CA1298281C - Preparation des compositions d'encollage pour feutres de fibres minerales - Google Patents
Preparation des compositions d'encollage pour feutres de fibres mineralesInfo
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Abstract
BREVET D'INVENTION PREPARATION DES COMPOSITIONS D'ENCOLLAGE POUR FEUTRES DE FIBRES MINERALES Déposant : ISOVER SAINT-GOBAIN Inventeurs : COLOMBANI Jean-Marc HARDOUIN Michel L'invention est relative à la préparation de composition d'encollage pour les feutres de fibres minérales. Cette préparation comprend la réunion et le mélange de plusieurs constituants à l'état liquide. Ces constituants sont conduits à un récipient de préparation (12) par l'intermédiaire d'une ou plusieurs canalisations (13) en nombre inférieur à celui des constituants, chaque canalisation (13) étant raccordée par l'intermédiaire d'une ou plusieurs vannes (10) à des moyens d'alimentation en constituants, chaque vanne (10) commandant l'introduction séquentielle d'un constituant dans une conduite (13), un dispositif du type débitmètre massique étant disposé sur chaque canalisation (13) en aval des vannes (10), la composition préparée passant ensuite du récipient de préparation (12) à un circuit d'utilisation. Figure 2.
Description
~298~
PREPARATIO~ DES COMPO~ITIONS D'ENCOLL~GE
POUR FEUTRES DE FIBRES MINERALES
L'invention est relative à la préparation des compositions d'encollage destinées à la pulvérisation sur les fibres minérales cons-tituant des voiles ou des feutres, notamment pour l'isolation thermique et acoustique. Ces compositions confèrent aux feutres formés leur cohé-sion et, de facon plus générale, leurs propriétés mécaniques. Suivant la destination des feutres, les compositions en question peuvent varier de façon très sensible même lorsque, comme dans les formes les plus usuelles, la résine de base de ces compositions reste du type amino-plaste ou phénoplaste et notamment du type formo-phénolique, (modifiées ou non par des amines).
La composition qui est pulvérisée sur les fibres en plus de la résine comporte ainsi~ de façon traditionnelle, différents ingré-dients qui soit améliorent l'action de celle-ci, soit ajoutent des pro-priétés supplémentaires. Il est connu en pius de la résine elle-meme d'introduire d'autres constituants qul jouent également un ~rôle de liant. C'est par exemple le cas de l'urée ou du lignosulfonante d'ammo-nium. Il est traditionel aussi d'introduire dans la composition une émulsion d'huile qui joue le rôle d'adoucissant et d'anti-poussière~ On ajoute encore fréquemment des agents dits de pontage verre-résine qui facilitent l'accrochage de la r~sine sur les fibres. Ce sont par exemple des amino-silanes. On ajou~e aussi des charges, des colorants hydrofugeants tels que des silicones, etc.
Il est également nécessaire d'ajouter un catalyseur de réti-culation de la résine qui favorisera le traitement ultérieur. Bien évi-demment, ce constituant ne peut etre introduit très longtemps avant ~' ~
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' l'application de l'encollage sur les fibres lorsqu'il est de nature à
déclencher une évolution vers la réticulation dès les conditions am- - -biantes. Enfin en plus du fait que la résine risque de se transformer prématurément si les quantités produites sont très importantes et ac-croissent les délais séparant la production de la consommation, (compte tenu de la proportion d'eau requise et du volume atteint par ces compositions) , il est préférable pour des raisons de commodité de stockage, de n'effectuer la préparation de l'encollage qu'immédiate-ment avant sa mise en oeuvre.
10A titre indicatif, de façon générale, il est préférable de limiter la durée de stockage à quelques heures. Pour les compositions cette durée ne dépasse pas ~4 heures, mais pour certaines compositions elle peut être beaucoup plus courte par exemple de l~ordre de 1 heure ou mêmes moins.
15Par ailleurs, les produits préparés sur une même ligne de production peuvent varier très fréquemment. Dans l'hypothèse où chaque encollage ferait l'objet d'une préparation indépendante de la consomma-tion immédiate, il faudrait pouvoir disposer d'une gamme complète d'en-collages. Ceci est d'autant moins souhaitable que la variété des ~0 encollage utilisés est plus vaste.
Pour ces raisons, la pratique est de preparer les encollages au fur et à mesure de leur consommation. La difficulté est d'assurer la préparation permanente dans des conditions économiquement satisiaisan-tes. Il faut, en particulier, réduire autant que possible les interven-tions des opérateurs. Il faut aussi que le coût des installationssp~cifiques mises en oeuvre reste compatible avec les objectifsécono-mi~ue6 fixés pour l'adoptlon de ces techniques. En d'autres termes, il faut des solutions simples nécessitant un personnel réduit et un ensem~
ble de matériels dont le coût soit modéré, ceci bien entendu en conser-vant la qualité des encollages préparés.
Le mode traditionnel de préparation consiste à rassemblerdans une cuve les différents constituants dont les proportions sont mesurées par un opérateur au moment de leur introduction. Compte tenu de la nécessite du contr~le par l'opérateur, on tend à espacer les opé-rations de préparation et les quantités ~raitées sont relativementimportantes sur chacune de ces préparations. Ces deux facteursconsti-tuent un obstacle au changement fréquent de type d'encollage et néces-sitent des volumes de stockage importants.
Plus récemment, on s'est efforcé d'automatiser les séquences ..
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de préparation ce qui permet de les rendre plus fréquentes et donc de porter sur des quantités moindres.
Il a été-proposé de préparer les compositions d'encollage en effectuant l'introduction des différents constituants du ~élange, au S moyen de pompes doseuses réglées de façon à délivrer ces constituants dans les proportions requises. ~ême s'il a été proposé de préparer la composition en continu directement en fonction de sa consommation, les solutions les plus répandues consistent à former des lots successifs de volume restreint, un lot préalablement préparé étant consommé pendant que le lot suivant est en cours de préparation.
Une difficulté de ce mode de préparation tient au fait que les pompes doseuses utilisées doivent être d'une bonne précision. On utilise notamment des pompes volumétriques à piston. Ces matériels né-cessitent un entretien fréquent. Ce sont aussi des matériels relative-ment coûteux.
Par aiileurs, l'utilisation de ces pompes volumét~iques posedes problèmes pour ce.qui concerne leur réglage automaeique. Il est connu de modifier leur débit en changeant par exemple la course du pis-ton ou en modifiant la cadence de fonctionnement, mais chacune de ces façons de faire soulève des difficultés propres. La modification de ca-dence, obtenue notamment au moyen de variateurs de vitesse, ne permet pas de malntenir une grande précision sur de longues périodes d'utili-sation. Pour la modification de la course du piston, il est nécessaire d'associer à la pompe des moyens électromécaniques complexes. Pour ces raisons, le réglage de ces matériels antérieurs est rarement automatisé
et on limite les interventions des opérateurs en évitant les change-ments fréquents de production. ~ais ceci bien évidemment ne répond pas parfaitement aux nécessités pratiques.
Un but de l'invention est de proposer un mode de préparation de la composition d'encollage à la fois fiable et précis, préparation réalisée en quantités restreintes à chaque opération.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel mode de préparation dans lequel la mesure des constituants s'effectue de préfé-rence avec un nombre de moyens de mesure inférieur au nombre des cons-ti~uants utilisés.
Un autre but de l'invention est, dans le mode de préparationde l'encollage en question, de permettre un réglage automatique instan-tané des quantités de constituants utilisés.
~ n autre but de l'invention est de permettre à tout instant ,. .
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PREPARATIO~ DES COMPO~ITIONS D'ENCOLL~GE
POUR FEUTRES DE FIBRES MINERALES
L'invention est relative à la préparation des compositions d'encollage destinées à la pulvérisation sur les fibres minérales cons-tituant des voiles ou des feutres, notamment pour l'isolation thermique et acoustique. Ces compositions confèrent aux feutres formés leur cohé-sion et, de facon plus générale, leurs propriétés mécaniques. Suivant la destination des feutres, les compositions en question peuvent varier de façon très sensible même lorsque, comme dans les formes les plus usuelles, la résine de base de ces compositions reste du type amino-plaste ou phénoplaste et notamment du type formo-phénolique, (modifiées ou non par des amines).
La composition qui est pulvérisée sur les fibres en plus de la résine comporte ainsi~ de façon traditionnelle, différents ingré-dients qui soit améliorent l'action de celle-ci, soit ajoutent des pro-priétés supplémentaires. Il est connu en pius de la résine elle-meme d'introduire d'autres constituants qul jouent également un ~rôle de liant. C'est par exemple le cas de l'urée ou du lignosulfonante d'ammo-nium. Il est traditionel aussi d'introduire dans la composition une émulsion d'huile qui joue le rôle d'adoucissant et d'anti-poussière~ On ajoute encore fréquemment des agents dits de pontage verre-résine qui facilitent l'accrochage de la r~sine sur les fibres. Ce sont par exemple des amino-silanes. On ajou~e aussi des charges, des colorants hydrofugeants tels que des silicones, etc.
Il est également nécessaire d'ajouter un catalyseur de réti-culation de la résine qui favorisera le traitement ultérieur. Bien évi-demment, ce constituant ne peut etre introduit très longtemps avant ~' ~
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' l'application de l'encollage sur les fibres lorsqu'il est de nature à
déclencher une évolution vers la réticulation dès les conditions am- - -biantes. Enfin en plus du fait que la résine risque de se transformer prématurément si les quantités produites sont très importantes et ac-croissent les délais séparant la production de la consommation, (compte tenu de la proportion d'eau requise et du volume atteint par ces compositions) , il est préférable pour des raisons de commodité de stockage, de n'effectuer la préparation de l'encollage qu'immédiate-ment avant sa mise en oeuvre.
10A titre indicatif, de façon générale, il est préférable de limiter la durée de stockage à quelques heures. Pour les compositions cette durée ne dépasse pas ~4 heures, mais pour certaines compositions elle peut être beaucoup plus courte par exemple de l~ordre de 1 heure ou mêmes moins.
15Par ailleurs, les produits préparés sur une même ligne de production peuvent varier très fréquemment. Dans l'hypothèse où chaque encollage ferait l'objet d'une préparation indépendante de la consomma-tion immédiate, il faudrait pouvoir disposer d'une gamme complète d'en-collages. Ceci est d'autant moins souhaitable que la variété des ~0 encollage utilisés est plus vaste.
Pour ces raisons, la pratique est de preparer les encollages au fur et à mesure de leur consommation. La difficulté est d'assurer la préparation permanente dans des conditions économiquement satisiaisan-tes. Il faut, en particulier, réduire autant que possible les interven-tions des opérateurs. Il faut aussi que le coût des installationssp~cifiques mises en oeuvre reste compatible avec les objectifsécono-mi~ue6 fixés pour l'adoptlon de ces techniques. En d'autres termes, il faut des solutions simples nécessitant un personnel réduit et un ensem~
ble de matériels dont le coût soit modéré, ceci bien entendu en conser-vant la qualité des encollages préparés.
Le mode traditionnel de préparation consiste à rassemblerdans une cuve les différents constituants dont les proportions sont mesurées par un opérateur au moment de leur introduction. Compte tenu de la nécessite du contr~le par l'opérateur, on tend à espacer les opé-rations de préparation et les quantités ~raitées sont relativementimportantes sur chacune de ces préparations. Ces deux facteursconsti-tuent un obstacle au changement fréquent de type d'encollage et néces-sitent des volumes de stockage importants.
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de préparation ce qui permet de les rendre plus fréquentes et donc de porter sur des quantités moindres.
Il a été-proposé de préparer les compositions d'encollage en effectuant l'introduction des différents constituants du ~élange, au S moyen de pompes doseuses réglées de façon à délivrer ces constituants dans les proportions requises. ~ême s'il a été proposé de préparer la composition en continu directement en fonction de sa consommation, les solutions les plus répandues consistent à former des lots successifs de volume restreint, un lot préalablement préparé étant consommé pendant que le lot suivant est en cours de préparation.
Une difficulté de ce mode de préparation tient au fait que les pompes doseuses utilisées doivent être d'une bonne précision. On utilise notamment des pompes volumétriques à piston. Ces matériels né-cessitent un entretien fréquent. Ce sont aussi des matériels relative-ment coûteux.
Par aiileurs, l'utilisation de ces pompes volumét~iques posedes problèmes pour ce.qui concerne leur réglage automaeique. Il est connu de modifier leur débit en changeant par exemple la course du pis-ton ou en modifiant la cadence de fonctionnement, mais chacune de ces façons de faire soulève des difficultés propres. La modification de ca-dence, obtenue notamment au moyen de variateurs de vitesse, ne permet pas de malntenir une grande précision sur de longues périodes d'utili-sation. Pour la modification de la course du piston, il est nécessaire d'associer à la pompe des moyens électromécaniques complexes. Pour ces raisons, le réglage de ces matériels antérieurs est rarement automatisé
et on limite les interventions des opérateurs en évitant les change-ments fréquents de production. ~ais ceci bien évidemment ne répond pas parfaitement aux nécessités pratiques.
Un but de l'invention est de proposer un mode de préparation de la composition d'encollage à la fois fiable et précis, préparation réalisée en quantités restreintes à chaque opération.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel mode de préparation dans lequel la mesure des constituants s'effectue de préfé-rence avec un nombre de moyens de mesure inférieur au nombre des cons-ti~uants utilisés.
Un autre but de l'invention est, dans le mode de préparationde l'encollage en question, de permettre un réglage automatique instan-tané des quantités de constituants utilisés.
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2~8281 d'établir simultanément un bilan de la composition disponible de façon à ajuqter la quantité de composition en préparation à la quantité de feutre de qualité donnée restant à préparer dans la séquence de produc-tion en cours. Ce bilan peut aussi se combiner avec celui de chacun des constituants en stock pour en faciliter la gestion.
Un autre but de l'invention est de proposer une installation permettant de réduire très sensiblement les interventions d'opérateurs que ce soit pour leur réglage ou pour leur entretien.
Selon l'invention, l'installation de préparation de la com-position d'encollage comprend en plus de cuves de stockage pour lesdivers constituants un ensemble de canalisations et de pompes decir-culation aboutissant à des vannes raccordées à une canalisation commu-ne unique ou à un nombre limité de canalisations communes sur la (les) quelle (s) sont disposés des moyens de mesure de la masse de produit circulant dans la (les) canalisation (s), cette (ces) canalisation (s) commune (s) conduisant les constituants circulant aéquentiellement à un bac de préparation où la composition est constituée par quantités défi-nies puis transvasée dans un bac de distribution d!où elle est finale-ment reprise par une ou plusieurs pompes et acheminée au dispos~tif de pulvérisation sur les fibres.
L'invention est décrite maintenant de façon détaillée en fai-sant référence aux planches de dessins dans lesquelles :
- la figure 1 montre, schématiquement, un montage tradition-nel pour l'alimentation des différents constituants de l'encollage jusqu'au bac de préparation, - la figure 2 est un diagramme schématique représentant une partie de l'installation de préparation et de distribution de la compo-sition d'encollage selon l'invention, - la figure 3a est un schéma du dispositif de mesure utilisé
- 30 dans l'installation selon l'invention, présenté en perspective - la figure 3b illustre, en vue de face, le phénomène de dé-formation qui est à la base de la mesure au moyen du dispositif de la figure 3a.
Dans les modes antérieurs et dans le mode selon l'invention, les constituants destin~s à former l'encollage sont stockés et achemi-nés jusqu'aux bacs d'utilisation de facon analogue.
La figure 2 présente la partie de l'installation correspon-~ dant au stockage et au transfert d'un constituant jusqu'à un bac d'uti-lisation. Des dispositions analogues sont utilis~es pour chacun de4 -, ,: ,' -' , .
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constituants sous les réserves qui sont indiquées plus loin pour cer-tains d'entre eux. Cette partie de l'installation n'est pas reproduite à la figure 1.
Les constituants isolés (résine, solution d'urée, émulsion, huile, ammoniaque, hydrolysat de silane...) sont stockés dans des cuves (1) de grande capacité sur les lieux d'utilisation pour permettre une autonomie suffisante. Eventuellement, notamment lorsque les consti-tuants isolés sont préparés sur le site même, les cuves peuvent avoir une capacité plus réduite, les risques de défaut d'approvisionnement étant écartés.
Ces cuves (1) sont maintenues dans les conditions requises pour chaque constituant afin d'assurer une qualite bien déterminée.
Elles sont par exemple munies de dispositifs d'homogénéisation et ther-mostatées.
Pour l'eau nécessaire pour compléter la composition il va de soi qu'il est préférable de l'introduire directement dans le circuit au niveau du dispositif de mesure dont il est question plus loin.
Pour les produits introduits en très faible proportion, il est éventuellement préférable de les transférer directement du réci-pient qui les contient au bac d'utilisation (2).
Les constituants sont conduits chacun à un bac d'utilisation (2) au moyen d'une pompe de transfert (3). Sur la canalisation de transfert, en amont de la pompe, il peut être avantageux de disposer un filtre (4) de protection de la pompe.
En cours de fonctionnement, le bac d'utilisation (2) est maintenu chargé entre des niveaux maxi et mini. Des détecteurs de ni-veau comm2ndent la mise en marche de chaque pompe de transfert (3). Le bac d'utilisation (2) constitue un intermédiaire commode de capacité
restreinte ~ proximité immédiate du lieu de préparation de l'encollage.
~ 30 Il permet d'assurer une alimentation permanente des circuits qui lui font suite. Chaque bac d'utilisation peut aussi, le cas échéant, ali-menter plusieurs ensembles de préparation.
Lorsque l'implantation des différents éléments s'y prête, en particulier lorsque le stockage est suffisamment proche de l'installa-tion de préparation de l'encollage (et par consequent lorsque le réseaude canalisation requis n'est pas trop étendu), Ia boucle de circulation peut être aménagée directement à partir de la cuve de stockage (1). En d'autres termes, on peut faire l'économie du bac d'utilisaeion (2), de la pompe de transfert (3) et de son filtre (4).
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Le constituant est ~outlré du bac d'utilisation pour passer dans un circuit qui conduit à un bac de préparation.
Ce circuit diffère très sensiblement selon que l'on considère la construction tradltionnelle représentée à la figure 1 celle selon l'invention dont un mode de réalisation est représenté a la figure 2.
Selon le mode traditionnel, le circuit comprend ~n ensemble de filtres (5) et de pompes doseuses volumétriques (6), lesquelles re-foulent les constituants en quantité déterminée dans le bac de prépara-tion (7) commun pour tous les constituants et dans lequel ils sont mélangés. Le circuit comprend aussi d'ordinaire des vannes d'arrêt et des purges.
Les pompes volumétriques traditionnelles les plus précises sont des pompes à piston dont le mouvement détermine un volume constant.
Ce mouvement engendré par un ensemble moteur bielle-manivelle est à la fois réglable dans sa vitesse et dans son amplitude.
L'amplitude ou la course du piston correspondent a un change-ment dans la géométrie de l'ensemble bielle-manivelle. En outre bien que cette modification puisse être conduite automatiquement comme indi-qué précedemment, cette automatisation requiert des moyens relativement complexes qui accroissent de façon très sensible le coût de l'installa-tlon. Pour cette raison, le réglage manuel est souvent préféré mais comporte des inconvénients inhérents à cette facon de procéder, à sa-voir lenteur de l'opérationj risques d'erreurs...
La variation de la cadence obtenue par exemple au moyen de variateurs de vltesse n'est pas non plus exempte de difficultés. Comme nous l'avons dit, le fonctionnement des variateurs est insuffisamment précis pour garantir une préparation satisfaisante.
La co~position d'èncollage préparée dans le bac (7) passe en-suite dans un circuit de distribution qui est détaillé à propos de l'in~tallation selon l'invention.
La figure 2 schématise un mode de réalisation selon l'inven-tion.
Dans cette installation, la partie relative au stockage des constituants au transfert de ceux-ci jusqu'aux bacs d'utilisation est telle que décrite précédemment. La partie suivante, qul est propre aux modes de réalisation selon l'invention, doit être considérée de façon détaillée.
Chaque constituant prélevé dans un bac d'utilisation ~2) pas-se dans une boucle d'alimentation qui comprend une pompe de circulation .
i 1298;28~
(8), un ~iltrP (9) protégeant la pompe (8) et situé en amont de celle-ci, une vanne a trois voies (10), une canalisation de retour (11). Dans ce circuit les paramètres de fonctionnement sont déterminés de telle sorte que le débit de la pompe soit supérieur à celui nécessaire pour alimenter le bac de préparation (12) dont il est est question plus loin. La boucle d'alimentation est ainsi, en permanence, parcourue par le constituant.
Il est préférable en effet, pour le bon fonctionnement de la pompe de circulation (8) que celui-ci soit continu. Dans ces conditions, selon la position de la vanne à trois voies (10), le constituant est soit entièrement retourné au bac d'utilisation (2) par la canalisation (11), soit partlellement retourné et partiellement envoyé dans le cir-cuit alimentant le bac de préparation (12).
Il est possible également, selon l'invention, de remplacer la boucle d'alimentation par un circuit sans retour au bac d'utilisation (2). Ce mode implique alors que le fonctionnement de la pompe soit dis-continu, ce qui est moins favorable, notamment en raison des risque~ de désamorcage consécutifs à un arrêt même de courte durée. Par ailleurs, ceci implique aussi un débit de la pompe de circulation relativement bien adapté aux débits effectivement nécessaires. Dans le cas d'une boucle d'alimentation on dispose au contraire d'une grande latitude dans le choix des caractéristiques de la pompe, sous réserve que la circulation engendrée soit supérieure au débit nécessaire.
Selon l'invention, il n'est pas besoin d'utiliser une pompe dont le débit est réglé de façon très précise. Le dosage n'est pas ef-fectué par la pompe mais directement sur la quantité de constituant circulant dans les conduitR d'alimentation du bac de préparation (12).
Pour ces raisons, il est possible d'utiliser une grande va-riété de pompes et notam~ent des pompes centrifuges, des pompes à en-grenages, des pompes à vis ou des pompes à palettes. Ces pompes n'ayantpas pour fonction de mesurer les quantités de constituants, il est pos-sible de les choisir en fonction de leur robustesse plus que de leur précision, ce qui permet d'améIiorer sensiblement la fiabilité de l'installation et limite les opérations délicates de maintenance en comparaison de ce que l'on constate lorsque suivant la technique tradi-tionnelle la mesure est effectue~ par la pompe volumétrique elle-meme.
Sur la figure 2, les boucles d'alimentation des divers cons-tituants (une seule d'entre elles est montree en entier) sont présen-tées raccordées à un circuit unique pour la mesure et l'alimentation du ' ' ~ , , , 8~
bac de ~préparation (12). Cette disposition est avantageuse car elle condult a une slmplification très poussée de l'installation. Nous ver-rons qu'il peut être préféré de dissocier cette partie en deux ou plus.
~ais de façon générale, selon l'invention, il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de mesure distinct pour chaque constituant alors que dans les modes traditionnels au contraire, le plus usuel est d'avoir un circuit de dosage avec une pompe volumétrique pour chaque constituant.
Lorsque, comme représenté sur la figure 2, plusieurs rarcor-dements sont effectués sur un même circuit de mesure, on s'efforce de limiter au maximum les volumes des conduite~ séparant les vannes trois voies de la canalisation commune (13) de même aussi que la longueur de la canalisa~ion commune (13) précédant le dispositif de mesure (14).
Dans l'installation selon l'inventlon, les constituants sont mesurés par un dispositif du type débitmètre massique, tel que ceux commercialisés par la société ~ICRO-MOTIO~. Il s'agit d'appareils dont le principe de fonctionnèment est le suivant.
Le liquide mesuré circule dans un tube en U (20) animé d'un mouvement de vibration imposé dans une direction qui se situe hors du plan du U. Les vibrations du tube engendrent des accélérations du li-quide circulant dans le tube en U dans le sens des flèches a. Le sensinstantané de ces vibrations est illustré aux figures 3a et 3bpar les flèches ~. Inversement, le liquide résiste par inertie à l'accélération qui lui est imposée. Cette résistance se traduit par deux forces de sens contraires sur chacune des branches du U, représentées par les flèches F à la figure 3b. Ces forces sont directement fonction de la masse de liquide circulant dans le tube. La mesure des forces, et par suite de la masse du liquide, est faite par celle de la déformation du tube, déformation qui se présente de la façon schématisée à la figure 3b. La dé~ormation s'inverse avec le sens de la vibration.
La mesure des déformations s'efiectue, par exemple, de facon magnétique.
La précision des mesures de masse effectuées au moyen de ces débitmètres est de l'ordre de 0,5 à 1 %, précision tout à fait satis-faisante pour l'utilisation qui en est faite selon l'invention. Cette précision est, par ailleurs, du meme ordre de grandeùr que celle que l'on obtient avec les pompes volumétriques de très bonne qualite.
Nous avons dit que le même circ:it de mesure peut servir pour les différents constituants de l'encollage. Dans la pratique, les mas-ses des constituant~ mis en oeuvre pour la preparation d'un même encol-.0 .
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g lage peuvent être très différentes les unes des autres. Ceci peut poserquelques problèmes.
La section du débitmètre massique est choisie en effet pour permettre le maximum de précision sur une gamme de débit donnée. En fonction du choix de cette gamme, le temps de chargement de chaque quantité de produit se trouve déterminé. Lorsque des constituants sont mis en oeuvre dans des proportions très différentes les unes des autres, en utllisant un même débitmètre, les séquences de temps sont également très différentes. Ceci peut engendrer certaines difficultés. Si l'on 10 choisit un débit faible, les constituants les plus abondants passeront très longuement au point que la cadence d'utilisation de l'encollage pourrait ne pas être satisfaite. Si l'on choisit au contraire un fort débit, la séquence complète est rapide et la demande est satisfaite, mais le temps de passage des constituants en faible proportion est trè~
15 r~duit et l'imprécision sur leur mesure peut s'accro$tre de façon indé-sirable par exemple par le fait de l'inertie des vannes.
Lorsque la formation de l'encollage comprend des constituants qui participent pour des proportions très différentes, il peut être avantageux de constituer deux circuits de mesure ou plus, chaque cir-20 cuit étant choisi de facon à correspondre aux meilleures conditions demesure correspondant aux produits considérés.
Il es~ possible, bien entendu, de constituer un circuit de mesure pour chaque constituant mais le coût de l'installation en est très sensiblement accru. L'amélioration qui résulte d'une telle dispo-sition ne suffit pas généralement à compenser cet investissement sup-plémentaire.
Il est remarquable qu'un seul dispositif de mesure (ou le cas échéant deux) puisse suffire pour l'ensemble des divers constituants quelle que soit leur nature. Ceci est d'autant plus avantageux que ces constituants sont plus nombreux. Leur nombre ordinairement est de 6 à
10 mais peut être plus élevé. Un avantage des débitmètres massiques est de fonctionner de fa~on indépendante de la masse volumique des produits traités. Les écarts éventuels sont inferieurs à la précision générale de la mesure indlquée précédemment. Par ailleurs, pour l'essentiel, les 35 masses volumiques des différents constituants utilisés sont voisines les unes des autres, ce qul accroit encore la précision des mesures.
La similitude des masses volumiques des constituants fait également que le volume mort constitué par la canalisation située entre les vannes trois voies et l'entrée du débitmètre ne fausse pas sensi-;.
-'~ . ,~ ' ' ':
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blement les mesures effectuées bien que, pendant le temps de circula-tion d'un constituant, on mesure pendant une fraction de ce temps le reste de constituant précédent remplissant cette partie du circuit.
Néanmoins, il est préférable de limiter le plus possible ce volume mort en situant les vannes trois voies le plu5 près possible du débitmètre.
Dans le cas de produits de masses volumiques très différentes, il va de soi qu'une correction systématique permet encore d'accroitre la préci-sion. Pour les conditions d'utilisation les plus usuelles et en suivant les précautions indiquées dans ce qui suit, il est possible cependant d'opérer sans correction. Dans l'hypothèse ou la préparation des compo-sitions s'effectue automatiquement selon une commande programmée, la correction systématique est avantageusement incluse dans le programme.
Dans le fonctionnement de l'installation, l'utilisation d'un seul débitmètre (ou d'un petit nombre) implique qu'il reçoit les pro-duits séquentiellem0nt pour les mesurer les uns après les autres.
Le choix de la séquence n'est pas nécessairement arbitraire.Il peut être déterminé par le mélange à réaliser. Il peut aussi être fonction de ce que les constituants sont amenés à passer dans un cir-cuit commun. En particulier, il est préférable de pro~éder en fin de séquence à un rinçage par de l'eau qui peut constituer la totalité de l'eau introduite ou une fraction seulement de celle-ci, le restant étant introduit en une ou plusieurs fois dans des éléments antérieurs de la séquence. On peut ainsi séparer chaque passage de constituant par un rinçage au moyen d'une fraction de l'eau nécessaire.
Le rin~age en fin de séquence présente un double intérêt. Il assure d'une part que la totalité des constituants, dont l'introduction a été contrôlée par l'ouverture et la fermeture des différentes vannes, a bien été transf~rée au bac de préparation et donc que les proportions sont bien respectées. Il garantit d'autre part, dans liévcntualité d'un changement de composition dtune opération à la suivante, l'élimination des constituants de la composition précédente.
Pour les mêmes raisons il est préférable, dans le circuit schématique représenté à la figure 2, de disposer l'alimentation en eau à l'extrémité de la canalisation 13 de manière que le lavage intéresse toute cette canalisation.
Le schéma de la figure 2 présente un circuit d'alimentation - du dispositif de mesure comportant 7 vannes à trois voies. Ceci n'est qu'un exemple. Le nombre d'alimentations et, par conséquent de consti-tuants différents, n'est pas limité. Par ailleurs, une même installa-i~ , , :
~2~ 8~
tion pouvant servlr à la préparation d'encollages de natures différentes, toutes les alimentations ne sont pas nécessairement utili-sées au cours de la séquence conduisant à la préparation d'un encollage déterminé.
Les constituants introduits dans le bac de préparation sont homogénéisés au moyen d'un agitateur (15). Ils sont ensuite transférés dans le bac de distribution (16). La commande du passage du bac (12) au bac (16) est déterminée par la mesure du niveau dans ce dernier.
Lorsque le détecteur de niveau mini déclenche le transfert, c'est l'en-semble de la préparation du bac (12) qui est transvasé. Ceci est effec-tué soit par simple gravité, comme schématisé sur la figure, soit au moyen d'une pompe de circulation. Ce transfert de composition déclen-che, lorsque le bac (12) est vidé, la mise en route d'une nouvelle sé-quence de préparation d'encollage.
On fait en sorte que le temps de pr~paration demeure infé-rieur à celui de consommation de la composition de sorte que le proces-sus se déroule sans interruption. Sous cette réserve, on voit que le volume préparé à chaque séquence peut être relativement faible, ce qui limite les quantités de produits immobillsés. Cette facon de faire, mê-me si elle impose la multiplication des opérations de préparation, ne so~lève pas de difficulté dans la mesure où, comme nous le verrons plus loin, ces opérations peuvent être entièrement automatisées.
Par ailleurs, le faible volume d'encollage préparé à chaque séquence permet une rotation plus rapide, autrement dit un temps d'at-tente moyen avant utilisation plus bref. Ceci est particulièrementavantageux lorsque la composition préparée est rapidement évolutive dan~ les conditions ambiantes.
Le falble volume en;attente facilite également le changement d'encoll~ge en cours de fonctionnement en réduisant le temps séparant deux préparations successives. Comme nous l'avons indiqué, le change-ment de composition s'effectue dans le cas de l'invention sans inter-ruption dans la production, en changeant simplement la séquence d'alimentation~en constituants.
Quand un changement de composition est entrepris le bac (12) est entierement vidé de son contenu. Autrement dit, la fraction de com-position qui se situe en-dessous de niveau minimu~ est soit consommée, soit évacuée par la purge (19).
La distribution de l'encollage aux postes de pulvérisation peut s'effectuer suivant des modalités variées. Avantageusement, la , - : , ~, , .:
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~2~ 8~
composition provenant du bac de distribution (16) est envoyée par des pompes doseuses aux dispositifs de pulvérisation (18). Ces pompes do-seuses, si elles doivent être stables, n'ont pas besoin de présenter une très grande précision.
S A ce point de l'installation, il ne s'agit pas de préparer une composition à partir de constituants en proportions bien rlgoureu-ses, mais de revêtir d'une quantité constante d'encollage les fibres formant les feutres.
Les pompes doseuses peuvent etre aussi remplacées de facon temporaire ou permanente par un ensemble de mesure du type débimètre massique associé à des moyens de régulation du débit tels que des van-nes proportionnelles. Si le coût de ces dispositifs rend ce type de so-lution moins attractif pour une application industrielle permanente, il peut présenter de grands avantages au titre de contr81es occasionnels effectués sur la ligne de production.
Pour alimenter les dispositifs de pulvérisation, on utilise par exemple des pompes à vis (telIes que les pompes du type MOINEAU).
Reliant le bac de distribution t16) et les pompes doseuses (17) il est possible de disposer une boucle de circulation. Cet arran-gement, qui n'est pas représenté sur la figure 2, est utile notammentlorsque le bac de distribution (16) est relativement éloigné du lieu d'utilisation et qu'il est envisagé de changer fréquemment la nature de la composition. Dans ce cas, comme précédemment, la boucle de circula-tion comprend un filtre, une pompe de circulation assurant un débit su-périeur à celui correspondant à l'al~mentation des pompes doseuses(17).
Dans le cas de l'utilisation d'une boucle de circulation, la mesure de la quantité d'encollage distribuée peut etre réglée au moyen de simples rotamètres com~andant des électrovannes à ouverture régulée, ou au moyen de dispositifs analogues.
Un avantage considérabIe de l'installation selon l'invention qui est présentée ci-dessus, est lié au fait que le réglage des propor-~ions de chaque constituant de la composition s'effectue sans aucune modification au niveau du dispositif de mesure, contrairement au mode de mise en oeuvre comprenant des pompes doseuses. Selon l'invention en effet, matériellement la modification des proportions ou des consti-tuants eux-m8mes résulte d'un changement de séquence d'ouverture et de fermeture des vannes trois voies. Il n'y a donc aucune modification de l'ensemble mécanique.
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' - -. , --' 12g~2~1 ~ 13 -Cette simplification est appréciable lorsque la séquence de préparation est commandée par un opérateur. Celui-ci peut suivre la préparation à distance et intervenir instantanément en cas de modifica-tion urgente. Les dispositions selon l'invention sont encore plus ap-S préciables pour un fonctionnement automatisé. Celui-ci est d'autant plus avantageux que les gammes de production sont plus variées et sont modifiées souvent.
L'ensemble automatisé ne nécessite pas d'autres entrées d'in-formations que celles qui sont en tout état de cause établies, à savoir la mesure des niveaux des constituants dans les cuves et bacs de stoc-kage, celle des niveaux dans les bacs d'utilisation préparation et dis-tribution, et les informations fournies par le ou les dispositifs de mesure des masses de constituant alimentant la préparation.
L'ensemble automatisé ou non comprend aussi, en règle généra-le, des dispositifs de mesure contrôlant que les pressions requisessont bien établies dans ies boucles de circulation.
Toutes ces informations sont dirigées de préférence ver~ un ensemble de traitement qui recoit aussi des instructions programmées.
Cet ensemble en réponse commande le fonctionnement des différents élé-ments de l'installation : vannes, pompes qui règlent la préparation del'encollage. Sur la figure 2, l'ensemble de traitement des données et de commande automatisée est représenté par le bloc (22). A titre indl-catif, on a schématisé en trait pointillé les connections de l'ensemble de traitement, d'une part avec le dispositif de mesure (14), et d'autre part avec une vanne trois voies (10). Des connections analogues sont bien évidemment ~tablies avec tous les moyens de mesure et de commande de l'installation. -Les données en provenance des différents instruments de mesu-re permettent en outre, le cas échéant, de gérer le stockage des compo-sants de l'encollage par la détermin~tion de la consommation cumulée de ceux-ci.
A titre d'exemple, une préparation d'encollage utilisée pour la production de feutres de fibres de verre pour l'isolation comprend lei divers constituants suivants introduits dans cet ordre :
- eau, - résine formo-phénolique modifiée ou non, - u~ée en solution aqueuse, - sulfate d'ammonium en solution, - ammoniaque, , .
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~ 14 -- émulsion d'huile, - silane hydrolysé, - eau.
Comme indiqué précédemment, la circulation d'eau en fin de S séquence permet un rinçage des canalisations d'alimentation. L'eau in-troduite en début de séquence permet une bonne homogénéisation de la composition au fur et à mesure de l'introduction des différents consti-tuants. L'eau introduite dans ces deux temps, peut être répartie par exemple par moitié.
Les constituants, dans le cas d'un dispositif de mesure uni-que, sont introduits séparément les uns à la suite des autres.
La commande automatisée comme la commande manuelle permettent non seulement de suivre l'introduction des divers constitusnts dans les proportions requises, mais encore, permet de moduler la quantité totale 15 de composition pr~parée. Il est possible, de cette façon, d'ajuster exactement la quantité d'encollage à ce qui est nécessaire lors d'un changement de production.
Le temps de préparation de l'encollage est réglé pour suivre le rythme de la consommation. On garde avantageusement une marge suffi-sante pour permettre des interventions sur l'installation de prépara-tion. On règle par exemple la durée du cycle de préparation à la moitié
de celle du cycle de consommation.
Comme nous l'avons indiqué, la quantité de composition d'en-collage prépar~e pour chaque cycle peut être très réduite. Pour des raisons de commodité et pour prévoir, le cas échéant de brèves inter-ventions sur l'installation sans être conduit à interrompre la produc-tion, il est preférable néanmoins que la capacité du b-ac de distribution soit suffisante pour qu'entre ses niveaux maxi et mini, la~ quantité
d'encollage corresponde au moins à 15 minutes de consommation.~
La capacité du bac de distribution n'est pas li~e à celle des bac d'utilisation ou de préparation. La seule li~ite est, bien entendu, que le volume du bac de distribution soit suffisant pour recevoir la totalité de la charge la plus importante que l'on soit amené à préparer dans le bac de préparation.
L'invention décrite précédemment pour la préparation des en-collages est également utilisable pour la préparation des compositions qui sont pulvérisées dans les mêmes conditions sur les fibres, même si celles-ci ne sont pas destinées, ou pas essentiellement destiné~s à
lier les fibres entre elles. En particulier, l'inYention est utilisable "~
.. ' ~ -.
~8Z~l pour la préparation des compositions dites d'ensimages qui ont pour ro-le principal, par exemple, de conférer aux fibres un toucher agréable ou d'éviter l'émlssion de poussières. La préparation de ces composi-tions d'ensimage met en oeuvre, de la même façon, la réunion de plu-S sieurs constituants liquides. Le même processus et le même typed'installation que celui décrit pour les encollages sontdonc utilisa-bles.
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Un autre but de l'invention est de proposer une installation permettant de réduire très sensiblement les interventions d'opérateurs que ce soit pour leur réglage ou pour leur entretien.
Selon l'invention, l'installation de préparation de la com-position d'encollage comprend en plus de cuves de stockage pour lesdivers constituants un ensemble de canalisations et de pompes decir-culation aboutissant à des vannes raccordées à une canalisation commu-ne unique ou à un nombre limité de canalisations communes sur la (les) quelle (s) sont disposés des moyens de mesure de la masse de produit circulant dans la (les) canalisation (s), cette (ces) canalisation (s) commune (s) conduisant les constituants circulant aéquentiellement à un bac de préparation où la composition est constituée par quantités défi-nies puis transvasée dans un bac de distribution d!où elle est finale-ment reprise par une ou plusieurs pompes et acheminée au dispos~tif de pulvérisation sur les fibres.
L'invention est décrite maintenant de façon détaillée en fai-sant référence aux planches de dessins dans lesquelles :
- la figure 1 montre, schématiquement, un montage tradition-nel pour l'alimentation des différents constituants de l'encollage jusqu'au bac de préparation, - la figure 2 est un diagramme schématique représentant une partie de l'installation de préparation et de distribution de la compo-sition d'encollage selon l'invention, - la figure 3a est un schéma du dispositif de mesure utilisé
- 30 dans l'installation selon l'invention, présenté en perspective - la figure 3b illustre, en vue de face, le phénomène de dé-formation qui est à la base de la mesure au moyen du dispositif de la figure 3a.
Dans les modes antérieurs et dans le mode selon l'invention, les constituants destin~s à former l'encollage sont stockés et achemi-nés jusqu'aux bacs d'utilisation de facon analogue.
La figure 2 présente la partie de l'installation correspon-~ dant au stockage et au transfert d'un constituant jusqu'à un bac d'uti-lisation. Des dispositions analogues sont utilis~es pour chacun de4 -, ,: ,' -' , .
2~2~
constituants sous les réserves qui sont indiquées plus loin pour cer-tains d'entre eux. Cette partie de l'installation n'est pas reproduite à la figure 1.
Les constituants isolés (résine, solution d'urée, émulsion, huile, ammoniaque, hydrolysat de silane...) sont stockés dans des cuves (1) de grande capacité sur les lieux d'utilisation pour permettre une autonomie suffisante. Eventuellement, notamment lorsque les consti-tuants isolés sont préparés sur le site même, les cuves peuvent avoir une capacité plus réduite, les risques de défaut d'approvisionnement étant écartés.
Ces cuves (1) sont maintenues dans les conditions requises pour chaque constituant afin d'assurer une qualite bien déterminée.
Elles sont par exemple munies de dispositifs d'homogénéisation et ther-mostatées.
Pour l'eau nécessaire pour compléter la composition il va de soi qu'il est préférable de l'introduire directement dans le circuit au niveau du dispositif de mesure dont il est question plus loin.
Pour les produits introduits en très faible proportion, il est éventuellement préférable de les transférer directement du réci-pient qui les contient au bac d'utilisation (2).
Les constituants sont conduits chacun à un bac d'utilisation (2) au moyen d'une pompe de transfert (3). Sur la canalisation de transfert, en amont de la pompe, il peut être avantageux de disposer un filtre (4) de protection de la pompe.
En cours de fonctionnement, le bac d'utilisation (2) est maintenu chargé entre des niveaux maxi et mini. Des détecteurs de ni-veau comm2ndent la mise en marche de chaque pompe de transfert (3). Le bac d'utilisation (2) constitue un intermédiaire commode de capacité
restreinte ~ proximité immédiate du lieu de préparation de l'encollage.
~ 30 Il permet d'assurer une alimentation permanente des circuits qui lui font suite. Chaque bac d'utilisation peut aussi, le cas échéant, ali-menter plusieurs ensembles de préparation.
Lorsque l'implantation des différents éléments s'y prête, en particulier lorsque le stockage est suffisamment proche de l'installa-tion de préparation de l'encollage (et par consequent lorsque le réseaude canalisation requis n'est pas trop étendu), Ia boucle de circulation peut être aménagée directement à partir de la cuve de stockage (1). En d'autres termes, on peut faire l'économie du bac d'utilisaeion (2), de la pompe de transfert (3) et de son filtre (4).
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Le constituant est ~outlré du bac d'utilisation pour passer dans un circuit qui conduit à un bac de préparation.
Ce circuit diffère très sensiblement selon que l'on considère la construction tradltionnelle représentée à la figure 1 celle selon l'invention dont un mode de réalisation est représenté a la figure 2.
Selon le mode traditionnel, le circuit comprend ~n ensemble de filtres (5) et de pompes doseuses volumétriques (6), lesquelles re-foulent les constituants en quantité déterminée dans le bac de prépara-tion (7) commun pour tous les constituants et dans lequel ils sont mélangés. Le circuit comprend aussi d'ordinaire des vannes d'arrêt et des purges.
Les pompes volumétriques traditionnelles les plus précises sont des pompes à piston dont le mouvement détermine un volume constant.
Ce mouvement engendré par un ensemble moteur bielle-manivelle est à la fois réglable dans sa vitesse et dans son amplitude.
L'amplitude ou la course du piston correspondent a un change-ment dans la géométrie de l'ensemble bielle-manivelle. En outre bien que cette modification puisse être conduite automatiquement comme indi-qué précedemment, cette automatisation requiert des moyens relativement complexes qui accroissent de façon très sensible le coût de l'installa-tlon. Pour cette raison, le réglage manuel est souvent préféré mais comporte des inconvénients inhérents à cette facon de procéder, à sa-voir lenteur de l'opérationj risques d'erreurs...
La variation de la cadence obtenue par exemple au moyen de variateurs de vltesse n'est pas non plus exempte de difficultés. Comme nous l'avons dit, le fonctionnement des variateurs est insuffisamment précis pour garantir une préparation satisfaisante.
La co~position d'èncollage préparée dans le bac (7) passe en-suite dans un circuit de distribution qui est détaillé à propos de l'in~tallation selon l'invention.
La figure 2 schématise un mode de réalisation selon l'inven-tion.
Dans cette installation, la partie relative au stockage des constituants au transfert de ceux-ci jusqu'aux bacs d'utilisation est telle que décrite précédemment. La partie suivante, qul est propre aux modes de réalisation selon l'invention, doit être considérée de façon détaillée.
Chaque constituant prélevé dans un bac d'utilisation ~2) pas-se dans une boucle d'alimentation qui comprend une pompe de circulation .
i 1298;28~
(8), un ~iltrP (9) protégeant la pompe (8) et situé en amont de celle-ci, une vanne a trois voies (10), une canalisation de retour (11). Dans ce circuit les paramètres de fonctionnement sont déterminés de telle sorte que le débit de la pompe soit supérieur à celui nécessaire pour alimenter le bac de préparation (12) dont il est est question plus loin. La boucle d'alimentation est ainsi, en permanence, parcourue par le constituant.
Il est préférable en effet, pour le bon fonctionnement de la pompe de circulation (8) que celui-ci soit continu. Dans ces conditions, selon la position de la vanne à trois voies (10), le constituant est soit entièrement retourné au bac d'utilisation (2) par la canalisation (11), soit partlellement retourné et partiellement envoyé dans le cir-cuit alimentant le bac de préparation (12).
Il est possible également, selon l'invention, de remplacer la boucle d'alimentation par un circuit sans retour au bac d'utilisation (2). Ce mode implique alors que le fonctionnement de la pompe soit dis-continu, ce qui est moins favorable, notamment en raison des risque~ de désamorcage consécutifs à un arrêt même de courte durée. Par ailleurs, ceci implique aussi un débit de la pompe de circulation relativement bien adapté aux débits effectivement nécessaires. Dans le cas d'une boucle d'alimentation on dispose au contraire d'une grande latitude dans le choix des caractéristiques de la pompe, sous réserve que la circulation engendrée soit supérieure au débit nécessaire.
Selon l'invention, il n'est pas besoin d'utiliser une pompe dont le débit est réglé de façon très précise. Le dosage n'est pas ef-fectué par la pompe mais directement sur la quantité de constituant circulant dans les conduitR d'alimentation du bac de préparation (12).
Pour ces raisons, il est possible d'utiliser une grande va-riété de pompes et notam~ent des pompes centrifuges, des pompes à en-grenages, des pompes à vis ou des pompes à palettes. Ces pompes n'ayantpas pour fonction de mesurer les quantités de constituants, il est pos-sible de les choisir en fonction de leur robustesse plus que de leur précision, ce qui permet d'améIiorer sensiblement la fiabilité de l'installation et limite les opérations délicates de maintenance en comparaison de ce que l'on constate lorsque suivant la technique tradi-tionnelle la mesure est effectue~ par la pompe volumétrique elle-meme.
Sur la figure 2, les boucles d'alimentation des divers cons-tituants (une seule d'entre elles est montree en entier) sont présen-tées raccordées à un circuit unique pour la mesure et l'alimentation du ' ' ~ , , , 8~
bac de ~préparation (12). Cette disposition est avantageuse car elle condult a une slmplification très poussée de l'installation. Nous ver-rons qu'il peut être préféré de dissocier cette partie en deux ou plus.
~ais de façon générale, selon l'invention, il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de mesure distinct pour chaque constituant alors que dans les modes traditionnels au contraire, le plus usuel est d'avoir un circuit de dosage avec une pompe volumétrique pour chaque constituant.
Lorsque, comme représenté sur la figure 2, plusieurs rarcor-dements sont effectués sur un même circuit de mesure, on s'efforce de limiter au maximum les volumes des conduite~ séparant les vannes trois voies de la canalisation commune (13) de même aussi que la longueur de la canalisa~ion commune (13) précédant le dispositif de mesure (14).
Dans l'installation selon l'inventlon, les constituants sont mesurés par un dispositif du type débitmètre massique, tel que ceux commercialisés par la société ~ICRO-MOTIO~. Il s'agit d'appareils dont le principe de fonctionnèment est le suivant.
Le liquide mesuré circule dans un tube en U (20) animé d'un mouvement de vibration imposé dans une direction qui se situe hors du plan du U. Les vibrations du tube engendrent des accélérations du li-quide circulant dans le tube en U dans le sens des flèches a. Le sensinstantané de ces vibrations est illustré aux figures 3a et 3bpar les flèches ~. Inversement, le liquide résiste par inertie à l'accélération qui lui est imposée. Cette résistance se traduit par deux forces de sens contraires sur chacune des branches du U, représentées par les flèches F à la figure 3b. Ces forces sont directement fonction de la masse de liquide circulant dans le tube. La mesure des forces, et par suite de la masse du liquide, est faite par celle de la déformation du tube, déformation qui se présente de la façon schématisée à la figure 3b. La dé~ormation s'inverse avec le sens de la vibration.
La mesure des déformations s'efiectue, par exemple, de facon magnétique.
La précision des mesures de masse effectuées au moyen de ces débitmètres est de l'ordre de 0,5 à 1 %, précision tout à fait satis-faisante pour l'utilisation qui en est faite selon l'invention. Cette précision est, par ailleurs, du meme ordre de grandeùr que celle que l'on obtient avec les pompes volumétriques de très bonne qualite.
Nous avons dit que le même circ:it de mesure peut servir pour les différents constituants de l'encollage. Dans la pratique, les mas-ses des constituant~ mis en oeuvre pour la preparation d'un même encol-.0 .
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g lage peuvent être très différentes les unes des autres. Ceci peut poserquelques problèmes.
La section du débitmètre massique est choisie en effet pour permettre le maximum de précision sur une gamme de débit donnée. En fonction du choix de cette gamme, le temps de chargement de chaque quantité de produit se trouve déterminé. Lorsque des constituants sont mis en oeuvre dans des proportions très différentes les unes des autres, en utllisant un même débitmètre, les séquences de temps sont également très différentes. Ceci peut engendrer certaines difficultés. Si l'on 10 choisit un débit faible, les constituants les plus abondants passeront très longuement au point que la cadence d'utilisation de l'encollage pourrait ne pas être satisfaite. Si l'on choisit au contraire un fort débit, la séquence complète est rapide et la demande est satisfaite, mais le temps de passage des constituants en faible proportion est trè~
15 r~duit et l'imprécision sur leur mesure peut s'accro$tre de façon indé-sirable par exemple par le fait de l'inertie des vannes.
Lorsque la formation de l'encollage comprend des constituants qui participent pour des proportions très différentes, il peut être avantageux de constituer deux circuits de mesure ou plus, chaque cir-20 cuit étant choisi de facon à correspondre aux meilleures conditions demesure correspondant aux produits considérés.
Il es~ possible, bien entendu, de constituer un circuit de mesure pour chaque constituant mais le coût de l'installation en est très sensiblement accru. L'amélioration qui résulte d'une telle dispo-sition ne suffit pas généralement à compenser cet investissement sup-plémentaire.
Il est remarquable qu'un seul dispositif de mesure (ou le cas échéant deux) puisse suffire pour l'ensemble des divers constituants quelle que soit leur nature. Ceci est d'autant plus avantageux que ces constituants sont plus nombreux. Leur nombre ordinairement est de 6 à
10 mais peut être plus élevé. Un avantage des débitmètres massiques est de fonctionner de fa~on indépendante de la masse volumique des produits traités. Les écarts éventuels sont inferieurs à la précision générale de la mesure indlquée précédemment. Par ailleurs, pour l'essentiel, les 35 masses volumiques des différents constituants utilisés sont voisines les unes des autres, ce qul accroit encore la précision des mesures.
La similitude des masses volumiques des constituants fait également que le volume mort constitué par la canalisation située entre les vannes trois voies et l'entrée du débitmètre ne fausse pas sensi-;.
-'~ . ,~ ' ' ':
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blement les mesures effectuées bien que, pendant le temps de circula-tion d'un constituant, on mesure pendant une fraction de ce temps le reste de constituant précédent remplissant cette partie du circuit.
Néanmoins, il est préférable de limiter le plus possible ce volume mort en situant les vannes trois voies le plu5 près possible du débitmètre.
Dans le cas de produits de masses volumiques très différentes, il va de soi qu'une correction systématique permet encore d'accroitre la préci-sion. Pour les conditions d'utilisation les plus usuelles et en suivant les précautions indiquées dans ce qui suit, il est possible cependant d'opérer sans correction. Dans l'hypothèse ou la préparation des compo-sitions s'effectue automatiquement selon une commande programmée, la correction systématique est avantageusement incluse dans le programme.
Dans le fonctionnement de l'installation, l'utilisation d'un seul débitmètre (ou d'un petit nombre) implique qu'il reçoit les pro-duits séquentiellem0nt pour les mesurer les uns après les autres.
Le choix de la séquence n'est pas nécessairement arbitraire.Il peut être déterminé par le mélange à réaliser. Il peut aussi être fonction de ce que les constituants sont amenés à passer dans un cir-cuit commun. En particulier, il est préférable de pro~éder en fin de séquence à un rinçage par de l'eau qui peut constituer la totalité de l'eau introduite ou une fraction seulement de celle-ci, le restant étant introduit en une ou plusieurs fois dans des éléments antérieurs de la séquence. On peut ainsi séparer chaque passage de constituant par un rinçage au moyen d'une fraction de l'eau nécessaire.
Le rin~age en fin de séquence présente un double intérêt. Il assure d'une part que la totalité des constituants, dont l'introduction a été contrôlée par l'ouverture et la fermeture des différentes vannes, a bien été transf~rée au bac de préparation et donc que les proportions sont bien respectées. Il garantit d'autre part, dans liévcntualité d'un changement de composition dtune opération à la suivante, l'élimination des constituants de la composition précédente.
Pour les mêmes raisons il est préférable, dans le circuit schématique représenté à la figure 2, de disposer l'alimentation en eau à l'extrémité de la canalisation 13 de manière que le lavage intéresse toute cette canalisation.
Le schéma de la figure 2 présente un circuit d'alimentation - du dispositif de mesure comportant 7 vannes à trois voies. Ceci n'est qu'un exemple. Le nombre d'alimentations et, par conséquent de consti-tuants différents, n'est pas limité. Par ailleurs, une même installa-i~ , , :
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tion pouvant servlr à la préparation d'encollages de natures différentes, toutes les alimentations ne sont pas nécessairement utili-sées au cours de la séquence conduisant à la préparation d'un encollage déterminé.
Les constituants introduits dans le bac de préparation sont homogénéisés au moyen d'un agitateur (15). Ils sont ensuite transférés dans le bac de distribution (16). La commande du passage du bac (12) au bac (16) est déterminée par la mesure du niveau dans ce dernier.
Lorsque le détecteur de niveau mini déclenche le transfert, c'est l'en-semble de la préparation du bac (12) qui est transvasé. Ceci est effec-tué soit par simple gravité, comme schématisé sur la figure, soit au moyen d'une pompe de circulation. Ce transfert de composition déclen-che, lorsque le bac (12) est vidé, la mise en route d'une nouvelle sé-quence de préparation d'encollage.
On fait en sorte que le temps de pr~paration demeure infé-rieur à celui de consommation de la composition de sorte que le proces-sus se déroule sans interruption. Sous cette réserve, on voit que le volume préparé à chaque séquence peut être relativement faible, ce qui limite les quantités de produits immobillsés. Cette facon de faire, mê-me si elle impose la multiplication des opérations de préparation, ne so~lève pas de difficulté dans la mesure où, comme nous le verrons plus loin, ces opérations peuvent être entièrement automatisées.
Par ailleurs, le faible volume d'encollage préparé à chaque séquence permet une rotation plus rapide, autrement dit un temps d'at-tente moyen avant utilisation plus bref. Ceci est particulièrementavantageux lorsque la composition préparée est rapidement évolutive dan~ les conditions ambiantes.
Le falble volume en;attente facilite également le changement d'encoll~ge en cours de fonctionnement en réduisant le temps séparant deux préparations successives. Comme nous l'avons indiqué, le change-ment de composition s'effectue dans le cas de l'invention sans inter-ruption dans la production, en changeant simplement la séquence d'alimentation~en constituants.
Quand un changement de composition est entrepris le bac (12) est entierement vidé de son contenu. Autrement dit, la fraction de com-position qui se situe en-dessous de niveau minimu~ est soit consommée, soit évacuée par la purge (19).
La distribution de l'encollage aux postes de pulvérisation peut s'effectuer suivant des modalités variées. Avantageusement, la , - : , ~, , .:
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composition provenant du bac de distribution (16) est envoyée par des pompes doseuses aux dispositifs de pulvérisation (18). Ces pompes do-seuses, si elles doivent être stables, n'ont pas besoin de présenter une très grande précision.
S A ce point de l'installation, il ne s'agit pas de préparer une composition à partir de constituants en proportions bien rlgoureu-ses, mais de revêtir d'une quantité constante d'encollage les fibres formant les feutres.
Les pompes doseuses peuvent etre aussi remplacées de facon temporaire ou permanente par un ensemble de mesure du type débimètre massique associé à des moyens de régulation du débit tels que des van-nes proportionnelles. Si le coût de ces dispositifs rend ce type de so-lution moins attractif pour une application industrielle permanente, il peut présenter de grands avantages au titre de contr81es occasionnels effectués sur la ligne de production.
Pour alimenter les dispositifs de pulvérisation, on utilise par exemple des pompes à vis (telIes que les pompes du type MOINEAU).
Reliant le bac de distribution t16) et les pompes doseuses (17) il est possible de disposer une boucle de circulation. Cet arran-gement, qui n'est pas représenté sur la figure 2, est utile notammentlorsque le bac de distribution (16) est relativement éloigné du lieu d'utilisation et qu'il est envisagé de changer fréquemment la nature de la composition. Dans ce cas, comme précédemment, la boucle de circula-tion comprend un filtre, une pompe de circulation assurant un débit su-périeur à celui correspondant à l'al~mentation des pompes doseuses(17).
Dans le cas de l'utilisation d'une boucle de circulation, la mesure de la quantité d'encollage distribuée peut etre réglée au moyen de simples rotamètres com~andant des électrovannes à ouverture régulée, ou au moyen de dispositifs analogues.
Un avantage considérabIe de l'installation selon l'invention qui est présentée ci-dessus, est lié au fait que le réglage des propor-~ions de chaque constituant de la composition s'effectue sans aucune modification au niveau du dispositif de mesure, contrairement au mode de mise en oeuvre comprenant des pompes doseuses. Selon l'invention en effet, matériellement la modification des proportions ou des consti-tuants eux-m8mes résulte d'un changement de séquence d'ouverture et de fermeture des vannes trois voies. Il n'y a donc aucune modification de l'ensemble mécanique.
,, , , ....
: .
' - -. , --' 12g~2~1 ~ 13 -Cette simplification est appréciable lorsque la séquence de préparation est commandée par un opérateur. Celui-ci peut suivre la préparation à distance et intervenir instantanément en cas de modifica-tion urgente. Les dispositions selon l'invention sont encore plus ap-S préciables pour un fonctionnement automatisé. Celui-ci est d'autant plus avantageux que les gammes de production sont plus variées et sont modifiées souvent.
L'ensemble automatisé ne nécessite pas d'autres entrées d'in-formations que celles qui sont en tout état de cause établies, à savoir la mesure des niveaux des constituants dans les cuves et bacs de stoc-kage, celle des niveaux dans les bacs d'utilisation préparation et dis-tribution, et les informations fournies par le ou les dispositifs de mesure des masses de constituant alimentant la préparation.
L'ensemble automatisé ou non comprend aussi, en règle généra-le, des dispositifs de mesure contrôlant que les pressions requisessont bien établies dans ies boucles de circulation.
Toutes ces informations sont dirigées de préférence ver~ un ensemble de traitement qui recoit aussi des instructions programmées.
Cet ensemble en réponse commande le fonctionnement des différents élé-ments de l'installation : vannes, pompes qui règlent la préparation del'encollage. Sur la figure 2, l'ensemble de traitement des données et de commande automatisée est représenté par le bloc (22). A titre indl-catif, on a schématisé en trait pointillé les connections de l'ensemble de traitement, d'une part avec le dispositif de mesure (14), et d'autre part avec une vanne trois voies (10). Des connections analogues sont bien évidemment ~tablies avec tous les moyens de mesure et de commande de l'installation. -Les données en provenance des différents instruments de mesu-re permettent en outre, le cas échéant, de gérer le stockage des compo-sants de l'encollage par la détermin~tion de la consommation cumulée de ceux-ci.
A titre d'exemple, une préparation d'encollage utilisée pour la production de feutres de fibres de verre pour l'isolation comprend lei divers constituants suivants introduits dans cet ordre :
- eau, - résine formo-phénolique modifiée ou non, - u~ée en solution aqueuse, - sulfate d'ammonium en solution, - ammoniaque, , .
,, 9~
~ 14 -- émulsion d'huile, - silane hydrolysé, - eau.
Comme indiqué précédemment, la circulation d'eau en fin de S séquence permet un rinçage des canalisations d'alimentation. L'eau in-troduite en début de séquence permet une bonne homogénéisation de la composition au fur et à mesure de l'introduction des différents consti-tuants. L'eau introduite dans ces deux temps, peut être répartie par exemple par moitié.
Les constituants, dans le cas d'un dispositif de mesure uni-que, sont introduits séparément les uns à la suite des autres.
La commande automatisée comme la commande manuelle permettent non seulement de suivre l'introduction des divers constitusnts dans les proportions requises, mais encore, permet de moduler la quantité totale 15 de composition pr~parée. Il est possible, de cette façon, d'ajuster exactement la quantité d'encollage à ce qui est nécessaire lors d'un changement de production.
Le temps de préparation de l'encollage est réglé pour suivre le rythme de la consommation. On garde avantageusement une marge suffi-sante pour permettre des interventions sur l'installation de prépara-tion. On règle par exemple la durée du cycle de préparation à la moitié
de celle du cycle de consommation.
Comme nous l'avons indiqué, la quantité de composition d'en-collage prépar~e pour chaque cycle peut être très réduite. Pour des raisons de commodité et pour prévoir, le cas échéant de brèves inter-ventions sur l'installation sans être conduit à interrompre la produc-tion, il est preférable néanmoins que la capacité du b-ac de distribution soit suffisante pour qu'entre ses niveaux maxi et mini, la~ quantité
d'encollage corresponde au moins à 15 minutes de consommation.~
La capacité du bac de distribution n'est pas li~e à celle des bac d'utilisation ou de préparation. La seule li~ite est, bien entendu, que le volume du bac de distribution soit suffisant pour recevoir la totalité de la charge la plus importante que l'on soit amené à préparer dans le bac de préparation.
L'invention décrite précédemment pour la préparation des en-collages est également utilisable pour la préparation des compositions qui sont pulvérisées dans les mêmes conditions sur les fibres, même si celles-ci ne sont pas destinées, ou pas essentiellement destiné~s à
lier les fibres entre elles. En particulier, l'inYention est utilisable "~
.. ' ~ -.
~8Z~l pour la préparation des compositions dites d'ensimages qui ont pour ro-le principal, par exemple, de conférer aux fibres un toucher agréable ou d'éviter l'émlssion de poussières. La préparation de ces composi-tions d'ensimage met en oeuvre, de la même façon, la réunion de plu-S sieurs constituants liquides. Le même processus et le même typed'installation que celui décrit pour les encollages sontdonc utilisa-bles.
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Claims (8)
1. Installation pour la préparation de compositions liquides destinées à être pulvérisées sur des voiles ou feutres de fibres minérales, ces compositions nécessitant la réunion et le mélange de plusieurs constituants eux-mêmes à l'état liquide, dans laquelle les constituants sont conduits a un récipient de préparation par l'intermédiaire d'une ou plusieurs canalisations en nombre inférieur à celui des constituants, chaque canalisation étant raccordée par l'intermédiaire d'une ou plusieurs vannes à des moyens d'alimentation en constituants, chaque vanne commandant l'introduction séquentielle d'un constituant dans une conduite, un dispositif du type débitmètre massique étant disposé sur chaque canalisation en aval des vannes, la composition préparée passant ensuite du récipient de préparation à un circuit d'utilisation.
2. Installation selon la revendication 1 dans laquelle les moyens d'alimentation des constituants comprennent un bac d'utilisation, un ensemble de canalisations formant une boucle de circulation sur laquelle sont disposées une pompe de circulation, une vanne trois voies qui, selon sa position, renvoie la totalité du constituant au bac d'utilisation ou une partie de celui-ci seulement, l'autre partie étant dans ce cas dirigée vers la canalisation.
3. Installation selon la revendication 2 dans laquelle le constituant est maintenu dans le bac d'utilisation entre deux niveaux mini et maxi, des détecteurs déclenchant l'amenée du constituant depuis des réservoirs de stockage.
4. Installation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 dans laquelle la canalisation est raccordée à son extrémité la plus éloignée de celle débouchant dans le bac de préparation à une alimentation en eau.
5. Installation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 dans laquelle le dispositif de type débitmètre massique est choisi de façon qu'il autorise des débits de constituants permettant la préparation de la composition à un rythme au moins deux fois supérieur à celui de la consommation de cette composition.
6. Installation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 dans laquelle le circuit d'utilisation comprend un bac de distribution dans lequel la composition préparée dans le bac est déversée puis est prélevée en continu pour être acheminée au(x) dispositif(s) de pulvérisation.
7. Installation selon la revendication 6 dans laquelle la composition est prélevée dans le bac de distribution et circule dans une boucle sous l'effet d'une pompe de circulation, une dérivation sur cette boucle alimentant une pompe de distribution qui règle le débit de composition envoyé au dispositif de distribution.
8. Installation selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 7 dans laquelle le fonctionnement séquentiel des vannes est commandé par un ensemble automatique en réponse aux informations fournies par le débitmètre massique et les détecteurs de niveau dans les différents bacs et suivant des instructions mises en mémoire.
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