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TITRE : Procédé de compaction de produits et dispositif pour la mise en oeuvre
du procédé,
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 e 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.
On connaît également du document DE-44 34687 un procédé
permettant de contrôler le fonctionnement d'un dispositif de compaction,
notamment pour la réalisation de pavés en béton, Ce procédé est destiné à
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des dispositifs de compaction comprenant :
- une masse oscillante entraînée par un générateur de
mouvements comprenant notamment un excitateur à balourds et,
un premier système de masse comprenant un châssis de
6 moulage, des corps moulés et une plaque de base.
Dans un tel dispositif de compaction, on remarque, en période
de fonctionnement, que :
- la masse oscillante vient Impacter la face Inférieure de la
plaque de base et entraîne le premier système de masse à la montée,
- à partir d'une certaine hauteur, il peut être observé un
décollement de la plaque de base de la masse oscillante,
- le premier système de masse effectue alors une phase de
vol pendant laquelle Il est ramené par l'intermédiaire de ressorts en
direction
de la bande d'impact.
Le document DE 44 34 687 permet, par le procédé qu'il décrit,
le contrôle de l'évolution des mouvements propres du premier système de
masse par rapport aux mouvements de la masse oscillante, en agissant sur
plusieurs paramètres afin de régler l'angle de phase d'impact. La mise en
oeuvre de co dit procédé nécessite un dispositif de compaction équipé d'un
capteur de déplacement pour la mesure du déplacement de la masse
oscillante etrou un capteur d'accélération au niveau de la bande d'impact. De
manière optionnelle, afin de parer aux conditions changeantes, et notamment
à un changement de type de produit à un autre ou également à des produits
de même type fabriqués successivement dans le temps, il peut être prévu de
mesurer l'énergie des moteurs à balourds.
Le document DE 1 86 11 068 concerne un organe de contrôle
équipant un dispositif de compaction pour des blocs de béton, permettant
notamment de mémoriser des informations relatives ou dérivées des
impulsions de compaction afin d'apprécier la qualité de ladite compaction.
La présente Invention a pour but de remédier à ces
inconvénients en proposant un procédé de compaction de produits par
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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 apparal`tront 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 un procédé de compaction de produits,
tels que notamment une pâte pour la formation d'anode, par l'intermédiaire
d'un dispositif de compaction présentant au mains un moule, destiné à recevoir
les produits, une forme pressante apte à compresser les produits contenus
dans le moule, et un générateur de vibrations apte â transmettre les vibration
aux produits, procédé dans lequel on tasse les produits contenus dans le
moule en les soumettant à des vibrations,
Selon l'invention, on ajuste en permanence la fréquence du
générateur de vibrations pour assurer la meilleure transmission possible de
l'énergie de compaction auxdits produits, et dans lequel on procède par
itération, et pour chaque dite itération, on mesure l'énergie consommée par le
générateur de vibrations pendant un court instant pour une fréquence de
vibration fixe, et on change la fréquence du générateur de vibrations, en
l'augmentant ou en la réduisant, de telle façon que l'énergie consommée par le
générateur de vibrations pendant l'instant qui suit le changement de la
fréquence du générateur de vibrations soit plus grande que celle mesurée
pendant l'instant précédent.
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,
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3.
- 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.
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4.
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.
On entend par phase de vibrotassage une base de temps
inférieure à la durée nécessaire pour assurer l'état de compression final des
produits.
Le procédé conforme à l'invention permet de rechercher et
d'ajuster en permanence la fréquence de vibrations pour assurer le tassage
optimum des produits tout au long du process de compaction.
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
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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.
5 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
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
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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.
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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
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
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.
