Brevet FR2887794A1 — publié le 20070105

L'invention concerne un procédé de compaction de produits ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Dans le domaine des dispositifs de compaction, tels que notamment celui des vibrotasseuses, on connaît notamment des machines pour former des blocs anodiques moulés par compression et tassement vibratoire de la pâte qui les constitue. La pâte est déversée dans un moule reposant sur une table vibrante. Le moule est fermé en sa partie supérieure par une masse pressante qui repose sur la pâte. La table vibrante repose sur le sol par l'intermédiaire d'éléments élastiques. Les vibrations verticales sont générées par deux systèmes à arbres à balourds en rotation synchrone et en opposition de phase à une vitesse fixe tout au long de la période de vibrotassage. Les arbres à balourds sont entraînés en rotation par un moteur électrique alimenté par un variateur de fréquences. Le tassage de la pâte amène une variation de l'élasticité de la pâte et par là même une variation dans le comportement vibratoire de la masse pressante et de celui de l'ensemble de la machine. La densité apparente est l'un des critères qui définit la qualité d'une anode. Il est connu que pour une configuration donnée de la machine et pour une qualité donnée de la pâte correspond une vitesse de rotation des arbres à balourds qui donnent les meilleurs résultats en terme de densité apparente des anodes produites. Pour la plupart des machines, la vitesse de rotation des arbres à balourds est déterminée de façon intuitive ou par une analyse a posteriori des anodes produites suivant un plan d'expérience. Compte tenu des variations de qualité de la pâte, cette vitesse n'est en pratique pas optimisée. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de compaction de produits par vibrotassage, dont la fréquence des vibrations transmises aux produits est régulée de telle façon à obtenir un tassage optimum des produits. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif, et qui n'a pas pour but de la limiter. L'invention concerne tout d'abord un procédé de compaction de produits, tels que notamment une pâte pour la formation d'anodes, par l'intermédiaire d'un dispositif de compaction présentant au moins un moule, destiné à recevoir les produits, et un générateur de vibrations apte à transmettre les vibrations aux produits, procédé dans lequel on tasse les produits contenus dans le moule en les soumettant à des vibrations, caractérisé en ce qu'on détermine la fréquence des vibrations assurant un tassage optimum en fonction de l'énergie consommée par le générateur de vibrations pendant une phase de vibrotassage. L'invention concerne également un dispositif de compaction pour la mise en oeuvre du procédé de compaction, dispositif comprenant au moins un moule, destiné à recevoir des produits, et un générateur de vibrations à balourds, équipé de moyens moteurs, ledit générateur étant apte à transmettre les vibrations aux produits, caractérisé en ce que le dispositif présente des moyens de mesure de l'énergie consommée par le générateur de vibrations ainsi qu'une unité logique de traitement pour la commande de la vitesse des balourds, l'unité logique de traitement comportant des moyens de lecture de l'énergie consommée mesurée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif mis en oeuvre dans le procédé de compaction conforme à l'invention, - la figure 2 est un graphique représentant, pour trois configurations de vibrotasseuses différentes, la densité apparente des produits obtenus en fonction de la vitesse de rotation des arbres à balourds, - la figure 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement par itération d'un procédé de compaction de produits conformes à l'invention selon un mode de réalisation. L'invention concerne un procédé de compaction de produits, notamment de vibrotassage, mettant en oeuvre un système de vibrations à arbres à balourds. La figure 2 illustre, avec trois courbes, la densité apparente de produits obtenus par un procédé de vibrotassage, en fonction de la vitesse de rotation des arbres à balourds de dispositifs de compaction. Chaque courbe correspond à une configuration différente du dispositif de compaction ou encore à une qualité de pâtes différentes. On s'aperçoit, quelle que soit la qualité de la pâte utilisée ou encore quel que soit le dispositif de compaction utilisé, que chaque courbe passe par un maximum, c'est-à-dire une densité apparente optimale, qui correspond à une vitesse de rotation des arbres à balourds et donc à une fréquence de vibrations donnée. L'invention est fondée sur le postulat qui établit que la densité apparente, sur un même dispositif de compaction, à partir d'une même qualité de pâte est d'autant meilleure que l'énergie absorbée par les produits pendant la phase de vibrotassage est grande. Par conséquent, trouver la fréquence des vibrations qui provoque la plus grande consommation d'énergie pendant la phase de vibrotassage équivaut à trouver la fréquence des vibrations qui donnera la meilleure densité apparente des produits. L'invention concerne donc tout d'abord un procédé de compaction de produits 2, tels que notamment une pâte pour la formation d'anodes, par l'intermédiaire d'un dispositif de compaction 1, basé sur ces caractéristiques. Le dispositif de compaction présente au moins un moule 3, destiné à recevoir les produits 2 et un générateur de vibrations 5, apte à transmettre les vibrations aux produits 2. Alors on tasse les produits 2 contenus dans le moule 3 en les soumettant à des vibrations. Selon le procédé conforme à l'invention, on détermine la fréquence des vibrations assurant un tassage optimum en fonction de l'énergie consommée par le générateur de vibrations 5 pendant une phase de vibrotassage. Tel qu'illustré à la figure 1, on peut prévoir un dispositif de compaction 1 équiper notamment en outre d'une forme pressante 4, apte à compresser les produits 2 contenus dans le moule 3. On tasse alors les produits en les soumettant, en outre, à un effort de compression. Le moule 3 présente une paroi de fond et une paroi latérale. Le générateur de vibrations 5, notamment à balourds, peut se présenter sous la forme d'une table vibrante 8. La table vibrante 8 comporte une pluralité d'arbres à balourds entraînés par des moyens moteurs, notamment électriques. Les vibrations verticales, selon une variante, sont générées par deux arbres à balourds, en rotation synchrone et en opposition de phase. La table vibrante 8 repose sur le sol par l'intermédiaire d'éléments élastiques 7, notamment gonflables. Selon un mode de réalisation, on détermine la fréquence des vibrations assurant un tassage optimum par itération, et on mesure, pour chaque itération, l'énergie consommée par le générateur de vibrations 5 pendant une phase de vibrotassage et pour une fréquence de vibrations fixe. On peut commander alors le générateur de vibrations de telle façon que l'énergie consommée pendant une phase de vibrotassage soit maximale. Selon une variante, l'énergie consommée pendant une phase de vibrotassage, à une fréquence fixe donnée, peut correspondre à l'énergie totale, notamment électrique, consommée par le générateur de vibrations 5 à une fréquence fixe donnée, retranchée de l'énergie consommée par le générateur de vibrations 5 à ladite fréquence fixe donnée, lorsque le dispositif de compaction 1 fonctionne à vide, c'est-à-dire sans produit dans le moule 3. Les mesures de l'énergie consommée par le générateur 5 lorsque le dispositif fonctionne à vide pourront être réalisées préalablement, notamment lors d'une phase d'initialisation du dispositif et par exemple lors de la première mise en route. Les mesures pourront être stockées dans une mémoire d'une unité logique de traitement permettant de contrôler le générateur de vibrations 5. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 1, le générateur de vibrations 5 est muni de balourds entraînés en rotation par des moyens moteurs. Selon ce mode de réalisation, on peut alors commander la vitesse de rotation des balourds 6 de telle façon à assurer un tassage optimum des produits. Avantageusement, tel qu'illustré sur le diagramme à la figure 3, on mesure 40, 70 cycliquement, pour chaque itération, l'énergie consommée par le générateur de vibrations 5 pour une fréquence de vibrations fixe, sur une période Pn de mesure déterminée, ladite période de mesure étant sensiblement supérieure à la période des vibrations. Selon un mode de réalisation, on procède par itérations successives et pour chaque itération: - on modifie 60 la fréquence des vibrations d'un incrément, positif ou négatif, - on mesure 70 l'énergie consommée par le générateur de vibrations sur une période Pn de mesures déterminées, - on compare 80 l'énergie mesurée Eb sur la période Pn de 20 mesure et l'énergie mesurée Ea sur la période Pn 1 de mesure précédente, et dans le cas d'une baisse d'énergie mesurée Ea > Eb, - on inverse 90 le signe de l'incrément. Dans le cas d'un dispositif à balourds, on peut modifier la fréquence des vibrations en modifiant la consigne du moteur d'excitation Spv d'un incrément Iv, notamment de valeur absolue fixe. La valeur de l'incrément Iv peut être ajustée expérimentalement entre 1 tour/min et 5 tours/min. La période de mesure Pn doit être significative en regard de la période de vibrations, notamment de la masse pressante et de la période d'excitation. Selon une variante, la période Pn de mesure est de l'ordre de 0,2 à 0,5 sec. L'incrément, notamment de fréquence ou de vitesse Iv, peut être variable, déterminé en corrélation avec la valeur absolue de la différence d'énergie consommée Eb Ea par le générateur de vibrations pour deux périodes Pn 1, Pn de mesures successives. Avantageusement, on peut effectuer la première mesure d'énergie 40 après l'établissement d'une fréquence de vibrations minimales déterminée, notamment d'une vitesse minimale de rotation des arbres à balourds. L'établissement d'une fréquence de vibrations minimale déterminée peut être obtenu au moyen d'une temporisation 30 permettant notamment l'établissement d'un régime moteur minimal. Par ailleurs, le générateur de vibrations 5 peut être commandé entre une fréquence de vibrations minimale et une fréquence de vibrations maximale, et notamment dans le cas d'un dispositif à balourds entre une vitesse limite inférieure et une vitesse limite supérieure de rotation des balourds. Dans le cas d'un générateur de vibrations 5 à balourds, ce dernier peut être équipé d'un moteur électrique commandé par un variateur de fréquences. Selon le procédé, on mesure l'énergie consommée par le générateur de vibrations 5 par intégration de la mesure de puissance instantanée fournie par le variateur de fréquences. L'invention concerne également un dispositif de compaction pour la mise en oeuvre du procédé de compaction. Le dispositif de compaction 1 présente au moins un moule 3 destiné à recevoir des produits 2 et un générateur de vibrations 5 apte à transmettre les vibrations aux produits. Selon l'invention, le dispositif présente des moyens de mesure de l'énergie consommée par le générateur de vibrations 5 ainsi qu'une unité logique de traitement pour la commande de la fréquence de vibrations dudit générateur de vibrations 5, l'unité logique de traitement comportant des moyens de lecture de l'énergie consommée mesurée. Selon une variante, le dispositif de compaction présente en 30 outre une forme pressante 4 apte à compresser les produits 2 contenus dans le moule 3. Le générateur de vibrations 5 peut être un générateur de vibrations à balourds 6 équipés de moyens moteurs. L'unité logique de traitement permet alors la commande de la vitesse des balourds. Naturellement, d'autres modes de réalisation, à la portée de 5 l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente, telle que définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé de compaction de produits (2), tels que notamment une pâte pour la formation d'anode, par l'intermédiaire d'un dispositif de compaction (1) présentant au moins un moule (3), destiné à recevoir les produits (2), et un générateur de vibrations (5) apte à transmettre les vibrations aux produits (2), procédé dans lequel on tasse les produits (2) contenus dans le moule (3) en les soumettant à des vibrations, caractérisé en ce qu'on détermine la fréquence des vibrations assurant un tassage optimum en fonction de l'énergie consommée par le générateur de vibrations (5) pendant une phase de vibrotassage. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on prévoit un dispositif de compaction équipé en outre d'une forme pressante (4) apte à compresser les produits (2) contenus dans le moule (3), et dans lequel on tasse les produits en les soumettant, en outre, à un effort de compression. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on détermine la fréquence des vibrations assurant un tassage optimum par itérations, et on mesure, pour chaque itération, l'énergie consommée par le générateur de vibrations (5) pendant une phase de vibrotassage et pour une fréquence de vibrations fixe. 4. Procédé selon la revendication 1 à 3, dans lequel on commande le générateur de vibrations (5) de telle façon que l'énergie consommée pendant une phase de vibrotassage soit maximale. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le générateur de vibrations (5) est muni de balourds (6) entraînés en rotation par des moyens moteurs, procédé dans lequel on commande la vitesse de rotation des balourds (6) de telle façon à assurer un tassage optimum des produits. 6. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on mesure (40, 70) cycliquement, pour chaque itération, l'énergie consommée par le générateur de vibrations (5) pour une fréquence de vibrations fixe, sur une période Pn de mesure déterminée, ladite période de mesure étant sensiblement supérieure à la période des vibrations. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on procède par itérations successives et pour chaque itération: - on modifie (60) la fréquence des vibrations d'un incrément, positif ou négatif, - on mesure (70) l'énergie consommée par le générateur de vibrations sur une période Pn de mesure déterminée, - on compare (80) l'énergie mesurée (Eb) sur la période Pn de mesure et l'énergie mesurée (Ea) sur la période Pn-1 de mesure précédente, et dans le cas d'une baisse d'énergie mesurée (Ea> Eb), - on inverse (90) le signe de l'incrément. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'incrément est variable, déterminé en corrélation avec la valeur absolue de la différence d'énergie consommée (Eb - Ea) par le générateur de vibrations pour deux périodes (Pn-1,Pn) de mesures successives. 9. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on effectue la première mesure d'énergie (40) après l'établissement d'une fréquence de vibrations minimale déterminée. 10. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le générateur de vibrations (5) est équipé d'un moteur électrique commandé par un variateur de fréquences, et dans lequel on mesure l'énergie consommée par le générateur de vibrations (5) par intégration de la mesure de puissance instantanée fourni par le variateur de fréquences. 11. Dispositif de compaction pour la mise en oeuvre du procédé de compaction selon la revendication 1, comprenant au moins un moule (3), destiné à recevoir des produits (2), et un générateur de vibrations (5) à balourds (6), équipé de moyens moteurs, ledit générateur étant apte à transmettre les vibrations aux produits (2), caractérisé en ce le dispositif présente des moyens de mesure de l'énergie consommée par le générateur de vibrations (5) ainsi qu'une unité logique de traitement pour la commande de la vitesse des balourds (6), l'unité logique de traitement comportant des moyens de lecture de l'énergie consommée mesurée.