséquence, le composant A est déversé dans le récipient 43 au plus grand débit possible pendant le temps nécessaire à accumuler 4 kilogrammes de liquide dans ce récipient. Dès que la calculatrice 50 a déterminé qu'un poids de 4 kilogrammes a été accumulé, elle commence immédiatement5 de faire baisser la pression d'air envoyée à la pompe du composant A avec pour conséquence une chute initiale rapide du débit du composant A. Pendant que le débit du composant A diminue et commence de s'approcher d'une valeur faible, c'est-à-dire inférieure à environ 100 grammes à la seconde,10 l'ordinateur de commande 50 fait baisser la pression d'air dans la vanne de distribution du composant A et commence à fermer l'orifice de la tête correspondante de distribution. Cet orifice de déversement est fermé progressivement jusqu'à ce que le signal arrivant sur le conducteur 52 et provenant du dispositif de pesée 9 indique que 6 kilogrammes ont été délivrés et alors l'électrovanne et la vanne de distribution du composant A sont totalement fermées. A cet instant, l'électrovanne et la vanne de distribution du composant B sont ouvertes de manière à délivrer ce composant à plein débit jusqu'à ce que 8 kilogrammes de liquide soient accumulés dans le récipient 43. Lorsque 8 kilogrammes ont été accumulés, la pression de la pompe du composant B subit une réduction de façon à maintenir un débit relativement constant jusqu'à ce qu'environ 8,6 kilogrammes soient accumulés dans le récipient 43. A cet instant, les régulateurs 60, 70 abaissent progressivement la pression de manière à provoquer une chute relativement forte du débit du composant B jusqu'à ce que le poids accumulé atteigne 10,5 kilogrammes et alors l'électrovanne et la vanne de distribution correspondantes sont fermées. En même temps, l'électrovanne et la vanne de distribution du composant C sont ouvertes, mais les régulateurs 60, 70 sont maintenus réglés à une faible pression afin de permettre une augmentation très progressive du débit du composant C. Lorsque ce débit atteint environ 80 grammes par seconde, les régulateurs 60, 70 abaissent progressivement la pression d'air jusqu'à ce que le poids accumulé dans le récipient 43 s'approche de 12 kilogrammes. Lorsque le poids assigné de 12 kilogrammes est atteint, l'électrovanne et la vanne de distribution du composant C sont fermées et le récipient 43 a reçu un total de 125 kilogrammes d'un mélange comprenant les trois composants A, B et C dans les proportions correctes telles qu'imposées par les signaux d'entrée reçus par l'ordinateur de commande 50. Il va de soi que la présente invention peut être mise en oeuvre de différentes manières sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Appareil comprenant une source d'air comprimé et destiné à remplir un récipient (43) de quantités prédéterminées de liquides provenant de plusieurs sources5 (120, 130, 140) par réglage cumulatif du poids du récipient et du liquide, caractérisé en ce que l'appareil comporte: a) une pompe pneumatique (14, 24, 34) raccordée à chacune desdites multiples sources de liquide (120, 130, ), le débit de liquide délivré par chacune desdites pompes étant commandé par l'air comprimé qu'elles reçoivent et qui provient de ladite source; b) une vanne d'air (11, 21, 31) en liaison de transmission de fluide avec chacune desdites pompes pour commander la pression d'air que chacune de celles-ci reçoit; c) un ajutage (10, 20, 30) de déversement de liquide qui est raccordé à chacune desdites pompes, chacun desdits ajutages étant équipé d'une vanne de distribution (16, 26, 36) commandant le débit par la pression de l'air provenant de ladite source d'air comprimé et qui est exercée sur ledit ajutage; d) un moyen (200) raccordé à chaque ajutage et commandant l'envoi d'air comprimé que celui-ci reçoit; e) un détecteur de poids (9) équipé pour supporter ledit récipient (43) de manière qu'il soit placé pour recevoir le liquide provenant de tous lesdits ajutages, ce détecteur de poids étant équipé électriquement pour transmettre un signal représentant le poids de liquide se trouvant dans ledit récipient; et f) un ordinateur de commande (50) connecté électriquement pour recevoir lesdits signaux provenant dudit détecteur de poids (9) et comprenant des moyens (51, 52, 53) de commande de chacune desdites vannes à air (11, 21, 31) ainsi que des moyens (19, 29, 39) de commande de chacune desdites vannes de distribution (16, 26, 36). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source (62) d'air comprimé est en liaison de transmission de fluide avec toutes lesdites vannes à air (11, 21, 31). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'appareil comprend en outre une seconde source (62) d'air comprimé qui est en liaison de transmission de fluide avec toutes lesdites vannes de distribution (16, 26, 36). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande de chacune desdites vannes à air comportent en outre des électrovannes (11, 21, 31) commandées électriquement et raccordées à chacune desdites pompes (14, 24, 34), toutes lesdites électrovannes étant raccordées ensemble à la même source d'air comprimé (62). 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande de chacune desdites vannes de distribution comportent en outre des vannes (16, 26, 36) réglables électriquement et raccordées à chacun desdits ajutages ladite pression d'air. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte par ailleurs un régulateur d'air (70) à réglage électrique qui est équipé pour recevoir l'air sous pression de ladite seconde source (62) et qui comporte un moyen électrique de commande (73) connecté audit ordinateur de commande (50) afin de régler sélectivement ladite pression d'air. 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réservoir d'air comprimé raccordé auxdits moyens (60, 70) de réception d'air comprimé. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte par ailleurs un réservoir d'air comprimé raccordé auxdits moyens de réception d'air comprimé.