Brevet FR3083533A1 — publié le 20200110

DISPOSITIF ET PROCEDE DE DETECTION DE LA RUPTURE OU DE L'ARRACHEMENT D'UN CABLE METALLIQUE D'UNE BANDE TRANSPORTEUSE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif et un procédé de détection de la rupture d'un câble métallique d'une bande transporteuse. ETAT DE LA TECHNIQUE Les convoyeurs à bande sont très utilisés pour le transport de matériaux. De tels convoyeurs comprennent une bande transporteuse comprenant une carcasse métallique incluant des câbles agencés sur toute la longueur de la bande pour la rigidifier et des stations de rouleaux qui s'étendent le long du convoyeur pour soutenir la bande, lui donner une forme d'auge et lui communiquer facilement un mouvement de translation. Ces convoyeurs, agencés en cascade, contiennent des points d'intercession appelés stations de machines qui relient la tête d'un convoyeur et la queue du convoyeur subséquent, chacune équipée de ses éléments de commande (moteur, coupleur, réducteur et tambour) qui permettent l'entraînement de la bande. Cependant, l'exploitation de ces convoyeurs implique des coûts élevés en termes d'investissement et de maintenance. Les temps d'arrêt imputables à un endommagement de la bande transporteuse sont longs et perturbent le processus de la production et doivent donc être minimisés. Il existe différentes causes d'arrêt du convoyeur. Parmi ces causes, on peut citer rupture d'un câble métallique faisant partie de la carcasse de la bande transporteuse, le détachement d'une bandelette utilisée pour réparer la bande ou la présence d'un corps 25 étranger. La rupture ou l'arrachement d'un câble métallique est un incident particulièrement gênant car il risque, s'il n'est pas détecté suffisamment tôt, d'entraîner la déchirure d'un coupon de plusieurs centaines de mètres de long et d'imposer par conséquent une intervention nécessitant d'immobiliser le convoyeur pendant une longue durée. 30 Il est donc souhaitable de pouvoir détecter une telle rupture le plus tôt possible afin de pouvoir réparer l'anomalie avant que la bande ne subisse des dommages trop importants. Une autre problématique est de n'arrêter le convoyeur que lorsque cela est réellement nécessaire. 35 EXPOSE DE L'INVENTION Un but de l'invention est de remédier aux problèmes précités en concevant un dispositif qui permette de détecter la rupture ou l'arrachement d'un câble métallique d'une bande transporteuse et éventuellement d'arrêter le convoyeur automatiquement. Ce 2 dispositif doit être sélectif en ce qui concerne la cause d'endommagement de la bande transporteuse, et ne pas détecter d'autre cause d'endommagement telle que le détachement d'une bandelette de réparation. A cet effet, l'invention propose un dispositif de détection de la rupture ou de 5 l'arrachement d'un câble métallique d'une bande transporteuse, comprenant : - une source de tension électrique, - deux électrodes distantes l'une de l'autre, adaptées pour être agencées sous la bande transporteuse, transversalement à ladite bande, et connectées à la source de tension électrique de sorte à former un circuit électrique ouvert, 10 - un relais adapté pour être activé lors de la fermeture du circuit par une portion d'un câble métallique rompu ou arraché s'étendant sous la bande, - un système d'alerte couplé audit relais, configuré pour émettre un signal indicatif d'une rupture ou d'un arrachement de câble et/ou pour stopper automatiquement la bande transporteuse. 15 Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend trois électrodes distantes les unes des autres, agencées selon un triangle dans un plan perpendiculaire auxdites électrodes, connectées à la source de tension électrique de sorte à former deux circuits électriques ouverts. Selon un mode de réalisation, le système d'alerte comprend une lampe de 20 signalisation configurée pour s'allumer lorsque le relais est activé. De manière complémentaire ou alternative, le système d'alerte peut également comprendre un émetteur sonore configuré pour émettre un signal sonore lorsque le relais est activé. Selon un mode de réalisation, le relais est adapté pour être connecté à un système de contrôle déporté, de sorte à envoyer audit système de contrôle un signal d'arrêt de ladite bande lorsque le relais est activé. De préférence, la distance entre les électrodes est inférieure au diamètre du câble métallique. Par exemple, la distance entre les électrodes est inférieure ou égale à 10 mm. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend deux supports latéraux électriquement isolants pour maintenir une extrémité respective de chaque électrode, et un support central électriquement isolant pour maintenir un écartement entre les électrodes. Selon un mode de réalisation, la source de tension est configurée pour délivrer une tension continue de 24 V. L'invention concerne également un convoyeur intégrant un tel dispositif de détection. Ledit convoyeur comprend : - une bande transporteuse comprenant une carcasse incluant des câbles métalliques, et 3 - un dispositif de détection de la rupture ou de l'arrachement de l'un desdits câbles métalliques tel que décrit ci-dessus, dans lequel les électrodes sont agencées sous la bande transporteuse, transversalement à ladite bande. Selon un mode de réalisation, la distance entre la bande transporteuse et les 5 électrodes est comprise entre 50 et 100 mm. Selon un mode de réalisation, les électrodes présentent une forme générale de V. Selon un mode de réalisation, le convoyeur comprend un système de contrôle déporté connecté au relais, de sorte que l'activation du relais déclenche un ordre d'arrêt du convoyeur par le système de contrôle. 10 Un autre objet de l'invention concerne un procédé de détection de la rupture ou d'un arrachement d'un câble métallique d'une bande transporteuse d'un convoyeur, comprenant : - la mise en place d'un dispositif de détection tel que décrit précédemment sur le convoyeur, 15 - l'alimentation de la source de tension électrique, - la fermeture du circuit électrique par une portion de câble rompu ou arraché entrant en contact avec deux électrodes, - le déclenchement d'un signal d'alerte et/ou d'un ordre d'arrêt de la bande transporteuse. 20 DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un convoyeur à bande comprenant un dispositif 25 de détection de la rupture d'un câble selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté du convoyeur de la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma électrique du dispositif de détection de la rupture d'un câble ; - la figure 4 est une vue de face du dispositif de détection selon un mode de 30 réalisation de l'invention ; - les figures 5 à 7 sont des vues de différents composants structurels du dispositif de la figure 4. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION 35 La figure 1 est une vue de face d'un convoyeur à bande comprenant un dispositif de détection selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de côté dudit convoyeur. Le convoyeur 1 comprend une bande transporteuse sous forme d'une courroie, avec un brin supérieur 20 destiné à recevoir un chargement de matériau 3 à transporter, par 4 exemple un minerai, entre une zone de chargement et une zone de déchargement ou de transfert sur une autre bande transporteuse, et un brin inférieur 21 qui retourne vers la zone de chargement après le déchargement ou le transfert du matériau. La bande transporteuse se compose d'une carcasse métallique formée de câbles 5 métalliques dans le sens de la chaîne, c'est-à-dire s'étendant dans une direction longitudinale de la bande. Lesdits câbles sont typiquement en acier et présentent un diamètre de l'ordre de 5 à 15 mm. Le convoyeur comprend une station de machines au niveau de la tête, située au niveau de la zone de chargement, et une station de queue, située au niveau de la zone de 10 déchargement de la bande, équipée d'un groupe de commande qui permet l'entrainement de la bande en translation. Les deux brins 20, 21 s'étendent dans un plan sensiblement horizontal. Par « sensiblement horizontal », on entend une direction dans un plan horizontal ou incliné d'au plus 10° par rapport à un plan horizontal. Le convoyeur comprend des rouleaux agencés transversalement qui soutiennent 15 chaque brin de la bande et favorisent son mouvement de translation. Le convoyeur est connu en lui-même et ne sera donc pas décrit en détail dans le présent texte. Dans chaque station, une première série de stations de rouleaux est agencée sous le brin supérieur de la bande, et une seconde série de stations de rouleaux est agencée sous le brin inférieur de la bande, les deux séries de rouleaux tournant dans des sens 20 opposés. La station supérieure comprend par exemple un rouleau central R201 sensiblement horizontal qui supporte le fond de la bande transporteuse et deux rouleaux latéraux R202, R203 inclinés de part et d'autre du rouleau central, qui supportent les côtés de la bande formant ainsi l'auge qui permet de contenir une capacité de chargement prescrite. La station de rouleaux inférieure comprend deux rouleaux R211, R212 inclinés 25 vers le bas en formant un V pour assurer le centrage de la bande. Le dispositif de détection comprend au moins deux électrodes 40, 41 fixées sur un support 5 du convoyeur, de sorte à s'étendre sous un brin de la bande (le brin inférieur dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2), transversalement à celle-ci et à distance de celle-ci. La distance entre les électrodes et le brin de la bande est de l'ordre 30 de 50 mm à 100 mm pour garantir une détection précoce d'un arrachement d'un câble. Chaque électrode est en un matériau électriquement conducteur, par exemple du cuivre. Chaque électrode présente une forme allongée, par exemple de section ronde. Le diamètre des électrodes est typiquement de l'ordre de quelques millimètres, par exemple (de 3 à 5 mm). 35 Les électrodes 40, 41 sont agencées à distance l'une de l'autre sous le brin inférieur de la bande, dans un plan sensiblement vertical. Par « sensiblement vertical » on entend un plan vertical ou incliné d'au plus 30° par rapport à un plan vertical. Les électrodes sont avantageusement parallèles l'une par rapport à l'autre, de sorte à maintenir une distance constante entre elles. 5 La distance entre les électrodes est choisie suffisamment grande pour assurer une isolation électrique de l'une par rapport à l'autre, notamment une absence de contact entre lesdites électrodes. La distance entre les électrodes est par ailleurs choisie inférieure au diamètre d'un câble métallique dont une éventuelle rupture doit être 5 détectée. Ainsi, ledit câble ne peut pas s'insérer entre les électrodes. Chaque électrode est reliée à une borne d'une source de tension électrique (non représentée sur les figures 1 et 2). Tant que les câbles métalliques formant la carcasse de la bande transporteuse sont en bon état, le circuit électrique formé de la source de tension et des électrodes est 10 ouvert. Lorsqu'un câble métallique se rompt ou est arraché de la bande transporteuse, une extrémité de câble se libère de la bande et pend vers le bas. Lors de l'avancement de la bande, ladite extrémité de câble entre en contact avec les deux électrodes et ferme le circuit électrique susmentionné. 15 La fermeture du circuit électrique active un relais qui déclenche un système d'alerte. Ledit système d'alerte peut comprendre une lampe de signalisation, qui s'allume lorsque le circuit électrique est fermé. De manière alternative ou complémentaire, le système d'alerte peut comprendre un émetteur sonore, configuré pour émettre un signal sonore lorsque le circuit électrique est 20 fermé. L'un et/ou l'autre de ces composants permet d'alerter un opérateur situé à proximité de la bande transporteuse. Ledit opérateur peut alors arrêter rapidement la bande et évaluer la dégradation de la bande. Par ailleurs, le relais peut être relié à un système de contrôle déporté, par rapport un 25 automate programmable industriel. Dans ce cas, l'activation du relais génère l'envoi d'un signal d'arrêt de la bande transporteuse au système de contrôle déporté, qui déclenche automatiquement l'arrêt de la bande transporteuse. Ainsi, même en l'absence d'opérateur susceptible d'intervenir directement sur la bande, celle-ci peut être arrêtée avant que des dommages conséquents ne soient causés par la rupture ou l'arrachement du câble. 30 Bien sûr, aucune détection n'intervient lorsqu'un élément non métallique entre en contact avec les électrodes puisqu'un tel élément ne permet pas de fermer le circuit électrique. Ainsi, l'arrêt de la bande transporteuse ne se produit que lorsqu'un câble métallique entre en contact avec les deux électrodes, ce qui permet d'éviter des arrêts inutiles. 35 La figure 3 est un schéma électrique du dispositif de détection selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif comprend une source 6 de tension continue, par exemple 24V. Ladite source est alimentée par l'intermédiaire d'un transformateur 6 à une source de tension alternative, par exemple 220V. 6 Chaque borne de la source de tension est connectée électriquement à l'une des électrodes 40, 41. Les électrodes étant distantes l'une de l'autre, elles sont isolées électriquement l'une de l'autre et le circuit électrique est ouvert entre lesdites électrodes. Un relais à tension d'alimentation continue 24V est agencé dans le circuit électrique. 5 Le relais comprend un contact KA en position normalement ouverte. Le relais est connecté à un système d'alerte comprenant, dans le mode de réalisation illustré, une lampe 7 et un diffuseur sonore 8. Le relais est également connecté à un automate programmable industriel déporté (noté API). 10 Lorsque le circuit électrique est fermé du fait d'un contact d'un câble métallique rompu ou arraché avec les deux électrodes, le relais est activé, ce qui a pour effet de fermer le contact KA du relais. La fermeture de ce contact a pour effet d'allumer la lampe 7 et d'actionner l'émetteur sonore 8. L'arrachement ou la rupture du câble métallique est donc identifié à la fois par 15 une alerte lumineuse et par une alerte sonore. Par ailleurs, la fermeture du contact KA a pour effet de fermer un contact KA1 relié à un bouton poussoir 9 et un contact KA2 agencé entre le relais et l'automate programmable industriel. Le bouton poussoir 9 est destiné à être actionné par un opérateur pour effacer 20 l'activation du relais, une fois que la bande a été réparée. Naturellement, le circuit électrique peut comprendre d'autres composants connus en eux-mêmes, tels qu'un boîtier à bornes, un ou des câbles d'alimentation, etc. L'homme du métier est à même de construire le circuit à partir de tels composants. Par ailleurs, le circuit peut être simplifié, par exemple en supprimant la lampe et/ou 25 l'émetteur sonore (la connexion à l'automate programmable industriel déporté étant conservée) ou en ne connectant pas le relais à l'automate programmable industriel mais en conservant un système d'alerte local sous la forme de la lampe et/ou de l'émetteur sonore. Selon un mode de réalisation, le dispositif de détection comprend trois électrodes 30 agencées en triangle, vues dans un plan perpendiculaire auxdites électrodes. Plus précisément, une électrode supérieure est agencée au sommet d'un triangle isocèle, et deux électrodes inférieures sont agencées dans un plan sensiblement horizontal sous l'électrode supérieure, de part et d'autre de celle-ci par rapport à la verticale, aux deux autres sommets du triangle isocèle. Ainsi, la distance entre l'électrode 35 supérieure et chacune des électrodes inférieures est constante. Comme mentionné plus haut, cette distance est choisie suffisamment grande pour assurer une isolation électrique de l'une par rapport à l'autre, notamment une absence de contact entre lesdites électrodes. Cette distance est par ailleurs choisie inférieure au diamètre d'un câble 7 métallique dont une éventuelle rupture doit être détectée. Ainsi, ledit câble ne peut pas s'insérer entre l'électrode supérieure et l'une des électrodes inférieures. Par ailleurs, la distance entre les électrodes inférieures est choisie suffisamment grande pour assurer une isolation électrique de l'une par rapport à l'autre, notamment une 5 absence de contact entre lesdites électrodes. Les électrodes sont reliées à la source de tension continue de sorte à former deux circuits électriques ouverts chacun entre l'électrode supérieure et une électrode inférieure respective. Un avantage de ce mode de réalisation à trois électrodes est qu'il permet de 10 détecter une rupture ou un arrachement d'un câble dans les deux sens de circulation de la bande transporteuse. En effet, selon le sens de circulation de la bande, une extrémité de câble rompu ou arraché viendra en contact préférentiellement avec l'une ou l'autre des deux paires d'électrodes constituées de l'électrode supérieure et d'une électrode inférieure respective. 15 Les figures 4 à 7 illustrent une forme d'exécution particulière du dispositif de détection avec ces trois électrodes. La figure 4 est une vue de face du dispositif. Les deux électrodes inférieures 41, 42 étant parallèles l'une par rapport à l'autre, seule l'une des deux est visible sur cette vue. Les électrodes sont parallèles les unes aux autres, de sorte que la distance entre 20 l'électrode supérieure 40 et chacune des électrodes inférieures 41, 42 est constante. Les électrodes sont avantageusement agencées pour se conformer à la loge de la bande, et présentent donc une forme de V orientée vers le bas, avec une pente sensiblement identique à celle des rouleaux de la station inférieure. En leur centre (correspondant ici à la pointe du V), l'écartement entre les électrodes 25 est maintenu par une pièce de liaison en un matériau électriquement isolant, par exemple une matière plastique. Un mode de réalisation de ladite pièce de liaison est représenté sur la figure 5. Ladite pièce de liaison 10 présente une forme de plaque triangulaire de quelques millimètres d'épaisseur et est percée de trois trous 100, 101, 102 agencés en triangle, 30 chacun adapté pour recevoir une électrode (respectivement 40, 41, 42). Le diamètre des trous est légèrement supérieur au diamètre des électrodes pour permettre le coulissement de ladite pièce de liaison le long des électrodes jusqu'à leur centre. A chaque extrémité, les électrodes sont maintenues par une pièce support en un matériau électriquement isolant, par exemple une matière plastique. 35 Un mode de réalisation de ladite pièce support est représenté sur la figure 6. Ladite pièce support 11 est percée de trois trous 110, 111, 112 agencés en triangle, chacun adapté pour recevoir une électrode. Le diamètre et l'agencement desdits trous est identique à celui de la pièce de liaison. La pièce support est également percée de deux 8 orifices 113, 114 pour sa fixation (par exemple par des vis) sur une pièce d'ancrage respective illustrée sur la figure 7. Ladite pièce d'ancrage 12 est également en un matériau électriquement isolant, par exemple une matière plastique, et est destinée à être accrochée à un support du 5 convoyeur, par exemple à un montant métallique vertical 5 du convoyeur. A cet effet, la pièce d'ancrage est percée de deux orifices 120, 121 de fixation au travers desquels peuvent passer des vis de fixation. Naturellement, l'homme du métier est à même de concevoir la forme et les dimensions des pièces d'ancrage et des pièces support en fonction des contraintes 10 mécaniques à considérer, notamment liées à la longueur et à la masse des électrodes. De manière avantageuse, chacune des stations de tête et de queue est équipée d'un tel dispositif de détection, sous le brin inférieur pour surveiller la face porteuse de la bande et/ou sous le brin supérieur de la bande pour surveiller la face rouleuse. Ainsi, il est possible de détecter plus rapidement une rupture ou un arrachement d'un REVENDICATIONS1. Dispositif de détection de la rupture ou de l'arrachement d'un câble métallique d'une bande transporteuse, comprenant : - une source de tension électrique, - deux électrodes (40, 41) distantes l'une de l'autre, adaptées pour être agencées sous la bande transporteuse, transversalement à ladite bande, et connectées à la source de tension électrique de sorte à former un circuit électrique ouvert, - un relais adapté pour être activé lors de la fermeture du circuit par une portion d'un câble métallique rompu ou arraché s'étendant sous la bande, - un système d'alerte couplé audit relais, configuré pour émettre un signal indicatif d'une rupture ou d'un arrachement de câble et/ou pour stopper automatiquement la bande transporteuse. 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant trois électrodes (40, 41, 42) distantes les unes des autres, agencées selon un triangle dans un plan perpendiculaire auxdites électrodes, connectées à la source de tension électrique de sorte à former deux circuits électriques ouverts. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le système d'alerte comprend une lampe de signalisation (7) configurée pour s'allumer lorsque le relais est activé. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le système d'alerte comprend un émetteur sonore (8) configure pour émettre un signal sonore lorsque le relais est activé. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le relais est adapté pour être connecté à un système de contrôle déporté, de sorte à envoyer audit système de contrôle un signal d'arrêt de ladite bande lorsque le relais est activé. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la distance entre les électrodes est inférieure au diamètre du câble métallique. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la distance entre les électrodes est inférieure ou égale à 10 mm. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant deux supports latéraux (11) électriquement isolants pour maintenir une extrémité respective de chaque 10 électrode, et un support central (10) électriquement isolant pour maintenir un écartement entre les électrodes. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la source de 5 tension est configurée pour délivrer une tension continue de 24 V. 10. Convoyeur (1) comprenant : - une bande transporteuse comprenant une carcasse incluant des câbles métalliques, et 10 - un dispositif de détection de la rupture ou de l'arrachement de l'un desdits câbles métalliques selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les électrodes sont agencées sous la bande transporteuse, transversalement à ladite bande. 11. Convoyeur selon la revendication 10, dans lequel la distance entre la bande 15 transporteuse et les électrodes est comprise entre 50 et 100 mm. 12. Convoyeur selon l'une des revendications 10 ou 11, dans lequel les électrodes présentent une forme générale de V. 20 13. Convoyeur selon l'une des revendications 10 à 12, comprenant un système de contrôle déporté connecté au relais, de sorte que l'activation du relais déclenche un ordre d'arrêt du convoyeur par le système de contrôle. 14. Procédé de détection de la rupture ou d'un arrachement d'un câble métallique 25 d'une bande transporteuse d'un convoyeur, comprenant : - la mise en place d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 sur le convoyeur, - l'alimentation de la source de tension électrique, - la fermeture du circuit électrique par une portion de câble rompu ou arraché 30 entrant en contact avec deux électrodes, - le déclenchement d'un signal d'alerte et/ou d'un ordre d'arrêt de la bande transporteuse.