Brevet FR2900083A1 — publié le 20071026

Appareil de traitement d'agent de lavage pour une machine de coupe à substance dure L'invention concerne un appareil de traitement d'agent de 15 lavage pour éliminer par filtration des matières solides d'un agent de lavage utilisé comme produit auxiliaire indispensable sur des machines de coupe à substance dure, telles que carotteuses diamantées, scies circulaires diamantées ou scies à câble diamantées, lors de l'érosion 20 abrasive de roche, béton, maçonnerie et matériaux similaires. Lors du travail d'érosion abrasive de roche, béton, maçonnerie ou matériaux similaires, les agents de lavage 25 servent à évacuer du point d'intervention les matières solides enlevées par un outil garni de substance dure. L'agent de lavage, de préférence de l'eau, à évacuer du point d'intervention élimine les matières solides présentes sous forme de particules. Pour pouvoir 30 réutiliser l'agent de lavage dans un circuit fermé d'agent de lavage ou le mettre à l'égout sans substances polluantes, il faut le débarrasser des matières solides qu'il renferme. Celles-ci étant constituées en forte 1 concentration par des débris de roche ainsi que par des grains de substance dure de la taille de grains de poussière (éclats de diamant, nitrure de bore cubique polycristallin [PCBN], corindon) détachés de la machine de coupe à substance dure, elles ont elles-mêmes une action hautement abrasive. De plus, en raison de son pH élevé dû à la basicité des débris de roche, l'agent de lavage provoque un entartrage important du circuit d'agent de lavage. Un appareil de traitement d'agent de lavage autonome de ce type, conçu pour des systèmes de carottage et comprenant un circuit d'agent de lavage non régulé qui peut être fermé par l'intermédiaire d'un outil à laver garni de substance dure et qui comporte un bac de décantation, une pompe à agent de lavage et un module filtrant disposés les uns derrière les autres en aval de l'outil par rapport à la direction d'écoulement est connu du document DE19810912. Selon le document WO0513175, sur le circuit d'agent de lavage d'une scie circulaire portative à pierre est implanté un débitmètre mécanique à lecture optique qui permet à l'utilisateur de surveiller et réguler plus facilement le circuit d'agent de lavage. Cependant, en présence d'agents de lavage hautement abrasifs et propices à l'entartrage, les débitmètres mécaniques présentent de forts risques de défaillances. Or, avec les machines de coupe à substance dure modernes et puissantes, la garantie d'une alimentation en agent de lavage constamment optimale et à faible tolérance revêt une grande importance puisqu'elle sert de paramètre de processus au calculateur de la machine pour contrôler et réguler celle-ci. À cet égard, le débit instantané dans le circuit d'agent de lavage constitue une grandeur physique essentielle. Selon le document JP10180750, l'appareil de traitement d'agent de lavage de scies à câble diamantées est piloté par un calculateur qui, pour réguler la température, commande, à travers une soupape à commande électronique, le débit du circuit secondaire à usage de refroidissement d'un échangeur thermique. Le débit du circuit d'agent de lavage n'est pas mesuré ni régulé. De plus, on connaît le principe théorique consistant à mesurer un débit selon la loi de Hagen-Poiseuille sur la base de la chute de pression par rapport à la résistance à l'écoulement dans un tube. Selon le document EP0565485, en application courante, le débit d'une vanne à diaphragme commandée implantée sur une canalisation est déterminé, à travers des mesures de pression effectuées de part et d'autre au moyen de sondes manométriques, uniquement par le calcul à l'aide de valeurs de résistance à l'écoulement préétalonnées et mémorisées. Cette solution générale est relativement coûteuse. L'invention a pour but de fournir un capteur électronique de débit robuste pour l'agent de lavage hautement abrasif dans un appareil de traitement d'agent de lavage pour une machine de coupe à substance dure, afin d'obtenir un circuit de contrôle et/ou de régulation assisté par ordinateur. L'invention a pour objet un appareil de traitement d'agent de lavage pour une machine de coupe à substance dure, comprenant un circuit d'agent de lavage qui peut être fermé au moins partiellement par l'intermédiaire d'un outil à laver garni de substance dure et qui comporte un bac de décantation et une pompe à agent de lavage disposés l'un derrière l'autre en aval de l'outil par rapport à la direction d'écoulement, appareil dans lequel est prévu un capteur qui est exploitable électroniquement par un moyen de calcul à algorithme d'application et qui est sensible à la pression d'agent de lavage régnant en aval de la pompe à agent de lavage par rapport à la direction d'écoulement. Le capteur exploitable électroniquement, sensible à la pression d'agent de lavage qui règne en aval de la pompe à agent de lavage, permet de calculer indirectement le débit à l'aide d'un moyen de calcul à algorithme d'application (par exemple avec des valeurs mesurées mémorisées sous forme de tableaux ou de fonctions et corrélées avec des valeurs de résistance à l'écoulement), lesquelles caractérisent la portion de circuit située en aval de la pompe à agent de lavage, c'est-à-dire sur le côté refoulement de celle-ci, jusqu'à l'outil. On exploite en particulier le fait que, dans les machines de coupe à substance dure, la pression ambiante connue (habituellement la pression atmosphérique) agit nécessairement sur l'agent de lavage libéré au niveau de l'outil et que, dans ce cas particulier, la différence de pression théoriquement nécessaire au calcul peut donc être déterminée de manière définie à partir d'une seule mesure de pression. Étant dépourvu de parties mécaniques mobiles, le capteur électronique de débit est suffisamment robuste pour être mise en oeuvre dans le secteur du bâtiment. On peut donc se dispenser d'un second capteur pour mesurer la pression d'agent de lavage à l'autre extrémité de la portion de circuit à l'origine de la résistance à l'écoulement, ce qui simplifie beaucoup la structure. Le moyen de calcul peut donc exécuter des algorithmes de contrôle classiques, c'est-à-dire exécuter un sous-programme de détection d'erreurs (par exemple, signal d'alarme ou mise hors circuit) lorsqu'une valeur limite de débit prédéfinie est sous-passée, et des algorithmes de régulation classiques, c'est-à-dire une régulation PID. De manière avantageuse, un module filtrant implanté sur le circuit d'agent de lavage est disposé en aval du capteur par rapport à la direction d'écoulement, de sorte que la variation de sa caractéristique de filtration, due par exemple à un éventuel colmatage, se traduit par une variation de la valeur de résistance à l'écoulement dans la portion de circuit mesurée et est donc contrôlable indirectement par le moyen de calcul. De manière avantageuse, le capteur est conformé en commutateur à valeur de seuil (par exemple en bouton-poussoir étanche aux liquides) sensible à la pression, à action discrète et est en contact, sur le côté refoulement de la pompe à agent de lavage, avec l'agent de lavage dont il transmet la pression, car cela est suffisant pour un système simple de contrôle et de régulation basé sur une valeur de seuil de débit discrète, de sorte que celui-ci peut être réalisé de manière à la fois robuste et économique. Selon une variante, le capteur peut avantageusement être conformé en capteur électronique de pression, plus avantageusement encore avec un coussin d'air en amont, à plage de mesure continue, de sorte qu'une opération d'application permanente réalisée par le moyen de calcul permet de déterminer une plage continue de valeurs de débit. L'opération d'application continue est réalisée par le moyen de calcul à l'aide de sous-programmes d'interpolation classiques entre plusieurs points d'appui d'application discrets mémorisés. Plus avantageusement encore, le capteur exploitable électroniquement ou un autre est rendu apte à mesurer indirectement la pression à l'aide d'une courbe débit-pression constamment monotone de la pompe à agent de lavage, en combinant cette pompe à agent de lavage avec un capteur d'écoulement exploitable électroniquement implanté sur le circuit de courant d'alimentation. Plus avantageusement encore, le capteur d'écoulement est conformé en résistance à faible valeur ohmique exploitable par un moyen de calcul, ce qui permet de supprimer le capteur à mesure directe de pression placé au contact de l'agent de lavage hautement abrasif. En étant conformé en résistance commandée implantée sur le circuit de courant d'alimentation, par exemple en MOSFET de puissance, le moyen de calcul peut plus avantageusement encore commander directement, par exemple couper, la pompe à agent de lavage de l'appareil de traitement d'agent de lavage. Ce moyen de calcul peut être aussi bien le moyen de calcul de l'appareil de traitement d'agent de lavage que celui de la machine de coupe à substance dure, l'un comme l'autre pouvant également avoir un effet de régulation simultané, par exemple en mode classique maître-esclave. Dans un appareil de traitement d'agent de lavage autonome doté de son propre moyen de calcul, le capteur d'écoulement est avantageusement implanté dans l'appareil de traitement d'agent de lavage proprement dit et connecté au moyen de calcul, ce qui crée un appareil de traitement d'agent de lavage autonome et apte au contrôle et à la régulation. Dans un système combinant traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure avec moyen de calcul intégré à la machine de coupe à substance dure, le capteur d'écoulement ou un autre peut avantageusement être disposé dans la machine de coupe à substance dure si la pompe à agent de lavage située dans l'appareil de traitement d'agent de lavage est alimentée à l'aide de ce capteur d'écoulement à travers une branche d'alimentation en courant, ce qui permet de donner à un système combinant appareil de traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure une capacité de contrôle et de régulation. Dans ce cas, le capteur exploitable électroniquement n'est obtenu que par intégration de l'appareil de traitement d'agent de lavage dans le système combinant appareil de traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure. L'invention sera exposée plus en détail en référence à un exemple de réalisation avantageux qui représente un système combinant appareil de traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure. Selon la figure, un système combinant appareil de traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure est constitué en utilisation normale d'un appareil autonome de traitement d'agent de lavage 1 et d'une machine autonome de coupe à substance dure 2 en forme de carotteuse à roche 3 munie d'un outil 4 conformé en couronne de carottage diamantée rotative, lavé par un liquide et garni de substance dure, ces composants étant reliés entre eux de manière appropriée au niveau d'une interface de liaison 5 par l'intermédiaire de raccords 6 (pour courants électriques, respectivement pour liquides). Un circuit d'agent de lavage fermé par l'intermédiaire de la machine de coupe à substance dure ainsi raccordée 2 et parcouru par un débit dV/dt comporte, disposés les uns derrière les autres en aval de l'outil 4 par rapport à la direction d'écoulement, une coiffe collectrice 7 ouverte à la pression atmosphérique p0, un bac de décantation 8, une pompe à agent de lavage 9 et un module filtrant 10, l'agent de lavage 11 constitué d'eau chargée de matières solides 12 étant acheminé entre la coiffe collectrice 7 et l'outil 4 dans des canalisations fermées 13 résistantes à la pression. Aussi bien dans l'appareil de traitement d'agent de lavage 1 que dans la machine de coupe à substance dure 2, un moyen de calcul 14, 14' en forme de micro-contrôleur pC muni d'une consigne d'application mémorisée spécifique au traitement de l'agent de lavage (valeur mesurée -> débit dV/dt) et d'un algorithme d'application est connecté à un capteur exploitable électroniquement 15, 15', lequel est sensible à la pression d'agent de lavage p régnant en aval de la pompe à agent de lavage 9 par rapport à la direction d'écoulement, c'est-à-dire côté refoulement. Le moyen de calcul 14, 14' comporte, dans chacun des cas, des algorithmes de contrôle classiques avec un sous-programme de détection d'erreurs par rapport à une valeur limite de débit et des algorithmes de calcul classiques d'une régulation PID sur un débit de consigne prédéfini. Le capteur 15 exploitable électroniquement par le moyen de calcul 14 disposé dans l'appareil de traitement d'agent de lavage 1 est conformé, pour une mesure directe de la pression, soit en commutateur à valeur de seuil, sensible à la pression, à action discrète, en forme de bouton-poussoir étanche aux liquides, soit en capteur électronique de pression et est relié par l'intermédiaire d'un coussin d'air en amont 16 à l'agent de lavage 11 sur le côté refoulement de la pompe à agent de lavage 9 dont il transmet la pression. Dans le moyen de calcul 14 de l'appareil de traitement d'agent de lavage 1 est mémorisée la consigne d'application associée, spécifique au traitement de l'agent de lavage (pression p -> débit dV/dt). De plus, l'utilisation de la courbe débit-pression constamment monotone 17 de la pompe à agent de lavage 9 crée un capteur exploitable électroniquement 15' à mesure de pression indirecte en liaison avec un capteur d'écoulement 20 en forme de résistance commandée implanté sur le circuit de courant d'alimentation 18 de la pompe à agent de lavage 9 et exploitable électroniquement par le moyen de calcul 14 de l'appareil de traitement d'agent de lavage 1. Cette courbe débit-pression 17 est prise en compte dans la consigne d'application associée, spécifique au traitement de l'agent de lavage, (courant I -> débit dV/dt) du moyen de calcul 14. Dans le système combinant appareil de traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure, l'appareil de traitement d'agent de lavage 1 est relié au réseau d'alimentation en courant 19 par l'intermédiaire de la machine de coupe à substance dure 2. De ce fait, le capteur d'écoulement 20' en forme de résistance commandée exploitable électroniquement par le moyen de calcul 14' de la machine de coupe à substance dure 2 forme également, avec la courbe débit-pression constamment monotone 17 de la pompe à agent de lavage 9, un capteur 15' à mesure de pression indirecte exploitable électroniquement par le moyen de calcul 14', la consigne d'application associée spécifique au traitement de l'agent de lavage (courant I -> débit dV/dt) étant mémorisée dans le moyen de calcul 14' de la machine de coupe à substance dure 2. REVENDICATIONS 1. Appareil de traitement d'agent de lavage pour une machine de coupe à substance dure (2), comprenant un circuit d'agent de lavage qui peut être fermé au moins partiellement par l'intermédiaire d'un outil à laver (4) garni de substance dure et qui comporte un bac de décantation (8) et une pompe à agent de lavage (9) disposés l'un derrière l'autre en aval de l'outil (4) par rapport à la direction d'écoulement, caractérisé en ce qu'il est prévu un capteur (15, 15') qui est exploitable électroniquement par un moyen de calcul (14, 14') à algorithme d'application et qui est sensible à la pression d'agent de lavage (p) régnant en aval de la pompe à agent de lavage (9) par rapport à la direction d'écoulement. 2. Appareil de traitement d'agent de lavage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un module filtrant (10) implanté sur le circuit d'agent de lavage est disposé en aval du capteur exploitable électroniquement (15, 15') par rapport à la direction d'écoulement. 3. Appareil de traitement d'agent de lavage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur exploitable électroniquement (15) est conformé en commutateur à valeur de seuil, sensible à la pression, à action discrète et est en contact, sur le côté refoulement de la pompe à agent de lavage (9), avec l'agent de lavage (11) dont il transmet la pression. 4. Appareil de traitement d'agent de lavage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur exploitable électroniquement (15) est conformé en capteurélectronique de pression à plage de mesure continue et est en contact, sur le côté refoulement de la pompe à agent de lavage (9), avec l'agent de lavage (11) dont il transmet la pression. 5. Appareil de traitement d'agent de lavage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur exploitable électroniquement (15') est rendu apte à mesurer la pression en continu par la combinaison de la pompe à agent de lavage (9) à courbe débit-pression constamment monotone (17) avec un capteur d'écoulement exploitable électroniquement (20, 20') implanté sur le circuit de courant d'alimentation (18) de la pompe à agent de lavage (9). 6. Appareil de traitement d'agent de lavage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur d'écoulement exploitable électroniquement (20) est connecté au moyen de calcul intégré (14). 7. Appareil de traitement d'agent de lavage selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans un système combinant traitement de l'agent de lavage et machine de coupe à substance dure avec moyen de calcul (14') intégré à la machine de coupe à substance dure (2), le capteur d'écoulement exploitable électroniquement (20') est disposé dans la machine de coupe à substance dure (2) et la pompe à agent de lavage (9) est alimentée à l'aide de ce capteur d'écoulement exploitable électroniquement (20') à travers une branche d'alimentation en courant (18).