Brevet FR2828415A1 — publié le 20030214

L'invention concerne une installation destinée au mélange de granulats et un procédé pour la gestion de l'installation. L'art antérieur connaît déjà diverses variantes d'installations de mélange de granulats. Une installation de ce type permet de préparer des liants hydrauliques ou hydrocarbonatés ou bitumineux par mélange d'eau et de divers granulats ou constituants en pourcentage variable. Chacun des granulats est, à titre d'exemple, distribué par une trémie équipée en partie basse d'un extracteur déposant le granulat sur une bande transporteuse qui déverse les produits dans un mélangeur. Il est déjà connu de gérer automatiquement l'ensemble de l'installation au moyen d'un calculateur en fonction de la vitesse de la bande et/ou débit de chacun des granulats. Ces données sont, par exemple, mesurées en continu par un capteur de vitesse et/ou une bascule intégratrice placés sur la bande, et le calculateur agit par exemple sur le moto-réducteur d'entraînement de la bande et sur le variateur de vitesse du moteur de l'extracteur, l'installation pouvant éventuellement comporter une double bande. L'utilisateur dispose d'un tableau de commande anologique ou numérique lui permettant d'entrer dans le calculateur une ou plusieurs valeurs de consigne Actuellement, il n'est pas connu de gérer automatiquement une installation de ce type en fonction du taux d'humidité d'un ou de plusieurs des constituants, ni en fonction du taux d'humidité du produit final. Cela nécessiterait en effet des moyens spécifiques pour mesurer en continu ce taux d'humidité dans un flux de matériau abrasif en mouvement permanent. Les moyens actuellement employés pour mesurer l'humidité sur ces installations sont des moyens de mesures par prélèvement. L'opérateur ne dispose donc que d'informations ponctuelles sur cette donnée et il est impossible de programmer une recette qui permettrait de réaliser en continu et de façon fiable un mélange prédéfini, l'incertitude sur le taux d'humidité étant très variable. Il existe cependant dans l'état de la technique quelques moyens de mesure d'humidité en continu mais ils présentent de nombreux inconvénients, ce qui empêche leur implantation sur une installation de production. Ils présentent en particulier les inconvénients suivants : - mise en place et montage délicats, - fiabilité douteuse, dans certains cas, appel à des isotopes (contraintes réglementaires et linéarisation difficile des résultats) dans tous les cas, coût élevé. Le but de la présente invention est de proposer un procédé apte à gérer une installation du type précédemment décrit, de façon continue en fonction d'une ou de plusieurs valeurs de taux d'humidité mesurées en continu en un ou plusieurs points situés dans le flux de matériau. Ce but est atteint par l'invention qui consiste en un procédé pour la gestion d'une installation de fabrication en continu d'un mélange d'eau et de divers granulats, chacun des granulats étant distribué par une trémie équipée en partie basse d'un extracteur déposant le granulat sur une bande transporteuse déversant les produits dans un mélangeur, procédé apte à mesurer en continu la vitesse de chaque bande transporteuse et à mesurer en continu le débit de chaque granulat, caractérisé en ce qu'il est apte à mesurer en continu le taux d'humidité en au moins un point du trajet du matériau. Le taux d'humidité peut être mesuré en amont et/ou en aval du mélangeur. Selon une variante le procédé est apte à calculer le débit sec de granulat pour chaque trémie. Selon une autre variante le procédé est apte à programmer et à réguler l'installation en fonction des débits secs sur chacune des trémies, une consigne de débit sec étant additionnée à la mesure du taux d'humidité de la trémie correspondante. Selon une autre variante la mesure d'humidité est comparée à une consigne d'humidité fixée à l'avance dans un comparateur, l'écart entre la mesure et la consigne représentant la correction à apporter, puis la valeur de correction est comparée dans un comparateur à la mesure réelle du débit d'eau, et l'information de sortie du comparateur agit sur un variateur de vitesse des moyens d'alimentation afin de réguler le débit d'eau de façon continue, en fonction de la mesure en continu du taux d'humidité. Selon une autre variante il permet la gestion d'une installation comprenant plusieurs lignes de traitement et : les mesures des taux d'humidité mesurées en amont de chaque mélangeur de chaque ligne de traitement sont entrées dans un bloc de calcul qui en effectue une moyenne pondérale, en tenant compte du débit de chaque trémie et du pourcentage d'eau de chaque composant. Le résultat ou moyenne est comparé à une consigne d'humidité Parallèlement la mesure d'humidité en sortie de malaxeur est également comparée à la même consigne d'humidité Les valeurs des sorties des comparateurs sont comparées entre elles Le résultat de la comparaison des valeurs précédentes est comparé à la mesure réelle du débit d'eau. De façon optionnelle, on peut prévoir également une mesure en continu de la température des matériaux (granulat ou produit final). L'invention porte également sur un calculateur conçu pour la réalisation du procédé de l'invention. L'invention porte également sur une installation de fabrication en continu d'un mélange d'eau et de divers granulats et de liants, chacun des composants et granulats étant distribué par une trémie équipée en partie basse d'un extracteur déposant le granulat sur une bande transporteuse qui déverse les produits dans un mélangeur, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur de taux d'humidité apte à mesurer en continu ledit taux d'humidité du matériau en un point de son trajet. Pour ce faire, un tel capteur de taux d'humidité peut être placé en amont et/ou en aval du mélangeur de l'installation. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après de plusieurs modes de réalisation non limitatifs de l'invention, faite en référence aux figures annexées suivantes : figure 1 : schéma de principe d'une installation comportant une régulation en fonction du taux d'humidité mesuré en continu avant chaque mélangeur, figure 2 : schéma de principe d'une installation comportant une régulation en fonction du taux d'humidité mesuré en continu en sortie d'un ou de chaque mélangeur, figure 3 : schéma de principe d'une installation comportant une régulation en fonction du taux d'humidité mesuré en continu avant et après mélangeur, figure 4 : schéma de raccordement du calculateur général de l'installation. On se rapporte à présent à la figure 1 pour décrire une première variante de mise en oeuvre de l'invention. A titre d'exemple on a représenté sur la figure 3 trois trémies mais ce nombre n'est pas limitatif. Selon un premier exemple de mode opératoire on peut obtenir des mesures du débit total sec. De façon classique chaque trémie (la, lb, lc) est équipée en partie basse d'un extracteur déposant le granulat sur une bande transporteuse (2a, 2b, 2c). Chaque extracteur est équipé d'une bascule intégratrice sur bande qui capte le débit tout venant et la vitesse de la bande et génère un signal de mesure de débit granulat tout venant à l'heure (3a, 3b, 3c) en fonction des informations de poids (5a, 5b, 5c) et de vitesse (6a, 6b, 6c). Chaque signal de mesure de débit de granulat est envoyé en entrées d'un calculateur (7). La ligne de traitement de chaque trémie (1 a, 1 b, 1 c), est équipée d'un moyen de mesure en continu du taux d'humidité situé en amont du mélangeur (par exemple en amont de l'extracteur) et générant chacun un signal de mesure d'humidité (4a, 4b, 4c), envoyé en entrée dudit calculateur (7). Pour chaque trémie le calculateur est apte à calculer par différence le débit sec (8a, 8b, 8c) de granulat en tonnes par heure et à l'afficher sur un afficheur (9). Le débit sec peut être un débit unitaire (8a, 8b, 8c) par doseur ou total pour toute l'installation. Selon un deuxième exemple de mode opératoire on peut programmer le calculateur (7) de l'installation en débit sec. Pour chaque trémie, une consigne d'extracteur (10a) (en t/h) de débit sec est additionnée dans un opérateur (11 a) à la mesure du taux d'humidité (4a) de la trémie correspondante. La sortie (Qa) de l'opérateur (11) est donc la somme du taux d'humidité (4a) et de la consigne (10a) de débit sec. La valeur (Qa) sert de commande à la variation de vitesse de l'extracteur de la première trémie et elle est donnée par la formule Q (travail) = Qsec/1- (% eau). Le même câblage et la même sommation dans des opérateurs (11 b, 11 c) sont mis en oeuvre pour les deux autres lignes de traitement mais n'ont pas été représentés sur la figure 1 par soucis de clarté et apparaissent sur la figure 3. Les valeurs de consigne (10a, 10b, 10c) pour les trémies peuvent être identiques ou différentes selon la recette que l'utilisateur veut programmer en fonction des débits secs sur chacune des trémies, donc en fonction des composants du mélange à obtenir. Les corrections de proportions sont effectuées automatiquement par le calculateur (7). On se rapporte à présent à la figure 2 pour décrire une deuxième variante de mise en oeuvre de l'invention. Par souci de clarté, on a représenté une seule ligne de traitement mais l'installation peut en comporter plusieurs, par exemple trois comme sur la première figure. La mesure est réalisée en continu en un point (20) du trajet du matériau en sortie d'un mélangeur (21). Pour la fiabilité des mesures il est important de choisir un point (20), par exemple dans une goulotte ou une glissière (où l'on est certain qu'il ne se produit jamais de colmatage ou d'accumulation de produit) ou bien sur la veine de produit transporté par la bande (22) ou bien encore au contact du brin inférieur de la bande. Le capteur employé peut être de tout type connu (diélectrique etc...) et peut être un capteur à contact ou un capteur sans contact (à infra rouge par exemple). Dans le cas d'un capteur à contact il est nécessaire de l'adapter spécialement pour qu'il résiste à l'abrasion, par exemple en le recouvrant d'une couche anti abrasion (couche céramique par exemple). La mesure d'humidité (23) (par exemple 10 %) est comparée à une consigne d'humidité (24) fixée à l'avance (par exemple 15 %) dans un comparateur (25). L'écart, par exemple de 5 %, entre la mesure (23) et la consigne (24) représente la correction (26) à apporter. La valeur de la correction (26) est comparée dans un comparateur (28) à la mesure (27) réelle du débit d'eau, mesure effectuée par un débimètre en sortie des moyens d'alimentation en eau, sur la figure un ensemble (vanne régulée 29 et pompe 30). L'information de sortie (31) du comparateur (28) agit sur un variateur de vitesse (32) des moyens d'alimentation en eau (29,30) afin de réguler de façon continue le débit d'eau (33) injectée dans ligne de traitement en amont du mélangeur, en fonction de la mesure en continu du taux d'humidité (23). L'avantage de cette variante de réalisation est de pouvoir garantir le pourcentage d'humidité dans le mélange à partir d'une recette, c'est-à-dire d'une composition prédéfinie. On se rapporte à présent à la figure 3 qui représente une troisième variante de mise en oeuvre de l'invention. Selon cette variante on régule l'installation en tenant compte de la mesure du taux d'humidité du matériau à la fois en amont et en aval du mélangeur de chaque ligne de traitement. On retrouve sur la figure 3 les éléments référencés 1 à 11 sur la figure 1. L'installation comporte sur cet exemple, trois trémies (la, lb, lc) et trois lignes de traitement qui ne sont pas toutes entièrement dessinées par souci de clarté et qui fonctionne chacune comme précédemment décrit. Les mesures des taux d'humidité (4a, 4b, 4c) sont entrées dans un bloc de calcul (40) qui en effectue une moyenne pondérale, en tenant compte du débit de chaque trémie et du pourcentage d'eau de chaque composant. Le résultat ou moyenne (41) est comparé à une consigne d'humidité (42) dans un premier comparateur (43). Parallèlement la mesure d'humidité (23) (voir également figure 2) en sortie de mélangeur est également comparée à la même consigne d'humidité (42) dans un deuxième comparateur (44). Les valeurs des sorties (E) et (R) des comparateurs 43 et 44 sont comparées entre elles dans un troisième comparateur (45). Le résultat de sortie (46) du troisième comparateur (45) est comparé par le quatrième comparateur (28) (comme en figure 2) avec la mesure (27) réelle du débit d'eau que l'on régule de la même manière que sur la figure 2. Les calculateurs et comparateurs énumérés précédemment sont des blocs fonctionnels d'un calculateur général contenu dans un boîtier (60) représenté en figure 4. Sur la figure, il reçoit non limitativement les informations de vitesse et de poids (de 0 à 10 V et des 4 à 20m A) sur chaque ligne 1, ligne 2, ligne 3 et sur le mélangeur, ainsi que le débit (Q en t/h) des doseurs sur chacune des ces lignes et sur le mélangeur, et donne en sortie les débits secs sur ligne et mélangeur. Ce calculateur général peut être équipé d'une ou plusieurs sorties d'alarme (par exemple une alarme d'absence du débit sur une ligne), d'une ligne de raccordement (63) pour une console de programmation, d'une touche Autorisation-Marche . Il peut gérer, à titre d'exemple non limitatif, 2 à 8 sondes (ou capteurs) d'humidité disposées en des points prédéterminés du trajet des granulats, ceux-ci étant particulièrement étudiés pour pouvoir résister à une ambiance de travail très dure. Le principal avantage du procédé selon l'invention est de réaliser un dosage exact des matériaux (en poids sec), puisqu'il permet de déterminer le pourcentage d'eau contenu dans les granulats (tout venant), la recette du mélange désiré étant directement entrée dans l'automatisme du calculateur général, suivant le pourcentage d'eau, lui-même pilotant l'extracteur pour obtenir des quantités de produit exactes à déverser de chaque trémie. En outre, une mesure du taux d'humidité est effectuée sur chaque sortie de granulats. Cette mesure est effectuée en continu et permet de connaître en permanence l'évolution du taux d'humidité, les mesures étant exploitées dans le calculateur général. Le procédé ou l'installation selon l'invention peuvent être adaptés selon l'application souhaitée car : - les granulats sont stockés dans des trémies de contenances variables suivant les caractéristiques (tailles et nature), - le nombre des trémies et des lignes de traitement ne sont pas limités, - les matériaux peuvent être extraits des trémies par différents moyens ; extracteurs à bande, extracteurs vibrants, distributeurs rotatifs, etc... - la technique de dosage utilisée peut être : le pesage et dosage continu sur bande (dosomètre) le pesage et dosage en perte de poids, . dosage par ouverture régulée d'une trémie on peut y ajouter des moyens de mesure de température moyenne en continu de chacun des granulats et/ou du produit final. Dans ce cas on peut à chaque point de mesure d'humidité, associer une mesure de température. La mesure de température permettant de pondérer les ajouts d'eau (exemple, dans le cas de fortes chaleur, corriger les apports d'eau compte tenu d'une évaporation plus importante). Le procédé selon l'invention et le calculateur général associé fonctionnent sur toute installation nouvelle. Mais il est également possible d'appliquer le procédé selon l'invention à une installation de fabrication déjà existante, le calculateur général étant prévu pour pouvoir être intégré dans un automatisme existant. En outre on peut prévoir d'enclencher la correction si la correction lE-RI est supérieure à une valeur prédéterminée, par exemple 1.5 % (la correction sera donc pondérée). REVENDICATIONS 1. Procédé pour la gestion d'une installation de fabrication en continu d'un mélange d'eau et de divers granulats, chacun des granulats étant distribué par une trémie équipée en partie basse d'un extracteur déposant le granulat sur une bande transporteuse déversant les produits dans un mélangeur, procédé apte à mesurer en continu la vitesse de chaque bande transporteuse et à mesurer en continu le débit de chaque granulat, caractérisé en ce qu'il est apte à mesurer en continu le taux d'humidité en au moins un point du trajet du matériau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux d'humidité est mesuré en un point du trajet situé en amont du mélangeur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux d'humidité est mesuré en un point du trajet situé en aval du mélangeur. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux d'humidité est mesuré en amont et en aval du mélangeur. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est apte à calculer le débit sec de granulat (8a, 8b, 8c) pour chaque trémie. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est apte à programmer et à réguler l'installation en fonction des débits secs sur chacune des trémies, une consigne de débit sec étant additionnée à la mesure du taux d'humidité de la trémie correspondante. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les valeurs de consigne pour les trémies peuvent être identiques ou différentes selon la recette que l'on veut programmer en fonction des composants du mélange à obtenir. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les corrections de proportions sont effectuées automatiquement. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il est apte à mesurer en continu la température moyenne des matériaux. 10. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mesure d'humidité (23) est comparée à une consigne d'humidité (24) fixée à l'avance dans un comparateur (25), l'écart entre la mesure et la consigne représentant la correction à apporter. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la valeur de correction (26) est comparée dans un comparateur (28) à la mesure (27) réelle du débit d'eau. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'information de sortie (31) du comparateur (28) agit sur un variateur de vitesse (32) des moyens d'alimentation (29,30) afin de réguler le débit d'eau (33) de façon continue, en fonction de la mesure en continu du taux d'humidité (23). 13. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il permet la gestion d'une installation comprenant plusieurs lignes de traitement et en ce que : - les mesures des taux d'humidité (4a, 4b, 4c) mesurées en amont de chaque mélangeur de chaque ligne de traitement sont entrées dans un bloc de calcul (40) qui en effectue une moyenne pondérale, en tenant compte du débit de chaque trémie et du pourcentage d'eau de chaque composant. Le résultat ou moyenne (41) est comparé à une consigne d'humidité (42) - Parallèlement la mesure d'humidité (23) en sortie de malaxeur est également comparée à la même consigne d'humidité (42) - Les valeurs des sorties (E) et (R) des comparateurs (43) et (44) sont comparées entre elles Le résultat de la comparaison des valeurs (E) et (R) précédentes est comparé à la mesure réelle du débit d'eau. 14. Calculateur, caractérisé en ce qu'il est conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 13. 15. Calculateur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs sorties d'alarme. 16. Calculateur selon l'une des revendications 14 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte une ligne de raccordement pour une console de programmation. 17. Installation de fabrication en continu d'un mélange d'eau et de divers granulats et de liants, chacun des composants et granulats étant distribué par une trémie équipée en partie basse d'un extracteur déposant le granulat sur une bande transporteuse qui déverse les produits dans un mélangeur, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur de taux d'humidité apte à mesurer en continu ledit taux d'humidité du matériau en un point de son trajet. 18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur placé en amont du mélangeur. 19. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur placé en aval du mélangeur. 20. Installation selon la revendication 17 caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un capteur placé en amont et au moins un capteur placé en aval du mélangeur. 21. Installation selon la revendication 19, caractérisée en ce que chaque capteur est placé dans une goulotte ou une glissière (où l'on est certain qu'il ne se produit jamais de colmatage ou d'accumulation de produit) ou bien sur la veine de produit transporté par la bande (22) ou bien encore au contact du brin inférieur de la bande. 22. Installation selon la revendication 21, caractérisée en ce que le capteur est un capteur à contact adapté spécialement pour résister à l'abrasion, par recouvrement d'une couche céramique. 23. Installation selon l'une des revendications 17 à 21, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de mesure de la température moyenne des matériaux.