Brevet FR2755628A1 — publié le 19980515

l Description: La présente invention concerne une machine de la- vage à air pulsé pour préparer des mélanges de matières soli- des notamment de charbon ou autres minéraux, comprenant une ou plusieurs chambres de lavage remplies de liquide de sépa- ration, et dans lesquelles s'établit un lit de lavage avec les matières solides à préparer, par des mouvements de le- vage, pulsés du liquide séparateur, suivant la densité de la matière solide, et dans lesquelles, pour soulever le lit de lavage, il est prévu au moins une chambre à air ouverte vers le bas, dont les conduites d'alimentation en air pulsé sont ouvertes et fermées périodiquement par des soupapes caracté- risée en ce que les soupapes et les conduites d'alimentation en air pulsé coopèrent avec des vérins hydrauliques à double effet d'un système de commande électrohydraulique. Les conduites d'alimentation en air pulsé intro- duisent l'air pulsé périodiquement dans les chambres à air situées généralement en dessous du lit de lavage et cet air est de nouveau évacué périodiquement, de sorte que le liquide de séparation contenu dans les chambres de lavage est dans un mouvement de soulèvement pulsé sous la forme d'une oscilla- tion. L'air pulsé est pris d'une cuve à air dans laquelle l'air est comprimé par un ventilateur et il règne une pres- sion active de 0,4 à 0,5 bar. La commande du mouvement de soulèvement pulsé du liquide séparateur se fait dans les machines de lavage con- nues par la commande de l'air pulsé à l'aide de soupapes, en ce qu'alternativement de l'air comprimé arrive dans la cham- bre à air à travers une soupape (soupape d'admission) et cet air s'échappe de la chambre à air à l'atmosphère à travers une autre soupape (soupape d'échappement). L'actionnement de ces soupapes se fait jusqu'à présent avec de l'air comprimé venant d'un réseau d'air com- primé de commande distinct. Selon une description découlant du document com- mercial " Batac Setzmaschinen " (4-202 d, 6-89) de KHD Hum- boldt Welag AG, les soupapes c'est-à-dire une soupape d'admission d'air et une soupape d'échappement d'air sont commandées pneumatiquement par un réseau d'air comprimé de commande, distinct. La commande se fait par des soupapes électropneumatiques qui sont commandées par un système d'horloge électrique. Les cycles de fonctionnement se situent suivant l'application, entre 0,75 et 1,3 seconde, ce qui cor- respond à 70/40 courses/minute. Bien que ce type de commande permette une subdi- vision très poussée et assure une bonne différentiation entre les durées d'entrée et celles de sortie d'air dans les cham- bres à air de la machine de lavage, et sans interruption de fonctionnement, on peut s'adapter de manière simple au dia- gramme de soulèvement de lavage suivant les données existant, on a l'inconvénient que les soupapes nécessitent une alimen- tation par un réseau d'air comprimé de commande distinct. Or, le coût en énergie est élevé pour fournir de l'air comprimé à des quantités et à la pression nécessaires, car en particu- lier pendant l'actionnement des soupapes, de l'air comprimé de commande en excédent est expulsé du réseau d'air comprimé de commande. Pour diminuer cet inconvénient et réduire la con- sommation d'énergie par l'actionnement des soupapes d'admission et d'échappement, le document DE-B-43 02 672 pro- pose dans le cas d'une machine de lavage, de réaliser les soupapes d'admission et d'échappement pour l'air pulsé sous la forme de soupapes à plateau et de coupler celles-ci à un entraînement de soupapes à actionnement pneumatique et de re- lier avec interposition d'une soupape de commande électroma- gnétique, l'entraînement de soupapes à l'alimentation en air comprimé de la machine de lavage pour l'air pulsé. Comme à l'intérieur d'intervalles de temps courts, des quantités d'air importantes doivent passer par les orifices des conduites d'air comprimé, ces orifices et les plateaux de soupape correspondants doivent être de dimen- sions appropriées, si bien que pour actionner ces soupapes, il faut des forces importantes (la différence de pression en- tre l'air comprimé et la pression atmosphérique est multi- pliée par la surface des plateaux de soupape) qu'il faut vaincre, ce qui va dans le sens contraire d'une régulation ou d'une commande sensible des soupapes; cela nécessite des dispositifs compliqués pour actionner les soupapes. Mais comme pour actionner les soupapes de cette machine de lavage connue, on ne dispose pas d'air comprimé sous une pression de 4 à 5 bars fournie par un réseau d'air comprimé distinct, mais de l'air comprimé venant de la conduite d'air pulsé sous une pression de 0,4 à 0, 5 bar, c'est-à-dire de l'air à la même pression que l'air qui agit sur les soupapes, il faut que les moteurs de soupape à commande pneumatique actionnés par cette pression de 0,4 à 0,5 bar, soient dimensionnés de façon particulièrement importante pour les plateaux de sou- pape, pour pouvoir exercer les forces importantes nécessaires pour actionner les soupapes. Cela complique d'autant la com- mande des soupapes. La présente invention a pour but de réaliser le dispositif d'actionnement des soupapes d'une machine de la- vage à air pulsé correspondant au type défini ci-dessus pour éviter les difficultés et inconvénients actuels notamment le coût en énergie de fonctionnement de la machine de lavage ou des soupapes et de minimiser l'encombrement des dispositifs actionnant les soupapes, en permettant avec des moyens sim- ples de commander les soupapes de manière sensible. Le problème ainsi posé est résolu par les carac- téristiques de la partie caractérisante de la revendication 1. D'autres développements avantageux de l'invention font l'objet des sous-revendications. Selon un développement de l'invention, la com- mande électropneumatique de la machine de lavage connue, re- çoit maintenant l'air actif par une commande électrohydrau- lique. Cela signifie que l'on n'utilise plus d'air comprimé pour la commande des soupapes, mais cette commande se fait par un réseau de conduites hydrauliques. Pour cela, les soupapes d'admission et d'échappement de l'air pulsé de la machine de lavage sont re- liées à des vérins hydrauliques à double effet alimentés à partir d'un réseau de conduites hydrauliques avec un fluide à une pression active comprise entre 20 et 50 bars, de préfé- rence de l'ordre de 40 bars, sur les deux côtés suivant le mouvement voulu pour la soupape (ouverture ou fermeture). La pression active nécessaire dans le réseau de conduites hy- drauliques est fournie par une petite unité hydraulique par exemple une pompe à pistons axiaux, entraînée par un moteur hydraulique alimentant le réseau de conduites. Selon un développement avantageux de l'invention, dans le système de commande électrohydraulique et à savoir dans le réseau de conduites, on a un accumulateur hydrauli- que. Cet accumulateur hydraulique compense les pointes de consommation de courte durée, si bien qu'en comparaison avec un débit volumique réel nécessaire pour les pointes de con- sommation, il suffit maintenant d'une petite unité hydrauli- que qui n'est pas conçue pour cette puissance maximale. L'accumulateur hydraulique comporte selon un dé- veloppement avantageux de l'invention, une poche remplie de gaz (le gaz utilisé est notamment de l'azote) dont la pres- sion est à l'équilibre avec la pression dans la conduite hy- draulique et qui du fait que le gaz peut se comprimer contrairement aux liquides, fonctionne comme ressort et accu- mulateur d'énergie dans le système de conduite hydraulique, lors des oscillations de pression. Les pointes de pression demandées pendant de courtes périodes ne sont plus fournies par l'unité hydrauli- que, mais proviennent de l'accumulateur hydraulique équipé de la poche de gaz. Par rapport aux machines de lavage connues à com- mande électropneumatique, pour lesquelles il faut soit un système d'air de commande distinct avec un compresseur dis-30 tinct, coûteux ou, si l'air de commande est l'air pulsé, il faut des dispositifs d'actionnement de soupape de dimensions extrêmement grandes, alors que dans la machine de lavage se- lon l'invention, à commande électrohydraulique, on a l'avan- tage d'une faible consommation d'énergie et de ne nécessiter que des appareils de petites dimensions (unité hydraulique, vérin hydraulique) et un réseau de tuyauteries et de robinets simplifié, pour effectuer la commande des soupapes d'ad- mission et d'échappement avec une très grande sensibilité. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation d'un système de commande électrohydraulique représenté dans l'unique figure du dessin. La figure du dessin montre schématiquement le ré- seau de conduites d'un système de commande électrohydraulique d'une chambre à air d'une machine de lavage. Le dessin montre schématiquement l'extrémité d'une conduite d'air pulsé 10 d'une chambre à air qui se sé- pare à son extrémité en direction des soupapes à plateau 13, 14 en une ouverture d'admission et une ouverture d'échap- pement. Les ouvertures sont fermées et ouvertes périodique- ment par des soupapes à plateau 13, 14 situées au-dessus, de sorte que l'air pulsé peut pénétrer dans la chambre à air dans la direction de la flèche 11 et s'en échapper dans la direction de la flèche 12. L'actionnement des plateaux de soupape pour la soupape d'admission 13 et la soupape d'échappement 14 est as- suré par les vérins hydrauliques 15 coopérant avec les soupa- pes. Ces vérins sont reliés par des conduites 16, 17 au système de commande électrohydraulique. Ce système de com- mande électrohydraulique se compose d'un réseau de conduites hydrauliques dont les conduites 18, 19 reçoivent du réservoir hydraulique 20, avec filtre de retour 21 et pompe hydraulique 22, le liquide hydraulique à la pression nécessaire; ce li- quide agit sur les vérins hydrauliques 15 à travers les con- duites 16, 17. Les pistons des vérins commandent alors les plateaux de soupape 13, 14. Les moyens prévus dans les conduites 16, 17, 18 à savoir les soupapes, un réducteur de pression 23 et un clapet anti-retour 24 ainsi qu'un système d'horloge électronique 26 assurent l'application précise dans le temps de la pression active nécessaire aux vérins hydrauliques 15, cette pression étant de préférence de l'ordre de 40 bars, à des intervalles périodiques qui sont nécessaires suivant le cycle voulu pour soulever et abaisser les plateaux de soupape 13, 14. Le réseau de conduites hydrauliques formé des conduites 18, 19 qui alimentent simultanément les vérins hy- drauliques de plusieurs autres chambres à air, comporte selon l'invention un réservoir hydraulique 25. Ce réservoir 25 con- tient une poche remplie de gaz de préférence avec de l'azote qui est chargée par une installation de remplissage (non re- présentée dans le dessin), avec du gaz pour que la pression du gaz corresponde à la pression active du liquide hydrauli- que. Les pointes de pression qui se produisent refou- lent le liquide hydraulique qui peut alors arriver dans ce réservoir 25 (accumulateur) sans avoir à sortir du système sous pression. Comme le gaz peut se comprimer dans la poche du réservoir 25, produisant une légère augmentation de pres- sion, le liquide hydraulique peut s'expanser dans ce réser- voir 25 sans produire de chute de pression dans le système de conduites hydrauliques. Le réservoir 25 fonctionne avec sa poche de gaz comme un ressort qui suivant les besoins, se comprime ou se dilate sans produire une variation importante de pression pour les faibles quantités de liquide hydraulique qui arrivent ou sortent du réservoir 25 même pour de fortes variations de pression dans le réseau de conduites. Suivant les dimensions du réservoir 25 ou de sa poche de gaz ainsi que de la pression de gaz préréglée, qui peut être supérieure à la pression de fonctionnement dans le réseau de conduites hydrauliques, on peut réaliser l'effet de25 ressort de manière plus ou moins rigide ou souple pour absorber des pointes de pression d'amplitudes différentes qui, suivant la composition du lit de lavage, peuvent se répercu- ter différemment suivant le diagramme de mouvement, réglé. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Machine de lavage à air pulsé pour préparer des mélanges de matières solides notamment de charbon ou autres minéraux, comprenant une ou plusieurs chambres de lavage remplies de liquide de séparation, et dans lesquelles s'établit un lit de lavage avec les matières solides à préparer, par des mouve- ments de levage, pulsés du liquide séparateur, suivant la densité de la matière solide, et dans lesquelles, pour soule- ver le lit de lavage, il est prévu au moins une chambre à air ouverte vers le bas, dont les conduites d'alimentation en air pulsé (10) sont ouvertes et fermées périodiquement par des soupapes (13, 14), caractérisée en ce que les soupapes (13, 14) et les conduites d'alimentation en air15 pulsé (10) coopèrent avec des vérins hydrauliques à double effet (15) d'un système de commande électrohydraulique. 2 ) Machine de lavage à air pulsé selon la revendication 1, caractérisée par un réservoir hydraulique (25) avec une poche de gaz installée dans le système de commande électrohydraulique. 3 ) Machine de lavage à air pulsé selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réservoir hydraulique (25) contient une poche remplie d'azote. 4 ) Machine de lavage à air pulsé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, caractérisée en ce que la pression de commande hydraulique du système de commande électrohydraulique est comprise entre 20 et 50 bars et est de préférence égale à 40 bars.