Brevet FR2720012A3 — publié le 19951124

FR 2720012 A3 19951124 FR 9506016 A 19950516 L'invention concerne un séparateur de métaux destiné à être monté dans un dispositif convoyeur servant à convoyer des substances non métalliques sous la forme de poudres, de granulés ou de fluides, et dans lequel un détecteur de métaux est disposé en amont d'un dispositif de séparation, dans la direction d'entraînement, et est relié à une unité d'évaluation et de commande. De préférence ce séparateur de métaux convient pour être monté ultérieurement dans des machines de l'industrie de traitement des matières plastiques. Ainsi, notamment des particules ou pièces métalliques situées dans le courant d'amenée de la matière de départ, présentent un danger pour des extrudeuses ou des machines de moulage par injection, étant donné qu'elles provoquent fréquemment des destructions qui entraînent des coûts de panne et des coûts supplémentaires pour les outils. C'est pour cette raison que des efforts ont déjà été mis en oeuvre depuis relativement longtemps pour installer, dans le courant d'entraînement, des dispositifs travaillant de façon automatique, qui séparent de façon fiable toutes les pièces métalliques, tout en ne réalisant qu'une interruption de brève durée du courant d'entraînement avec une séparation simultanée économique de la matière, c'est-à-dire évitant des pertes inutiles de la matière de départ. Des détecteurs de métaux sont disposés dans ou à proximité du courant d'entraînement et leurs signaux sont utilisés pour actionner un élément de séparation. Dans les documents DE 33 23 162 et EP 0 202 356 on décrit des solutions, dans lesquelles le signal active un dispositif d'actionnement qui interrompt d'une manière purement mécanique le courant d'entraînement au moyen d'un volet et le dévie pendant un bref intervalle de temps ou dans lesquelles le courant d'entraînement est dévié par d'autres moyens mécaniques, au moins une partie de la canalisation d'en traînement étant basculée. Ces éléments de séparation à action mécanique présentent cependant l'inconvénient consistant en ce qu'ils sont très sensibles à l'usure et que soit il faut les protéger moyennant la mise en oeuvre d'une dépense élevée, soit il faut s'accommoder d'intervalles réguliers de maintenance, lorsque des arrêts indésirables de la production ne doivent pas se produire. En outre, de tels éléments mécaniques sont soumis à un risque important également dans le cas d'une surcharge et, dans de tels cas, peuvent non seulement être eux-mêmes détruits, mais également conduire à un arrêt de l'ensemble de l'installation. Dans le cas d'un montage ultérieur dans des installations déjà existantes, dans le circuit d'entraînement, un inconvénient réside en outre dans le fait qu'une zone d'une taille importante correspondante est nécessaire dans la direction d'entraînement afin de pouvoir monter d'une manière efficace le dispositif de basculement ou de blocage, et ce étant donné qu'une longueur de montage minimale est prédéterminée déjà par la distance nécessaire entre le détecteur de métaux et l'élément de séparation, sur la base de la constante de temps présente dans l'ensemble du système. En particulier dans le cas de granulés légers en matière plastique ou de rognures de feuilles, dans les dispositifs de séparation connus, équipés de volets actionnés mécaniquement, il se pose des problèmes consistant en ce que, lors d'un basculement rapide, les particules sont entraînées en sens inverse et qu'il apparaît des nuages de poussières ou de rognures. D'après le document DE 44 17 226 on connaît un séparateur de métaux, dans lequel la partie non nettoyée, qui contient des pièces métalliques, du courant d'entraînement est aspirée avec une buse aspirante après détection à l'aide d'un détecteur de métaux. En particulier dans le cas de pièces métalliques de forme sphérique, il peut arriver qu'en raison de la masse spécifique supérieure et en liaison avec la forme, ces pièces se déplacent plus rapidement dans le courant d'entraînement que les substances à séparer (granulés, poudres, fluides). Dans cette forme de réalisation, les pièces métalliques sont plus difficiles à séparer et en particulier sur le côté opposé à l'ouverture d'aspiration, des pièces métalliques entraînées conjointement en cet endroit dans le courant d'entraînement ne peuvent pas être éliminées ou ne peuvent l'être qu'à un faible degré. D'après le brevet US 4 753 353, on connaît un dispositif d'amenée pour des granulés, dans lequel une bobine d'induction est reliée à une unité de commande, et on utilise un volet d'éjection pour éliminer des particules métalliques du courant de matière. Pour les raisons indiquées, l'invention a pour but de fournir un séparateur de métaux, qui n'utilise aucun élément de séparation agissant et actionné mécaniquement et qui permet d'atteindre un taux de séparation amélioré des particules ou pièces métalliques. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'il est prévu au moins une buse à venturi, qui est associée au détecteur de métaux et qui peut être chargée par une pression inférieure à la pression atmosphérique lorsque le détecteur de métaux a détecté une pièce métallique et, au voisinage de la ou des buses à venturi, lorsqu'on regarde dans la direction du courant d'entraînement de la substance à séparer, une rampe qui est inclinée dans la direction d'entraînement et dévie le courant d'entraînement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bord inférieur de la rampe débouche dans une buse aspirante qui forme la buse à venturi. Selon une autre caractéristique de l'invention, le détecteur de métaux est divisé en segments disposés parallèlement au courant d'entraînement et qui sont reliés, séparément les uns des autres, à une unité d'évaluation et de commande, et l'unité d'évaluation et de commande ouvre respectivement une soupape magnétique associée d'une buse à venturi associée à chaque segment lorsqu'une pièce métallique est captée par le segment associe. Grâce au montage, selon l'invention, d'une buse aspirante à travers la surface enveloppe du dispositif d'entraînement, buse qui peut être chargée, par l'intermédiaire de moyens appropriés qui seront indiqués plus loin, avec une pression qui est nettement inférieure à la pression régnant dans le dispositif d'entraînement, même dans le cas d'un entraînement par aspiration de la matière à entraîner, le gradient de pression entre la buse aspirante et la canalisation d'entraînement suffit pour séparer la partie du courant de matière qui n'est pas nettoyée et contient un métal.Pour influer sur la constante de temps, c'est-à-dire pour obtenir une réponse aussi rapide que possible du séparateur, ce qui entraîne une réduction de la matière retirée et par conséquent permet de faire des économies, la section transversale libre dans la zone de la buse aspirante est plus petite que dans le reste de la canalisation d'aspiration. Cela conduit au fait que, dans le cas d'une aspiration directe à partir de la canalisation d'entraînement, on peut obtenir une vitesse d'aspiration extrêment élevée, en tenant compte des équations de base de la science des écoulements, et à ceci est associé le fait que des impuretés plus lourdes sont également éliminées de façon sûre sur la base de l'action de force intense correspondante. Pour la production de la basse pression correspondante au niveau de la buse aspirante dans le reste de la zone du dispositif d'aspiration, on peut envisager des possibilités différentes. Ainsi par exemple un dispositif d'entraînement à aspiration déjà existant peut être utilisé en combinaison, une installation existante à dépression peut être raccordée ou une unité d'aspiration séparée peut être raccordée. Pour une réponse rapide, il est approprié de réaliser le branchement intermédiaire d'un accumulateur de pression, qui, pour un volume suffisamment grand et une pression suffisamment faible, est relié à la buse aspirante et peut être libéré au moyen d'une soupape magnétique. La soupape magnétique est ouverte par l'unité de commande et d'évaluation, lorsque le détecteur de métaux délivre un signal correspondant, et est maintenue ouverte uniquement jusqu'à ce que l'impureté soit éliminée de façon sûre du courant d'entraînement. L'accumulateur de pression peut être ensuite ramené au niveau de pression requis, en un intervalle de temps suffisamment long, et être agencé du point de vue construction de manière à être utilisé simultanément en tant que récipient de collecte. Étant donné que dans l'industrie, il existe plus fréquemment des installations centrales d'alimentation à haute pression que des systèmes de canalisations avec un faible niveau de pression pour une aspiration, le séparateur de métaux selon l'invention peut être également raccordé à une canalisation à haute pression et la buse aspirante peut être activée moyennant l'utilisation de l'effet de venturi. La soupape magnétique, qui est commandée par l'unité d'évaluation et de commande, libère la canalisation de pression et la referme. En outre, on peut améliorer le comportement de réponse ainsi que la sécurité de la séparation par le fait qu'en supplément on refoule ou on souffle de l'air en direction de la buse aspirante, dans le dispositif de convoyage, et qu'il se forme, transversalement par rapport au courant d'entraînement, une circulation fermée qui agit à la manière d'un système de blocage. L'entrée d'air peut être disposée dans la direction d'entraînement au-dessous de la buse aspirante, et l'écoulement peut être dirigé obliquement par rapport à cette buse. Ceci améliore le comportement de réponse et peut être utilisé pour réduire la distance entre le détecteur de métaux et la buse aspirante, étant donné que le courant d'entraînement est freiné par cet écoulement. Le séparateur de métaux est approprié notamment dans le cas de granulés légers en matière plastique ou de rognures de feuilles, lorsqu'au moins une buse à venturi est activée par l'intermédiaire d'une unité d'évaluation et de commande lorsqu'un détecteur de métaux disposé parallèlement au courant d'entraînement a identifié une pièce métallique. Dans la buse à venturi est produite une pression qui est inférieure à la pression atmosphérique et suffit pour envoyer la ou les pièces métalliques depuis le courant d'entraînement, dans la buse. A partir de là, elles sont envoyées dans un récipient de collecte, à partir duquel l'air aspiré peut s'évacuer. Cette forme de réalisation est utilisable de préférence dans des dispositifs convoyeurs dans lesquels la matière convoyée traverse le détecteur de métaux disposé en position inclinée. La buse à venturi est disposée soit au voisinage du détecteur de métaux, soit directement à la suite de ce dernier. L'ouverture d'aspiration de la buse à venturi est inclinée par rapport au courant d'entraînement, sous un angle qui se situe de préférence dans la gamme de 45 à 90 . Des pièces métalliques, notamment des pièces métalliques possédant une forme sphérique, peuvent être aspirées d'une manière plus sûre par une rampe qui pénètre dans le courant d'entraînement et est disposée en amont de l'ouverture de la buse à venturi. Il est approprié que le bord inférieur ou l'arête inférieure de la rampe se termine directement dans un canal d'aspiration formant la buse à venturi. On obtient un autre perfectionnement du séparateur de métaux conforme à l'invention lorsque le détecteur de métaux est subdivisé en une multiplicité de segments individuels disposés parallèlement au courant d'entraînement, sous la forme de bobines de recherche de métaux dont les signaux sont détectés et évalués individuellement par une unité d'évaluation et de commande. L'unité d'évaluation et de commande active alors des soupapes magnétiques qui sont associées aux segments respectifs et qui agissent de telle sorte qu'une buse à venturi également associée localement au segment est chargée par une pression d'aspiration et que la pièce métallique est éliminée du courant d'entraînement. Le courant d'entraînement peut être canalisé dans la zone des segments du détecteur de métaux et des buses à venturi, par des parois de séparation. Le temps d'ouverture des soupapes magnétiques est réglable d'une manière variable de manière que les pertes en matière soient maintenues à un niveau aussi faible que possible. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un séparateur de métaux monté dans une canalisation d'entraînement; - la figure 2 montre une représentation schématique avec un dispositif d'aspiration; - la figure 3 montre une représentation schématique avec raccordement à une canalisation à haute pression; - la figure 4 représente le montage d'un dispositif supplémenaire d'amenée d'air; - la figure 5 représente une autre possibilité pour disposer une amenée d'air supplémentaire; - la figure 6 représente un séparateur de métaux qui peut être utilisé de préférence pour des matières plastiques légères; et - la figure 7 représente une partie du dispositif de convoyage dans lequel est montée une rampe. Autour de la canalisation d'entraînement 1, qui est réalisée sur la figure 1 en tant que partie du séparateur et dans laquelle dans cet exemple des granulés de matière plastique sont entraînés, est disposée dans un boîtier 3 une bobine d'induction de forme annulaire 2 utilisée en tant que détecteur de métaux, et ce en étant suspendue par une suspension 4, la sensibilité de la bobine étant suffisante pour détecter également de très petites particules métalliques et délivrer un signal de déclenchement. Une buse aspirante 5, dont l'ouverture pénètre à l'intérieur de la canalisation d'entraînement 1, traverse la surface enveloppe de cette canalisation d'entraînement 1, à une certaine distance requise par rapport à la bobine 2. La section transversale libre de la buse aspirante 5, qui pénètre à l'intérieur de la canalisation d'entraînement 1, est inférieure à celle de la partie de la canalisation d'aspiration 6 qui se raccorde à la buse aspirante 5. Ceci conduit à une vitesse accrue d'écoulement et par conséquent à une vitesse accrue d'aspiration, permettant d'améliorer le comportement de réponse. La forme de l'ouverture de la buse aspirante 5 peut être choisie avec une forme ovale de sorte qu'elle libère assurément une surface enveloppe relativement étendue de la canalisation d'entraînement 1, mais en raison du faible élargissement dans la direction d'entraînement, est réalisée d'une manière suffisamment peu encombrante. Avec une telle forme, en raison de l'étendue importante dans la direction circonférentielle, on peut obtenir un volume relativement important de la matière entraînée, tout en éliminant cependant, sciemment, uniquement la partie impure de la matière entraînée. Dans cette représentation, il est en outre prévu un canal de circulation d'air 7, qui, pour des questions de place, s'étend à l'intérieur de la canalisation d'entraînement 1. L'ouverture libre 8 du canal de circulation d'air 7 est située dans la zone de la buse aspirante 5. Si après identification d'une particule métallique, une faible pression correspondante est produite par exemple par activation d'un dispositif d'aspiration non représenté, ou bien au moyen de l'ouverture d'une soupape sur la buse aspirante 5, il se forme déjà, uniquement sur la base de l'effet de cheminée, un écoulement entre la sortie 8 et la buse aspirante 5, qui a un effet de blocage pour le courant d'entraînement et freine au moins ce dernier. L'action de l'écoulement améliore non seulement le comportement de réponse, mais également la sécurité de fonctionnement du système de séparation. A partir de la représentation schématique de la figure 2, on reconnaît, en dehors de la disposition de la bobine annulaire 2 autour de la canalisation d'entraînement 1, de la buse aspirante 5, également la liaison d'une unité d'évaluation et de commande 9 avec la bobine 2 et avec une soupape magnétique 10 montée dans la canalisation d'aspiration. La soupape magnétique 10 est ouverte lorsque la bobine 2 détecte une particule métallique dans le courant d'entraînement et l'a signalée à l'unité d'évaluation et de commande 9. L'activation de la soupape magnétique 10 est alors exécutée par l'unité d'évaluation et de commande 9, en fonction de la vitesse d'entraînement de la matière entraînée, de sorte qu'une faible quantité, cependant suffisante, est retirée du courant d'entraîne ment. Dans ce cas, la buse aspirante 5 est séparée, au moyen de la soupape magnétique 10, du dispositif proprement dit 11 qui produit la dépression et qui est monté dans la canalisation d'aspiration 6. Le dispositif 11 peut être n'importe quel dispositif d'aspiration qui suffit pour établir un gradient de pression qui fournit une séparation sûre. On peut utiliser des aspirateurs à poussières industriels, des soufflantes, des convoyeurs aspirants ou même le côté aspiration d'un compresseur. De même il est possible de réaliser un raccordement sur une canalisation d'aspiration déjà installée. Dans le cas de l'exemple représenté sur la figure 2, le dispositif 11 peut dans ce cas être un accumulateur de pression, qui est relié par l'intermédiaire d'une soupape non représentée à la canalisation d'aspiration ou également à un autre dispositif d'aspiration.Grâce au volume relativement important de l'accumulateur de pression par rapport au volume, qui sinon est disponible, dans les canalisations, le système est en premier lieu plus rapide et en second lieu le dispositif d'aspiration nécessaire peut être réalisé avec des dimensions plus petites. Les valeurs maximales sont réduites par l'action tampon de l'accumulateur de pression. La disposition de l'accumulateur de pression peut être choisie de manière à être relativement variable en fonction des exigences et des données de montage présentes. L'utilisation d'une possibilité de raccordement à une canalisation à haute pression déjà existante 12 est visible sur la figure 3. Le milieu qui est envoyé par la canalisation à haute pression 12 par l'intermédiaire d'une buse à venturi 13, agit par l'intermédiaire de la canalisation d'aspiration 6 jusqu'à la buse aspirante 5, et la basse pression, qui est produite par l'effet venturi, est utilisée de la manière déjà décrite pour la séparation de métaux. Cependant, la soupape magnétique 14, qui est connectée par l'unité d'évaluation et de commande 9, est logée, contrairement aux solutions décrites précédemment, dans la canalisation à haute pression 12. Sur les figures 4 et 5, on a représenté la possibilité d'amenée d'air supplémentaire dans la canalisation d'entraînement 1, au niveau de la buse aspirante 5. La forme de réalisation choisie de la figure 4 correspond, en ce qui concerne les éléments essentiels, à ce qui a déjà été décrit en référence à la figure 2. Seul le canal de circulation d'air 7, qui est monté en supplément dans la canalisation d'entraînement, est relié au côté refoulement du dispositif d'aspiration 11. La possibilité d'envoi d'air existe grâce à la canalisation de liaison 17. Elle s'étend depuis cet endroit jusqu'au canal de circulation d'air en étant raccordée par l'intermédiaire d'une soupape magnétique supplémentaire 16, qui est également commandée par l'unité d'évaluation et de commande 9. Il est approprié que l'unité de commande réalise l'ouverture de la soupape magnétique 16 avec une légère avance par rapport à la soupape magnétique 10, qui est responsable de la faible pression pour l'aspiration, et ce tout particulièrement lorsque la sortie d'air 8 est disposée en aval de la buse aspirante dans la direction d'entraînement de la matière entraînée.Ceci est également visible notamment sur la représentation de la figure 5. L'envoi d'air supplémentaire s'effectue ici à partir de l'extérieur, c'est-à-dire au moyen d'un canal de circulation d'air non inséré dans la canalisation d'entraînement. L'écoulement est dirigé en sens opposé de la direction d'entraînement, sous l'effet de l'inclinaison de la tubulure d'entrée 15. Cela conduit à un effet de freinage déjà décrit de la matière entraînée, effet qui accroît la sécurité de séparation, conjointement avec l'accroissement, que ceci entraîne, du gradient de pression. Sur la figure 6 on a représenté un séparateur de métaux qui convient notamment pour réaliser une séparation dans le cas de granulés de matière plastique légers ou de rognures de feuilles légères. Le courant d'entraînement parvient depuis un dispositif convoyeur 16, par exemple une bande convoyeuse, sur une gouttière vibrante 17 et est envoyé, à partir de là, à un détecteur de métaux 18 disposé de manière à être incliné vers le bas et sur lequel la matière à contrôler glisse. La bobine de recherche de métaux du détecteur de métaux 18 envoie un signal à l'unité d'évaluation et de commande 19 lors de la détection d'une pièce métallique. L'unité d'évaluation et de commande 19 active alors une soupape magnétique 20 et une pression, qui permet d'aspirer le courant de matière impure, est produite dans la buse à venturi 21. La partie contaminée par un métal parvient dans un récipient de collecte 22, qui est au moins partiellement perméable à l'air et a un effet filtrant. Après la fermeture de la soupape magnétique 20, qui s'effectue au bout d'environ 10 à 40 ms, le courant d'entraînement peut à nouveau parvenir librement dans un récipient de collecte 23, pour la matière propre. Sur cette représentation, on ne peut pas voir que le détecteur de métaux 18 peut être subdivisé en plusieurs segments disposés parallèlement au courant d'entraînement et qui contrôlent chacun, lorsqu'on regarde dans le sens de la largeur, uniquement une partie du courant d'entraînement. A chaque segment, qui est une bobine particulière de recherche de métaux, est associée un buse à venturi particulière 21, qui peut être déclenchée uniquement par cette bobine. Avec cette segmentation, la précision de détection peut être accrue et la perte de matière peut être réduite. Sur la surface du détecteur de métaux 18, on peut disposer, également parallèlement au courant d'entraîne ment, des parois, qui séparent les différents segments et le courant d'entraînement les uns des autres. Cela empêche qu'une matière qui passe latéralement devant l'ouverture de la buse à venturi 21 et ne contient aucune pièce métallique, soit également aspirée. Les segments peuvent être réalisés avec une largeur de 30 à 100 mm de sorte qu'on utilise entre 1 et 40 buses 21 sur une largeur de détection de 50 à 2000 mm. Également dans le cas d'une forme de réalisation du séparateur de métaux sous cette forme, l'établissement de la pression dans la zone de la buse 21 peut s'effectuer comme dans les autres exemples. L'exemple représenté sur la figure 7 possède une rampe 24, qui est disposée, dans la direction d'entraînement, en amont de l'ouverture d'une buse aspirante 5 formant la buse à venturi 21. Son inclinaison s'étend dans la direction du courant d'entraînement et provoque par conséquent une déviation du courant d'entraînement en sens opposé de la direction d'aspiration. Cette disposition permet de séparer un pourcentage plus important de pièces métalliques, notamment celles qui passent devant la buse aspirante 5 dans la partie du courant d'entraînement qui normalement est située sur le côté opposé par rapport à cette buse aspirante 5.Ces pièces doivent alors passer directement devant la buse aspirante 5, en raison de la déviation provoquée par la rampe 24, et peuvent être de ce fait aspirées d'une manière plus efficace étant donné qu'elles sont soumises directement à l'effet de cheminée ou d'aspiration. En raison des turbulences provoquées par la déviation, il est prévu une entrée d'air supplémentaire 25, qui permet une compensation de pression et n'empêche pas l'effet de dépression lors de l'aspiration, étant donné que de l'air peut continuer à pénétrer sans problème et qu'il n'apparaît ainsi, dans le courant d'entraînement, aucune réduction de la pression qui agirait à l'encontre de l'aspiration. La flèche A sur la figure 7 indique la direction d'entraînement de la partie devant être aspirée du courant d'entraînement, la flèche B désigne la direction d'entraînement proprement dite et la flèche C désigne la direction de l'air envoyé en complément par l'entrée d'air 25. REVENDICATIONS 1. Séparateur de métaux destiné à être monté dans un dispositif convoyeur servant à convoyer des substances non métalliques sous la forme de poudres, de granulés ou de fluides, et dans lequel un détecteur de métaux (18) est disposé en amont d'un dispositif de séparation (5), dans la direction d'entraînement, et est relié à une unité d'évaluation et de commande (19), caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une buse à venturi (21), qui est associée au détecteur de métaux (18) et qui peut être chargée par une pression inférieure à la pression atmosphérique lorsque le détecteur de métaux (18) a détecté une pièce métallique et, au voisinage de la ou des buses à venturi (21), lorsqu'on regarde dans la direction du courant d'entraînement de la substance à séparer, une rampe (24) qui est inclinée dans la direction d'entraînement et dévie le courant d'entraînement. 2. Séparateur métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord inférieur de la rampe (24) débouche dans une buse aspirante (5) qui forme la buse à venturi (21). 3. Séparateur métallique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le détecteur de métaux (18) est divisé en segments disposés parallèlement au courant d'entraînement et qui sont reliés, séparément les uns des autres, à une unité d'évaluation et de commande (19), et en ce que l'unité d'évaluation et de commande (19) ouvre respectivement une soupape magnétique associée (20) d'une buse à venturi (21) associée à chaque segment lorsqu'une pièce métallique est captée par le segment associé. 4. Séparateur de métaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de la ou des buses à venturi (21) est inclinée par rapport au courant d'entraînement. 5. Séparateur de métaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le temps d'ouverture de la ou des soupapes magnétiques (20) est réglable de façon variable. 6. Séparateur de métaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le courant d'entraînement est canalisé par des parois de séparation dans la zone du détecteur de métaux (18) et des buses à venturi (21).