Brevet FR2784975A1 — publié le 20000428

CONVOYEUR A AIR DONT LE FLUX D'AIR DE TRANSPORT EST REGULE AUTOMATIQUEMENT La présente invention concerne le domaine du transport pneumatique d'articles, sous l'action de jets d'air. Elle a pour objet un convoyeur d'air dont le flux d'air de transport des articles est régulé automatiquement. L'invention trouve plus particulièrement, mais non exclusivement, son application au convoyage pneumatique d'articles légers, du type récipients en plastique (PET, PVC...) qui sont suspendus au cours de leur transport sur un rail de guidage, et qui sont transférés le long de ce rail de guidage sous l'action de jets d'air. II est connu depuis de nombreuses années de transporter des articles légers, au moyen de convoyeurs à air mettant en oeuvre une pluralité de jets d'air de transport dirigés sur les articles en sorte de les faire avancer dans une direction de transport donnée. D'une manière générale, ces convoyeurs à air sont formés d'un ou plusieurs tronçons aérauliques successifs, chaque tronçon aéraulique comportant un ou plusieurs caissons de soufflage successifs qui sont prévus pour tre alimentés en air sous pression par au moins un ventilateur. Chaque caisson de soufflage comporte une pluralité de fentes et/ou orifices de soufflage, qui sont judicieusement réparties le long du trajet des articles, et qui permettent un échappement de l'air sous pression sous la forme d'une pluralité de jets d'air de transport qui sont dirigés sur les articles. Dans un premier type connu de convoyeur à air, les articles sont transportés en étant suspendus et guidés sur un rail de guidage. Ce type de convoyeur est particulièrement bien adapté au transfert en ligne de récipients en plastique pourvus d'une collerette formant protubérance, et notamment de bouteilles ou préformes en plastique (PET, PVC, etc...). Le brevet US-A-4,284,370 décrit un exemple de ce premier type de convoyeur à air dans lequel les fentes de soufflage des caissons de soufflage sont disposées au-dessus du rail de guidage des articles ce qui permet de propulser les articles en soufflant au-dessus de leur collerette. Le brevet US-A-5,161,919 décrit un autre exemple de ce premier type de convoyeur à air dans lequel les fentes de soufflage des caissons de soufflage sont disposées au-dessous du rail de guidage, ce qui permet de propulser les articles en soufflant sous leur collerette. II est également possible de concevoir des convoyeurs à air combinant à la fois des jets d'air de transport générés au niveau ou au-dessus du rail de guidage des articles, et des jets de transport générés au-dessous du rail de guidage des articles. Dans un deuxième type connu de convoyeurs à air, les articles ne sont pas suspendus, mais sont transportés à la surface d'un tablier de transport. Ce tablier peut tre constitué par la paroi supérieure des caissons de soufflage, laquelle paroi est dans ce cas pourvue de fentes et/ou orifices de soufflage pour la création des jets d'air de transport. Egalement, des jets d'air de transport latéraux dirigés sur les articles et créés au-dessus du tablier de transport peuvent tre mis en oeuvre. Ce type de convoyeur à air est par exemple utilisé pour le transport d'articles ne comportant pas de collerette pour leur suspension, et par exemple de canettes, paquets divers, etc... En pratique, lorsque les convoyeurs à air précités sont installés sur un site industriel, il arrive fréquemment qu'ils soient soumis à des variations de températures importantes au cours d'une journée. En particulier, dans certaines zones géographiques, les écarts de températures diurnes et nocturnes peuvent tre très importants. Egalement au cours de la journée on constate des écarts de température importants entre le matin et le soir. Ces écarts de températures sont en outre accentués lorsque les convoyeurs à air sont installés en hauteur dans des locaux industriels mal isolés et non climatisés. En pratique, on constate que la température environnante d'un convoyeur à air atteint dans de nombreux cas 40 C, et peut dans certains cas dépasser cette valeur et atteindre jusqu'à 60oC en cours de journée, et que cette température peut à l'inverse chuter aux environs de 20 C. Ces écarts de température importants perturbent le bon convoyage des articles. En particulier, lorsque la température augmente de manière trop importante, on constate une perte de vitesse sensible des articles transportés, aboutissant à une dégradation du rendement du convoyeur, pouvant aller dans certains cas jusqu'à un arrt du convoyeur. Jusqu'à ce jour, on a considéré que cette dégradation de la convoyabilité des articles sous l'effet des variations importantes de température était due principalement à une variation importante, sous l'effet de la température, des coefficients de frottement entre les articles et leur support (rail de guidage ou tablier de transport). En particulier, s'agissant d'un article en plastique, on considérait jusqu'à ce jour que les températures élevées contribuaient à rendre les articles plastiques "collants", et par là-mme augmentaient de manière sensible les forces de frottement entre les articles et leur support. Sachant qu'il n'est pas envisageable de modifier la structure des articles transportés pour les rendre insensibles aux écarts de température, il n'a à ce jour été proposé aucune solution technique satisfaisante permettant de pallier ce problème technique. La seule solution éventuellement envisagée serait d'agir sur la cause de la dégradation de la convoyabilité des convoyeurs, c'est-à- dire de maintenir la température ambiante des convoyeurs à air à un niveau sensiblement constant, par exemple en climatisant le local industriel dans lequel est installé le convoyeur à air. Cependant cette solution est d'une part extrmement coûteuse, et d'autre part n'est pas réellement envisageable en pratique lorsque les convoyeurs à air sont installés en hauteur à plus de deux mètres du sol. L'invention a pour but de proposer un convoyeur à air, qui contrairement aux convoyeurs à air connus à ce jour, n'est pas ou quasiment pas affecté par les variations de température de son air environnant. La solution de l'invention repose sur la mise en oeuvre d'une régulation automatique du flux d'air de transport des articles, en sorte de maintenir à un niveau sensiblement constant le débit d'air de transport, ce qui permet d'obtenir un convoyeur qui s'adapte automatiquement et en temps réel aux conditions de température de son air environnant. L'invention a ainsi pour objet un convoyeur à air qui de manière connue comporte un ou plusieurs tronçons de convoyage successifs, chaque tronçon de convoyage comportant un ou plusieurs caissons de soufflage qui sont prévus pour tre alimentés en air sous pression, et qui comportent une pluralité d'orifices d'échappement d'air pour la création de jets d'air de transport dirigés sur les articles en sorte de les faire avancer. De manière caractéristique selon l'invention, le convoyeur à air comporte, pour chaque tronçon de convoyage : -des moyens de mesure de la pression à l'intérieur du caisson ou des caissons de soufflage, ou des moyens de mesure de la vitesse ou du débit d'air à l'intérieur du ou des caissons de soufflage ou à l'extérieur du ou des caissons de soufflage, au voisinage des jets d'air de transport, lesquels moyens de mesure délivrent un ou plusieurs signaux de contrôle, -et des moyens de régulation automatique de la grandeur mesurée, en fonction d'une ou plusieurs consignes prédéterminées et du ou des signaux de contrôle délivrés par les moyens de mesure, lesquels moyens de régulation sont conçus pour agir sur le débit d'air entrant dans le ou les caissons de soufflage du tronçon de convoyage. C'est le mérite de l'invention d'avoir tout d'abord mis en évidence que le facteur prépondérant affectant la convoyabilité des articles sous l'influence des écarts de température n'était pas principalement la modification du coefficient de frottement entre les articles et leur support, mais était lié principalement à une modification sensible de la masse volumique de l'air à l'intérieur des caissons de soufflage en cas de variation de la température. On pouvait certes, en raisonnant à posteriori considérer que les écarts de températures influaient sur la masse volumique de l'air à l'intérieur du caisson de soufflage et par làmme sur la vitesse ou le débit d'air entrant dans ce caisson de soufflage. Cependant, à la connaissance de la demanderesse, il n'avait jamais été à ce jour mis en évidence à priori que cette influence de la température modifiait le débit d'air dans les caissons de soufflage dans des proportions suffisamment importantes pour dégrader très fortement la convoyabilité des articles, et qu'il suffisait de réguler automatiquement le flux d'air de transport dans les caissons de soufflage, en agissant sur le débit d'air entrant dans les caissons de soufflage, pour pallier aux effets de la température sur le convoyage des articles. II convient également de souligner que le choix de la grandeur régulée est également prépondérant pour l'obtention du résultat. En effet, la première solution envisagée à l'origine par la demanderesse était de régler automatiquement le débit d'air entrant dans le caisson de soufflage à partir d'une mesure de la température de l'air environnant du convoyeur. Cependant, après que des essais soient menés, cette solution n'a pas donné de résultats satisfaisants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va à présent tre faite d'un exemple préféré de réalisation d'un convoyeur à air selon l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel : -La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un exemple de convoyeur à air, de structure connue auquel peut s'appliquer l'invention, -et la figure 2 illustre de manière schématique les moyens de mesure et les moyens de régulation conformes à l'invention. On a représenté à la figure 1 un exemple de convoyeur à air connu, auquel peut s'appliquer l'invention. Dans l'exemple illustré, ce convoyeur à air est utilisé pour transporter, par voie pneumatique, des bouteilles en plastique 1, en ligne les unes derrière les autres. Chaque bouteille 1 comporte de manière usuelle une protubérance ta formant collerette, et est de manière usuelle transportée en étant suspendue et guidée sur un rail de guidage 2 formé par deux guides sous-col 3,4. De manière usuelle, le convoyeur à air comporte une pluralité de tronçons de convoyage successifs, chaque tronçon étant composé d'un ou plusieurs caissons de soufflage 5 successifs. Les caissons de soufflage 5 d'un mme tronçon de convoyage sont alimentés en air sous pression au moyen d'un mme ventilateur 6, raccordé à l'un des caissons du tronçon. Les tronçons de convoyage successifs formant le convoyeur sont, en règle générale et de préférence, indépendants ou quasiindépendants les uns par rapport aux autres d'un point de vue aéraulique ; à cet effet, le dernier caisson de soufflage 5 d'un tronçon de convoyage et le premier caisson de soufflage 5 du tronçon suivant sont séparés par une tôle, au niveau de leurs volumes intérieurs 5a mis sous pression et plus communément appelés"plenum". Sur la figure 1, la paroi inférieure de chaque caisson de soufflage 5 forme en partie médiane un décrochement 7 délimitant un canal de soufflage 8, qui dans l'exemple illustré présente une section rectangulaire. Au niveau du décrochement 7 délimitant le canal de soufflage 8, te caisson de soufflage 5 est pourvu d'une pluralité d'orifices d'échappement d'air 9 qui dans l'exemple illustré se présentent sous la forme de fentes de soufflage. En pratique, les fentes de soufflage 9 sont judicieusement réparties sur toute la longueur du canal de soufflage 8. L'air sous pression refoulé par le ventilateur 6 à l'intérieur du caisson de soufflage 5 s'échappe dans le canal de soufflage 8, par les fentes de soufflage 9, sous la forme de jets d'air de transport qui sont orientés en direction des bouteilles 1, et qui permettent de propulser les bouteilles 1 le long du rail de guidage 2 formé par les guides sous-col 3,4. L'invention, dont un exemple préféré de réalisation va à présent tre décrit, n'est pas limitée à la structure particulière de convoyeur à air de la figue 1 mais s'applique d'une manière générale à tout convoyeur à air, dans lequel les articles sont transportés au moyen de jets d'air de transport issus de caissons de soufflage alimentés en air sous pression. En particulier, les articles ne sont pas nécessairement transportés en étant suspendus comme dans le convoyeur de la figure 1, mais peuvent tre transportés par jets d'air à la surface d'un tablier de transport. Egalement, dans d'autres variantes de convoyeurs à air qui sont connus à ce jour et dans lesquels les articles sont transportés en étant suspendus, les fentes de soufflage peuvent tre également prévues audessous du niveau des guides sous-col 3,4 ; les jets d'air de transport peuvent également tre issus de canaux qui sont réalisés dans les guides sous col 3,4, et qui communiquent avec l'intérieur du caisson de soufflage 5. Le convoyeur à air peut également comporter des caissons de soufflage secondaires qui sont utilisés pour la création de jets de transport au niveau du corps des bouteilles. On a représenté à la figure 2 un exemple particulier de mise en oeuvre des moyens de mesure et de régulation de l'invention. Sur cette figure 2, seul un tronçon de convoyage du convoyeur a été schématisé, ainsi que le ventilateur 6 alimentant ce tronçon. Dans l'exemple particulier illustré à la figure 2, ce tronçon est constitué d'un unique caisson de soufflage 5. En référence à la figure 2, dans un exemple préféré de réalisation, le convoyeur à air de l'invention met en oeuvre, pour chaque tronçon de convoyage, un débitmètre 10, permettant de mesurer le débit du flux d'air à l'intérieur du caisson de soufflage de ce tronçon. Ce débitmètre, qui dans t'exempte illustré est situé en amont du ventilateur 6, délivre un signal de contrôle 10a caractéristique du débit d'air instantané mesuré. Ce signal de contrôle 10a est exploité par des moyens de régulation automatique, qui dans l'exemple illustré sont conçus pour agir sur la vitesse de rotation du moteur M du ventilateur 6, en sorte de maintenir le débit d'air refoulé par le ventilateur à l'intérieur du caisson de soufflage 5 à une valeur sensiblement constante fixée par une consigne prédéterminée. Plus particulièrement, dans t'exempte illustré, ces moyens de régulation mettent en oeuvre un régulateur 11 et des variateurs de fréquence 13 pour le réglage de la vitesse de rotation des moteurs M de chaque ventilateur 6. Le régulateur 11 reçoit en entrée les signaux de contrôle 10a délivrés par les débitmètres associés à chaque tronçon du convoyeur, ainsi que les valeurs de consigne pour chaque tronçon (signal 12a) qui sont délivrées par un automate programmable 12. En sortie, le régulateur 11 dé) ivre des signaux de réglage 11a à destination des variateurs de fréquence 13 qui pilotent respectivement les moteurs M des ventilateurs 6. La valeur de consigne fixée par chaque signal 12a délivré par l'automate programmable 12 peut tre variable d'un tronçon du convoyeur à l'autre et dépend de la phase de transport des bouteilles dans ce tronçon (phase de transport en accumulation des bouteilles, phase de transfert, phase d'accostage...). En pratique, la valeur de consigne est déterminée automatiquement et en temps rée) par l'automate programmable 12, à partir des informations délivrées par deux cellules C1 et C2 qui sont associées à chaque tronçon du convoyeur, et qui permette de détecter la présence de bouteilles dans le tronçon. Ces cellules C1 et C2 sont par exemple des cellules de type optoélectronique ou encore à ultrasons. La fonction du régulateur 11 de la figure 2 est d'une manière générale, pour chaque tronçon de convoyeur, de piloter le variateur de fréquence 13 associé au ventilateur 6 de ce tronçon, en sorte de maintenir le débit d'air mesuré par le débitmètre 10 sensiblement à la valeur de consigne délivrée par l'automate programmable 12. II pourra par exemple s'agir d'une régulation de type PI (Proportionnelle/lntégrale) ou d'une régulation par retour d'états, qui impose dans ce cas la modélisation d'une fonction de transfert. Dans t'exempte particulier illustré, le régulateur 11 est dissocié de l'automate programmable 12, et peut tre réalisé au moyen d'une carte électronique spécifique. Dans une autre variante, cette régulation pourrait tre intégrée dans le programme de fonctionnement de l'automate programmable 12. Egalement, l'automate programmable 12 peut tre remplacé d'une manière générale par toute unité de traitement appropriée. Le convoyeur à air qui vient d'tre décrit en référence à la figure 2 présente le principal avantage de pouvoir s'adapter automatiquement aux conditions de température de l'air environnant chaque tronçon du convoyeur à air et de réduire voire de supprimer les risques de dégradation de la convoyabilité et de blocage des bouteilles, liés à des variations importantes de la température de l'air environnant le convoyeur. En particulier, lorsque la température de l'air environnant le convoyeur augmente, ia masse volumique de l'air à l'intérieur des caissons de soufflage 5 diminue, et en l'absence de régulation, le débit d'air mesuré par chaque débitmètre 10 chute à une valeur qui peut tre variable d'un tronçon de convoyage à l'autre. Grâce à l'invention, cette diminution de débit est compensée automatiquement par le régulateur 11, par une augmentation automatique de la vitesse de rotation du moteur M de chaque ventilateur 6, en sorte de maintenir un débit du flux d'air sensiblement constant à l'intérieur de chaque tronçon. Un autre avantage de l'invention lié à la mise en oeuvre d'une mesure de débit est la compensation automatique de la chute de débit d'air dans les caissons de soufflage 5, liée à l'encrassement des fentes de soufflage 9 du convoyeur. En effet, en cours d'utilisation, les fentes de soufflage 9 du convoyeur peuvent voir leurs sections de passage des jets d'air diminuer, du fait de leur encrassement. Ce phénomène se rencontre par exemple fréquemment sur les tronçons de convoyeur situés à proximité d'une machine de remplissage des bouteilles avec un liquide sucré, les particules de sucre ayant tendance à venir colmater les fentes de soufflage. En cas d'encrassement, le débit d'air mesuré a tendance à chuter et cette chute de débit est automatiquement compensée par le régulateur 11, de la mme manière que pour les variations de température de l'air environnant le convoyeur. Egalement, l'encrassement dans le temps des fentes de soufflage 9 occasionne une variation dans le temps de la valeur du signal de réglage 11 a, délivrée par le régulateur 11 à destination de chaque variateur de fréquence. II devient ainsi avantageusement possible de prévoir au niveau du régulateur un seuil d'alerte sur le niveau de ce signal de réglage, lequel seuil d'alerte correspond à une vitesse maximale du moteur des ventilateurs, qui est caractéristique d'un encrassement important des fentes de soufflage, nécessitant une opération de nettoyage du canal de soufflage 8 et des fentes de soufflage 9. L'invention n'est pas limitée à la variante préférée de réalisation qui vient d'tre décrite en référence à la figure 2. En particulier, il est possible dans le cadre de l'invention de mettre en oeuvre plusieurs débitmètres par tronçon de convoyage. Egalement, les moyens de mesure mis en oeuvre ne sont pas limités à l'utilisation de débitmètres. II est par exemple envisageable de remplacer la mesure de débit par une mesure de vitesse d'air. Egalement la mesure de débit ou de vitesse d'air est de préférence réalisée dans le caisson de soufflage, ce qui permet d'éviter tout risque de contact mécanique entre les capteurs utilisés et les articles transportés. Néanmoins, il est également envisageable de réaliser cette mesure de débit ou de vitesse d'air à l'extérieur du caisson de soufflage, à proximité des jets d'air de transport, c'est-à-dire dans t'exempte particulier de la figure 1 à l'intérieur du canal de soufflage 8. S'agissant des moyens de mesure, il est également possible de remplacer la mesure de débit ou de vitesse d'air, par une mesure de la pression à l'intérieur du caisson de soufflage 5. L'inconvénient toutefois de cette solution est qu'elle ne permet pas de détecter et de compenser !'encrassement des fentes de soufflage. Enfin, dans t'exempte particulier qui a été décrit, les ventilateurs étant à vitesse réglable, les moyens de régulation sont de préférence prévus pour agir sur la vitesse de rotation des ventilateurs. Ceci n'est toutefois pas limitatif de l'invention. Dans une autre variante, il serait envisageable de prévoir au niveau de la sortie de refoulement des ventilateurs, c'est-à-dire à l'interface entre chaque ventilateur 6 et le caisson de soufflage 5 correspondant, des registres à ouverture réglable, commandables électriquement. Dans ce cas, les moyens de régulation pourraient tre conçus pour régler automatiquement la section d'ouverture de ces registres en sorte de maintenir le débit d'air rentrant dans le caisson de soufflage à un niveau sensiblement constant. REVENDICATIONS 1. Convoyeur à air pour le transport d'articles (1), du type comportant un ou plusieurs tronçons de convoyage successifs, chaque tronçon de convoyage comportant un ou plusieurs caissons de soufflage (5) qui sont prévus pour tre alimentés en air sous pression, et qui comportent une pluralité d'orifices d'échappement d'air (9) pour la création de jets d'airs de transport dirigés sur les articles en sorte de les faire avancer, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque tronçon de convoyage : -des moyens de mesure (10) de la pression à l'intérieur du ou des caissons de soufflage (5), ou des moyens de mesure de la vitesse ou du débit d'air à l'intérieur du ou des caissons de soufflage (5) ou à l'extérieur du ou des caissons de soufflage (5), au voisinage des jets d'air de transport, lesquels moyens de mesure (10) délivrent un ou plusieurs signaux de contrôle (lOa), -et des moyens de régulation automatique (11,13) de la grandeur mesurée, en fonction d'une ou plusieurs consignes prédéterminées et du ou des signaux de contrôle délivrés par les moyens de mesure, lesquels moyens de régulation sont conçus pour agir sur le débit d'air entrant dans le ou les caissons de soufflage (5) du tronçon. 2. Convoyeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en air sous pression du ou des caissons de soufflage (5) d'un tronçon de convoyage comportent au moins un ventilateur (6) à vitesse réglable, et les moyens de régulation (11,13) sont conçus pour régler automatiquement la vitesse de rotation de chaque ventilateur (6).