CH650590A5 - Procede et dispositif de mesure du debit ou de la qualite granulometrique d'un materiau pulverulent. - Google Patents

Description

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REVENDICATIONS

1. Procédé de mesure du débit ou de la qualité granulométrique d'un produit pulvérulent ou granuleux s'écoulant d'un dispositif distributeur ou doseur (11), caractérisé par la mesure du courant s'écoulant d'une électrode isolée (13) placée dans la trajectoire (12) d'écoulement du produit et polarisée par une source de tension continue (15). la valeur du signal obtenu indiquant le débit ou la qualité granulométrique du produit.

2. Procédé de mesure de la qualité granulométrique d'un produit selon la revendication 1, caractérisé par l'analyse et/ou la comparaison des composantes continue et impulsionnelle du courant s'écoulant de l'électrode isolée, une ou plusieurs des composantes du signal obtenu pouvant être utilisées dans le but d'asservir individuellement le débit de plusieurs doseurs distribuant des granulométries différentes pour en faire un mélange.

3. Procédé de mesure de la qualité granulométrique moyenne d'un produit pulvérulent selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure du courant est effectuée avec un débit volumétrique ou massique constant du doseur, la finesse du produit, définie par son rapport surfacc/volumc ou surface/masse, étant proportionnelle au courant mesuré.

4. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé par la présence d'une électrode polarisée (13), placée dans la trajectoire d'écoulement libre (12) d'un produit pulvérulent ou granuleux et par un ou plusieurs circuits de détection et/ou de mesure des composantes continue et/ou impulsionnelle du courant électrique s'écoulant de l'électrode et fourni par un générateur de tension continue.

De nombreuses installations utilisent des doseurs volumétriques ou pondéraux chargés de distribuer des produits se présentant sous forme de poudre ou de granulés. Ces produits présentent toutefois la particularité fréquente d'obstruer les conduits chargés de les amener à l'endroit désiré. De plus, les dispositifs doseurs peuvent présenter des anomalies non signalées du débit. Il est donc souvent nécessaire de s'assurer que le produit s'écoule normalement, surtout lorsque le système fonctionne sans surveillance humaine permanente.

Le procédé et le dispositif selon l'invention proposent ainsi une solution qui consiste à mesurer l'écoulement du produit en introduisant sur son passage une électrode polarisée par une source de tension continue. Chaque particule du matériel sera donc chargée électriquement au passage avec une charge dQ proportionnelle à sa surface et au potentiel de l'électrode. Le courant I donne ainsi une information proportionnelle au débit, tout au moins dans la mesure où la granulométrie est relativement constante.

En outre, lorsque la granulométrie est assez grossière, les charges élémentaires prises à l'électrode par des grains successifs se traduisent par autant d'impulsions successives qui peuvent être détectées en tant qu'informations numériques, c'est-à-dire comptées. Dans le cas d'une poudre fine, seul un courant pseudo-continu est mesuré.

Dès lors, si l'on a un mélange de différentes granulométries, les rapports entre la fréquence des impulsions, leur amplitude et la valeur moyenne du courant débité permettra, par comparaison avec des résultats expérimentaux, de déterminer approximativement la composition granulométrique du produit. Cette nouvelle information pourra être utilisée soit pour elle-même, soit comme paramètre pour la correction de l'information de débit.

Le procédé selon l'invention est défini dans la revendication 1.

Un exemple simplifié de réalisation du dispositif selon l'invention est décrit à la figure unique.

D'un dispositif doseur symbolisé par l'entonnoir 11 et qui est électriquement connecté à la terre s'écoule un jet de produit 12. Ce jet frappe l'électrode de détection 13, représentée par commodité de dessin sous la forme d'une simple plaque, pour s'écouler dans le réceptacle 14. Une source de potentiel flottante 15 polarise l'électrode. Le courant fourni par cette source est amplifié par l'amplificateur de 5 courant 18, protégé par la résistance série 16 et les diodes de limitation 17.

A la sortie de cet amplificateur sont connectés

— un amplificateur-intégrateur avec filtre passe-bas à courant continu 19 dont la sortie peut être un instrument de mesure à

io courant continu 20,

— un amplificateur pour signaux alternatifs 22, couplé à son entrée par le condensateur de liaison 21 et suivi d'un redresseur 23 dans lequel peut être monté un instrument de mesure 24 à courant continu, et

15 — un amplificateur-trigger de Schmidt 25 suivi d'un compteur d'impulsions 26 qui peut être utilisé soit en fréquencemètre, soit en totalisateur.

Les courants à mesurer étant comme déjà mentionné extrêmement faibles, le circuit de mesure constitué de la source et de l'élec-20 trode sera protégé par un circuit de garde 27 selon le procédé usuel, cette garde étant connectée au pôle opposé de la source 15 par rapport à l'électrode. Tous les circuits ci-dessus sont des circuits connus, d'usage courant en électronique, et n'ont pas à être décrits de manière plus détaillée. Mentionnons toutefois que l'amplifica-25 teur 18 doit être un amplificateur d'instrumentation à très faible courant d'entrée, étant entendu que, lors de la mesure de très petits débits, l'intensité du courant peut n'être que de l'ordre de quelques picoampères.

S'agissant d'un dispositif qui a pour mission de surveiller auto-30 matiquement un processus, il est évident que les sorties des amplificateurs ne vont pas forcément être utilisées pour alimenter de simples indicateurs tels que figurés par les instruments 20 et 24 pour la compréhension. En réalité, les signaux issus de ces amplificateurs serviront d'information à destination de l'unité de commande et/ou 35 de surveillance du processus dont le doseur 11 fait partie et qui n'est pas représentée. Cette unité peut être un microprocesseur équipé d'une interface convertisseur analogique-digital. A l'instrument 20 correspond donc un signal proportionnel au débit du doseur. A l'instrument 24 correspond un signal redressé, proportionnel 40 par exemple à la valeur efficace, à la valeur de crête ou à la valeur moyenne de la composante alternative ou plus exactement impulsionnelle du signal issu de l'amplificateur 18. Ce dernier signal est fonction de la dimension des grains, c'est-à-dire proportionnel à la charge qu'ils reçoivent de l'électrode, cette charge étant fonction de 45 l'étendue de leur surface. La fréquence de ce signal est directement proportionnelle à la cadence de chute des grains. L'ensemble du circuit composé par l'amplificateur 22 et le pont redresseur 23 peut être assimilé à un voltmètre pour courant alternatif.

L'amplificateur-trigger 25 sert à la mise en forme des impulsions 50 destinées au compteur ou fréquencemètre 26. A chaque impulsion correspond un grain dont la charge minimale, donc la dimension minimale, est définie par le seuil de sensibilité du trigger 25. Dans le cas où le compteur d'impulsions 26 est utilisé en fréquencemètre, son information correspondra au débit du doseur, alors que, dans le cas 55 d'un comptage, il intégrera le nombre de grains distribués par le doseur pendant la période de comptage. Il est évident que le circuit trigger 25 peut être remplacé par plusieurs circuits de même nature présentant des seuils de sensibilité différents, permettant de distinguer différentes classes granulométriques.

60 Comme il a été relevé plus haut, l'information de débit fournie par le système est fonction de la granulométrie. Une poudre composée de grains plus fins donnera donc, pour un débit massique donné, un courant plus élevé que celui produit par des grains plus gros, la somme des charges de chaque grain étant proportionnelle à la 65 somme des surfaces extérieures de ceux-ci et non à la somme des masses.

Une possibilité de linéarisation du dispositif représenté selon figure consiste par exemple à corriger automatiquement le gain de

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l'amplificateur 19 en modifiant l'une ou l'autre de ses résistances de contre-réaction. Cet effet peut être obtenu par remplacement de la résistance liant l'entrée de cet amplificateur 19 à la sortie de l'amplificateur 18 par une résistance de type LDR connu sur laquelle agit la lumière produite par une lampe branchée par l'intermédiaire d'un 5 amplificateur approprié, non représenté, à la sortie de l'amplificateur 22 utilisé comme circuit en valeur de pointe.

Ainsi de gros grains produisant des impulsions de courant de plus grande amplitude augmenteront le gain de l'amplificateur 19, rendant le signal de sortie de ce dernier proportionnel non plus à la 10 surface des grains, mais à leur masse, celle-ci étant liée à la surface par la relation M = g-S3,2-k où M est la masse d'un grain, g sa masse spécifique, S la surface enveloppe et k un facteur de proportionnalité fonction de la forme et que, par approximation suffisante, on admettra comme constant pour un produit donné. 15

De manière plus générale, les composantes continue et impulsionnelle du signal issu de l'amplificateur 19 peuvent être traitées à volonté par des circuits en analysant le spectre. Selon la nature du produit, on en tire, comme décrit plus haut, des informations sur la quantité débitée et la grosseur des grains.

Dans le cas où la mesure concerne un mélange de granulométries différentes issues de plusieurs doseurs, l'information reçue permettra par analyse du signal la correction individuelle des doseurs, le système constituant alors un asservissement: le signal reçu du capteur est par exemple comparé à un signal de référence. Chaque composante est amenée à l'entrée de l'amplificateur correspondant à une granulométrie déterminée.

Le système d'asservissement peut être alors un système connu proportionnel-différentiel-intégral, l'actuateur étant le moteur du doseur ou un boisseau de réglage ou encore un vibreur.

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1 feuille dessin