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CONVOYEUR A AIR DONT LE FLUX D'AIR DE TRANSPORT EST
REGULE AUTOMATIQUEMENT
La présente invention concerne le domaine du transport pneumatique
d'articles, sous l'action de jets d'air. Elle a pour objet un convoyeur d'air
dont le ftux d'air de transport des articles est régulé automatiquement.
L'invention trouve plus particulièrement, mais non exclusivement, son
application au convoyage pneumatique d'articles légers, du type
récipients en plastique (PET, PVC...? qui sont suspendus au cours de leur
transport sur un rail de guidage, et qui sont transférés le long de ce rail
de guidage sous l'action de jets d'air.
il est connu depuis de nombreuses années de transporter des
articles légers, au moyen de convoyeurs à air mettant en oeuvre une
pluralité de jets d'air de transport dirigés sur les articles en sorte de les
faire avancer dans une direction de transport donnée. D'une manière
générale, ces convoyeurs à air sont formés d'un ou plusieurs tronçons
aérauliques successifs , chaque tronçon aéraulique comportant un ou
plusieurs caissons de soufflage successifs qui sont prévus pour être
alimentés en air sous pression par au moins un ventilateur. Chaque
caisson de soufflage comporte une pluralité de fentes et/ou orifices de
soufflage, qui sont judicieusement réparties le long du trajet des articles,
et qui permettent un échappement de l'air sous pression sous la forme
d'une pluralité de jets d'air de transport qui sont dirigés sur les articles.
Dans un premier type connu de convoyeur à air, les articles sont
transportés en étant suspendus et guidés sur un rail de guidage. Ce type
de convoyeur est particulièrement bien adapté au transfert en ligne de
récipients en plastique pourvus d'une collerette formant protubérance, et
notamment de bouteilles ou préformes en plastique (PET, PVC, etc...?.
Le brevet US-A-4,284,370 décrit un exemple de ce premier type
de convoyeur à air dans lequel les fentes de soufflage des caissons de
soufflage sont disposées au-dessus du rail de guidage des articles ce qui
permet de propulser les articles en soufflant au-dessus de leur collerette.
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Le brevet US-A-5,161,919 décrit un autre exemple de ce premier type
de convoyeur à air dans lequel les fentes de soufflage des caissons de
soufflage sont disposées au-dessous du rail de guidage, ce qui permet de
propulser les articles en soufflant sous leur collerette. II est égaiement
possible de concevoir des convoyeurs à air combinant à la fois des jets
d'air de transport générés au niveau ou au-dessus du rail de guidage des
articles, et des jets de transport générés au-dessous du rail de guidage
des articles.
Dans un deuxième type connu de convoyeurs à air, les articles ne
sont pas suspendus, mais sont transportés à la surface d'un tablier de
transport. Ce tablier peut être constitué par la paroi supérieure des
caissons de soufflage, laquelle paroi est dans ce cas pourvue de fentes
et/ou orifices de soufflage pour la création des jets d'air de transport.
Egalement, des jets d'air de transport latéraux dirigés sur fes articles et
créés au-dessus du tablier de transport peuvent être mis en oeuvre. Ce
type de convoyeur à air est par exemple utilisé pour 1e transport d'articles
ne comportant pas de collerette pour leur suspension, et par exemple de
canettes, paquets divers, etc...
En pratique, lorsque les convoyeurs à air précités sont installés
suc un site industriel, il arrive fréquemment qu'ils soient soumis à des '
variations de températures importantes au cours d'une journée. En
particulier, dans certaines zones géographiques, les écarts de
températures diurnes et nocturnes peuvent être très importants.
Egalement au cours de la journée on constate des écarts de température
importants entre le matin et le soir. Ces écarts de températures sont en
outre accentués lorsque les convoyeurs â air sont installés en hauteur
dans des locaux industriels mal isolés et non climatisés. En pratique, on
constate que la température environnante d'un convoyeur à air atteint
dans de nombreux cas 40°C, et peut dans certains cas dépasser cette
valeur et atteindre jusqu'à 60°C en cours de journée, et que cette
température peut à l'inverse chuter aux environs de 20°C.
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Ces écarts de température importants perturbent le bon
convoyage des articles. En particulier, lorsque la température augmente
de manière trop importante, on constate une perte de vitesse sensible
des articles transportés, aboutissant à une dégradation du rendement du
convoyeur, pouvant aller dans certains cas jusqu'à un arrêt du
convoyeur.
Jusqu'à ce jour, on a considéré Que cette dégradation de la
convoyabilité des articles sous l'effet des variations importantes de
température était due principalement à une variation importante, sous
l'effet de la température, des coefficients de frottement entre les articles
et leur support (rail de guidage ou tablier de transport). En particulier,
s'agissant d'un article en plastique, on considérait jusqu'à ce jour que les
températures élevées contribuaient à rendre les articles plastiques
"collants", et par là-même augmentaient de manière sensible les forces
de frottement entre les articles et leur support. Sachant qu'il n'est pas
envisageable de modifier la structure des articles transportés pour les
rendre insensibles aux écarts de température, il n'a à ce jour été proposé
aucune solution technique satisfaisante permettant de pallier ce problème
technique. La seule solution éventuellement envisagée serait d'agir sur
la cause de la dégradation de la convoyabilité des convoyeurs, c'est-à-
dire de maintenir la température ambiante des convoyeurs à air à un
niveau sensiblement constant, par exemple en climatisant le local
industriel dans lequel est installé le convoyeur à air. Cependant cette
solution est d'une part extrëmement coûteuse, et d'autre part n'est pas
réellement envisageable en pratique lorsque les convoyeurs à air sont
installés en hauteur à plus de deux mètres du sol.
L'iwention a pour but de proposer un convoyeur à air, qui
contrairement aux convoyeurs à air connus à ce jour, n'est pas ou
quasiment pas affecté par les variations de température de son air
environnant.
La solution de l'invention repose sur la mise en oeuvre d'une
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régulation automatique du flux d'air de transport des articles, en sorte de
maintenir à un niveau sensiblement constant le débit d'air de transport,
ce qui permet d'obtenir un convoyeur qui s'adapte automatiquement et
en temps réel aux conditions de température de son air environnant.
L'invention a ainsi pour objet un convoyeur à air qui de manière
connue comporte un ou plusieurs tronçons de convoyage successifs,
chaque tronçon de convoyage comportant un ou plusieurs caissons de
soufflage qui sont prévus pour être alimentés en air sous pression, et qui
comportent une pluralité d'orifices d'échappement d'air pour la création
de jets d'air de transport dirigés sur les articles en sorte de ies faire
avancer.
De manière caractéristique selon l'invention, ie convoyeur à air
comporte , pour chaque tronçon de convoyage
- des moyens de mesure de la pression à l'intérieur du caisson ou des
caissons de soufflage, ou des moyens de mesure de la vitesse ou du
débit d'air à l'intérieur du ou des caissons de soufflage ou à l'extérieur
du ou des caissons de soufflage, au voisinage des jets d'air de transport,
lesquels moyens de mesure délivrent un ou plusieurs signaux de contrôle,
- et des moyens de régulation automatique de la grandeur mesurée, en
fonction d'une ou plusieurs consignes prédéterminées et du ou des
signaux de contrôle délivrés par les moyens de mesure, lesquels moyens
de régulation sont conçus pour agir sur le débit d'air entrant dans le ou
les caissons de soufflage du tronçon de convoyage.
C'est le mérite de l'invention d'avoir tout d'abord mis en évidence
que le facteur prépondérant affectant la convoyabilité des articles sous
l'influence des écarts de température n'était pas principalement la
modification du coefficient de frottement entre les articles et leur
support, mais était lié principalement à une modification sensible de la
masse volumique de l'air à l'intérieur des caissons de soufflage en cas
de variation de ia température. On pouvait certes, en raisonnant à
posteriori considérer que les écarts de températures influaient sur la
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masse volumique de l'air à l'intérieur du caisson de soufflage et par là-
même sur la vitesse ou le débit d'air entrant dans ce caisson de
soufflage. Cependant, à la connaissance de la demanderesse, il n'avait
jamais été à ce jour mis en évidence à priori que cette influence de la
5 température modifiait le débit d'air dans les caissons de soufflage dans
des proportions suffisamment importantes pour dégrader.très fortement
la convoyabilité des articles, et qu'il suffisait de réguler automatiquement
le flux d'air de transport dans les caissons de soufflage, en agissant sur
le débit d'air entrant dans les caissons de soufflage, pour pallier aux
effets de la température sur le convoyage des articles. II convient
également de souligner que le choix de la grandeur régulée est également
prépondérant pour l'obtention du résultat. En effet, la première solution
envisagée à l'origine par la demanderesse était de régler
automatiquement le débit d'air entrant dans le caisson de soufflage à
partir d'une mesure de la température de l'air environnant du convoyeur.
Cependant, après que des essais soient menés, cette solution n'a pas
donné de résultats satisfaisants.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront
plus clairement à la lumière de la description qui va à présent être faite
d'un exemple préféré de réalisation d'un convoyeur à air selon
l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif
et en référence au dessin annexé sur lequel:
- La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un exemple de
convoyeur à air, de structure connue auquel peut s'appliquer l'invention,
- et la figure 2 illustre de manière schématique les moyens de mesure et
les moyens de régulation conformes à l'invention.
On a représenté à la figure 1 un exemple de convoyeur à air
connu, auquel peut s'appliquer l'invention. Dans l'exemple illustré, ce
convoyeur à air est utilisé pour transporter, par voie pneumatique, des
bouteilles en plastique 1, en ligne les unes derrière les autres. Chaque
bouteille 1 comporte de manière usuelle une protubérance 1 a_ formant
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collerette, et est de manière usuelle transportée en étant suspendue et
guidée sur un rail de guidage 2 formé par deux guides sous-col 3,4. De
manière usuelle, le convoyeur à air comporte une pluralité de tronçons de
convoyage successifs , chaque tronçon étant composé d'un ou plusieurs
caissons de soufflage 5 successifs. Les caissons de soufflage 5 d'un
même tronçon de convoyage sont alimentés en air sous pression au
moyen d'un même ventilateur 6, raccordé à l'un des caissons du
tronçon. Les tronçons de convoyage successifs formant le convoyeur
sont, en règle générale et de préférence, indépendants ou quasi-
indépendants les uns par rapport aux autres d'un point de vue aéraulique;
à cet effet, le dernier caisson de soufflage 5 d'un tronçon de convoyage
et le premier caisson de soufflage 5 du tronçon suivant sont séparés par
une tôle, au niveau de leurs volumes intérieurs 5a_ mis sous pression et
plus communément appelés "plenum".
Sur la figure 1, la paroi inférieure de chaque caisson de soufflage
5 forme en partie médiane un décrochement 7 délimitant un canal de
soufflage 8, qui dans l'exemple illustré présente une section
rectangulaire. Au niveau du décrochement 7 délimitant le canal de
soufflage 8, le caisson de soufflage 5 est pourvu d'une pluralité d'orifices
d'échappement d'air 9 qui dans l'exemple illustré se présentent sous la
forme de fentes de soufflage. ~En pratique, les fentes de soufflage 9 sont
judicieusement réparties sur toute la longueur du canal de soufflage 8.
L'air sous pression refoulé par fe ventilateur 6 à l'intérieur du caisson de
soufflage 5 s'échappe dans le canal de soufflage 8, par les fentes de
soufflage 9, sous la forme de jets d'air de transport qui sont orientés en
direction des bouteilles 1, et qui permettent de propulser les bouteilles 1
le long du rail de guidage 2 formé par les guides sous-col 3,4.
L'invention, dont un exemple préféré de réalisation va à présent
être décrit, n'est pas limitée à la structure particulière de convoyeur à air
de la figue 1 mais s'applique d'une manière générale à tout convoyeur à
air, dans lequel les articles sont transportés au moyen de jets d'air de
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transport issus de caissons de soufflage alimentés en air sous pression.
En particulier, les articles ne sont pas nécessairement transportés en
étant suspendus comme dans le convoyeur de la figure 1, mais peuvent
être transportés par jets d'air à la surface d'un tablier de transport.
Egalement, dans d'autres variantes de convoyeurs à air qui sont connus
à ce jour et dans lesquels les articles sont transportés en étant
suspendus, les fentes de soufflage peuvent être également prévues au-
dessous du niveau des guides sous-col 3,4 ; les jets d'air de transport
peuvent également être issus de canaux qui sont réalisés dans les guides
sous col 3,4, et qui communiquent avec l'intérieur du caisson de
soufflage 5. Le convoyeur à air peut également comporter des caissons
de soufflage secondaires qui sont utilisés pour la création de jets de
transport au niveau du corps des bouteilles.
On a représenté à la figure 2 un exemple particulier de mise en
i 5 oeuvre des moyens de mesure et de régulation de l'invention. Sur cette
figure 2, seul un tronçon de convoyage du convoyeur a été schématisé,
ainsi que le ventilateur 6 alimentant ce tronçon. Dans l'exemple
particulier illustré à la figure 2, ce tronçon est constitué d'un unique
caisson de soufflage 5.
En référence à la figure 2, dans un exemple préféré de réalisation,
le convoyeur à air de l'invention met en oeuvre, pour chaque tronçon de
convoyage, un débitmètre 1 O, permettant de mesurer le débit du flux
d'air à l'intérieur du caisson de soufflage de ce tronçon. Ce débitmètre,
qui dans l'exemple illustré est situé en amont du ventilateur 6, délivre un
signai de contrôle 1 Oa_ caractéristique du débit d'air instantané mesuré.
Ce signal de contrôle 1 O~ est exploité par des moyens de régulation
automatique, qui dans l'exemple illustré sont conçus pour agir sur la
vitesse de rotation du moteur M du ventilateur 6, en sorte de maintenir
le débit d'air refoulé par le ventilateur à l'intérieur du caisson de
soufflage
5 à une valeur sensiblement constante fixée par une consigne
prédéterminée.
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Plus particulièrement, dans l'exemple illustré, ces moyens de
régulation mettent en oeuvre un régulateur 11 et des variateurs de
fréquence 13 pour le réglage de la vitesse de rotation des moteurs M de
chaque ventilateur 6. Le régulateur 11 reçoit en entrée les signaux de
contrôle 1 Oa délivrés par les débitmètres associés à chaque tronçon du
convoyeur, ainsi que les valeurs de consigne pour chaque tronçon (signal
12a) qui sont délivrées par un automate programmable 12. En sortie, le
régulateur 11 délivre des signaux de réglage 11 a_ à destination des
variateurs de fréquence 13 qui pilotent respectivement les moteurs M des
ventilateurs 6,
La valeur de consigne fixée par chaque signal 12~, délivré par
l'automate programmable 12 peut ètre variable d'un tronçon du
convoyeur à l'autre et dépend de la phase de transport des bouteilles
dans ce tronçon (phase de transport en accumulation des bouteilles,
phase de transfert, phase d'accostage...). En pratique, la valeur de
consigne est déterminée automatiquement et en temps réel par
l'automate programmable 12, à partir des informations délivrées par deux
cellules C1 et C2 qui sont associées à chaque tronçon du convoyeur, et
qui permette de détecter la présence de bouteilles dans le tronçon. Ces
cellules C1 et C2 sont par exemple des cellules de type optoélectronique
ou encore à ultrasons.
La fonction du régulateur 11 de la figure 2 est d'une manière
générale, pour chaque tronçon de convoyeur, de piloter le variateur de
fréquence 13 associé au ventilateur 6 de ce tronçon, en sorte de
maintenir le débit d'air mesuré par le débitmètre 10 sensiblement à la
valeur de consigne délivrée par l'automafe programmable 12. II pourra
par exemple s'agir d'une régulation de type PI (Proportionnelle/Intégrale)
ou d'une régulation par .retour d'états, qui impose dans ce cas la
môdélisation d'une fonction de transfert.
Dans l'exemple particulier illustré, le régulateur 11 est dissocié de
l'automate programmable 12, et peut être réalisé au moyen d'une carte
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électronique spécifique. Dans une autre variante, cette régulation pourrait
ëtre intégrée dans le programme de fonctionnement de l'automate
programmable 12. Egalement, l'automate programmable 12 peut ëtre
remplacé d'une manière générale par toute unité de traitement
appropriée.
Le convoyeur à air qui vient d'être décrit en référence à la figure
2 présente le principal avantage de pouvoir s'adapter automatiquement
aux conditions de température de l'air environnant chaque tronçon du
convoyeur à air et de réduire voire de supprimer les risques de
dégradation de la convoyabilité et de blocage des bouteilles, liés à des
variations importantes de la température de l'air environnant le
convoyeur. En particulier, lorsque la température de l'air environnant le
convoyeur augmente, fa masse volumique de l'air à l'intérieur des
caissons de soufflage 5 diminue, et en l'absence de régulation, le débit
d'air mesuré par chaque débitmètre 1 O chute à une valeur qui peut être
variable d'un tronçon de convoyage à l'autre. Grâce à l'invention, cette
diminution de débit est compensée automatiquement par le régulateur
11, par une augmentation automatique de 1a vitesse de rotation du
moteur M de chaque ventilateur 6, en sorte de maintenir un débit du flux
d'air sensiblement constant à l'intérieur de chaque tronçon.
Un autre avantage de l'invention lié à la mise en oeuvre d'une
mesure de débit est la compensation automatique de la chute de débit
d'air dans les caissons de soufflage 5, liée à l'encrassement des fentes
de soufflage 9 du convoyeur. En effet, en cours d'utilisation, ies tentes
de soufflage 9 du convoyeur peuvent voir leurs sections de passage des
jets d'air diminuer , du fait de leur encrassement. Ce phénomène se
rencontre par exemple fréquemment sur les tronçons de convoyeur situés
à proximité d'une machine de remplissage des bouteilles avec un liquide
sucré, les particules de sucre ayant tendance à venir colmater les fentes
de soufflage. En cas d'encrassement, le débit d'air mesuré a tendance à
chuter et cette chute de débit est automatiquement compensée par le
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régulateur 11, de la même manière que pour les variations de
température de l'air environnant le convoyeur. Également, l'encrassement
dans le temps des fentes de soufflage 9 occasionne une variation dans
le temps de la valeur du signal de réglage 11 a_, délivrée par le régulateur
5 11 à destination de chaque variateur de fréquence. II devient ainsi
avantageusement possible de prévoir au niveau du régulateur un seuil
d'alerte sur fe niveau de ce signal de réglage, lequel seuil d'alerte
correspond à une vitesse maximale du moteur des ventilateurs, qui est
caractéristique d'un encrassement important des fentes de soufflage,
10 nécessitant une opération de nettoyage du canal de soufflage 8 et des
fentes de soufflage 9.
L'invention n'est pas limitée à la variante préférée de réalisation
qui vient d'être décrite en référence à la figure 2. En particulier, il est
possible dans le cadre de l'invention de mettre en oeuvre plusieurs
débitmètres par tronçon de convoyage. Également, les moyens de
mesure mis en oeuvre ne sont pas limités à l'utilisation de débitmètres.
fl est par exemple envisageable de remplacer la mesure de débit par une
mesure de vitesse d'air. Également la mesure de débit ou de vitesse d'air
est de préférence réalisée dans le caisson de soufflage, ce qui permet
d'éviter tout risque de contact mécanique entre les capteurs utilisés et
les articles transportés. Néanmoins, il est également envisageable de
réaliser cette mesure de débit ou de vitesse d'air à l'extérieur du caisson
de soufflage, à proximité des jets d'air de transport, c'est-à-dire dans
l'exemple particulier de la figure 1 à l'intérieur du canal de soufflage 8.
S'agissant des moyens de mesure, il est également possible de
remplacer la mesure de débit ou de vitesse d'air, par une mesure de la
pression à !'intérieur du caisson de soufflage 5. L'inconvénient toutefois
de cette solution est qu'elle ne permet pas de détecter et de compenser
l'encrassement des fentes de soufflage.
Enfin, dans l'exemple particulier qui a été décrit, les ventilateurs
étant à vitesse réglable, les moyens de régulation sont de préférence
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prévus pour agir sur la vitesse de rotation des ventilateurs. Ceci n'est
toutefois pas limitatif de l'invention. Dans une autre variante, il serait
envisageable de prévoir au niveau de la sortie de refoulement des
ventilateurs, c'est-à-dire à l'interface entre chaque ventilateur 6 et fe
caisson de soufflage 5 correspondant, des registres à ouverture réglable,
commandables électriquement. Dans ce cas, les moyens de régulation
pourraient être conçus pour régler automatiquement la section
d'ouverture de ces registres en sorte de maintenir le débit d'air rentrant
dans le caisson de soufflage à un niveau sensiblement constant.
