Procédé et appareil pour indiquer le débit du courant d'une matière solide
finement divisée
Le présent brevet a pour objets un procédé et un appareil pour indiquer le débit du cou rant d'une matière solide finement divisée, par exemple d'une matière solide en poudre, granulaire ou sous une autre forme finement divisée.
Les valeurs mesurées par l'appareil peuvent être envoyées à un instrument indicateur et/ou enregistreur pour montrer le débit instantané du courant, ou (conjointement avec un appareil intégrateur) pour montrer la quantité totale de matière ayant passé dans un temps donné.
Alternativement, ou conjointement, les valeurs relevées peuvent être envoyées à des moyens pour régler le débit du courant, de façon à maintenir ce débit constant à une valeur désirée, ou à le faire varier selon une loi donnée.
Le brevet a pour premier objet un procédé pour indiquer le débit du courant d'une matière solide finement divisée, caractérisé en ce qu'on produit l'impact de la matière sur la surface d'un plateau, en ce qu'on assure son écoulement sur cette surface, et en ce qu'on indique le moment résultant relativement à un axe. Il a également pour objet un appareil pour indiquer le débit du courant d'une matière solide finement divisée, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau incliné sur lequel tombe cette matière, et des moyens pour mesurer le moment autour d'un axe des forces appliquées au plateau par la matière, l'inclinaison du plateau et la position de l'axe relativement à la position d'impact de la matière sur le plateau étant telles que le moment résultant est pratiquement indépendant de la hauteur de chute de la matière.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution et quelques variantes de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé qui est décrit ci-après à titre d'exemple.
La figure 1 est une vue schématique de l'appareil constituant cette forme d'exécution.
La figure 2 est un diagramme montrant la variation du moment de rotation du fléau selon la fig. 1, en fonction de la position de laquelle on laisse tomber la matière solide.
La figure 3 montre une variante d'un plateau.
Les figures 4 et 5 montrent des variantes utiles pour la mesure du débit du courant d'une matière humide ou collante.
L'appareil de mesure représenté à la fig. 1 comprend un fléau 12 pivotant sur un appui 13, et un plateau 14 qui est incliné sur la verticale et qui est fixé à l'extrémité du fléau 12. Un élément 15 permet de mesurer le moment de rotation du fléau 12, cet élément comprenant par exemple un ressort s'opposant au mouvement du fléau 12 en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre et des moyens pour mesurer le mouvement rotatif du fléau. Un amortisseur 16 amortit le mouvement oscillatoire du fléau.
Une matière solide, dont le débit massique du courant doit être mesuré, peut tomber sur le plateau 14 dans la direction indiquée par la flèche 17, et s'écoule sur le plateau pour quitter ce dernier à son bord inférieur. La matière produit un moment de rotation appliqué au fléau 12 autour de l'appui 13, et ce moment est mesuré par l'élément 15. On a trouvé qu'il existe une relation linéaire entre le débit massique du courant et le moment, quelle que soit la densité de la matière, si le point à partir duquel on laisse tomber la matière est approximativement constant, de sorte que l'élément 15 peut être facilement étalonné pour une lecture directe.
Les dimensions géométriques du plateau sont déterminées par les considérations indiquées plus haut selon lesquelles le moment de rotation autour de l'appui 13 est, dans certaines limites, pratiquement indépendant de la hauteur de chute de la matière. Les dimensions suivantes sont données à titre d'exemple:
angle du plateau sur l'horizon tale, a 56 degrés
distance du bord inférieur du
plateau au point de fixation
du fléau, a..... 14,4 cm
distance du bord supérieur du
plateau au point de fixation
du fléau 16,3 cm
distance du point de fixation
du fléau 12 à la position
moyenne de l'impact de la matière, b 7,6 cm
distance de l'appui 13 au point
de fixation du fléau, c.. 25,9 cm
Pour ces dimensions, la matière peut tomber de n'importe quelle hauteur dans un domaine s'étendant du voisinage du plateau à une distance d'environ 15 cm au-dessus du point d'impact sur le plateau sans affecter sensiblement le moment de rotation résultant. Des résultats semblables peuvent être obtenus en variant légèrement l'angle du plateau.
La fig. 2 montre la variation du moment avec la variation tant verticale qu'horizontale de la position à partir de laquelle la matière est lâchée sur le plateau 14, le débit du courant étant maintenu constant. Dans ce diagramme, l'abscisse et l'ordonnée sont données en cm, les lignes 18 joignent les points d'égal moment de rotation et les valeurs figurant en regard de ces lignes sont exprimées en kg/cm.
La fig. 2 se rapporte à la variation mesurée pour du sable s'écoulant avec un débit de 0,031 kg/sec, mais d'autres matières donnent des résultats semblables. La Ligne F de la fig. 2 correspond à la position de la flèche 17 de la fig. 1.
On peut remarquer d'après la fig. 2 que si la position à partir de laquelle la matière est abandonnée est située sur la ligne verticale 19, par exemple, le moment de rotation est pratiquement inchangé par la hauteur verticale à laquelle la matière est lâchée et, pourvu que la position de chute soit située dans l'aire hachurée, le moment de rotation ne varie pas de plus de 2,5 o/o de sa valeur moyenne.
Quand il est nécessaire que le moment de rotation résultant soit pratiquement indépendant de changements modérés dans la hauteur, le point d'impact doit être dans la région où la ligne F de la fig. 2 coupe le plateau 14.
En pratique, quand une couche de matière solide est supportée sur une surface horizontale mobile (comme une courroie de transport ou un disque rotatif) et qu'elle est déchargée par-dessus le bord de cette surface. par exemple sous l'action d'un bras fixe, la position en plan du point à partir duquel la matière tombe librement peut être établie avec une bonne précision, alors que le point de libération peut être à n'importe quel niveau entre la partie supérieure et la partie inférieure de la couche. On peut voir à la fig. 2 qu'en disposant de manière appropriée l'appareil de mesure décrit plus haut relativement à un tel dispositif de décharge, on peut s'arranger pour que les variations de la hauteur de libération de la matière soit pratiquement sans effet sur les valeurs indiquées par l'appareil de mesure.
Les détails de l'appareil représenté à la fig. 1 peuvent être évidemment modifiés si on le désire. Par exemple, au lieu d'utiliser l'appui 13, on peut employer une barre de torsion.
Egalement, le plateau 14 peut présenter un bord relevé vers le haut sur l'un de ses côtés et des deux côtés, pour que la matière solide ne passe pas sur les bords latéraux. Le plateau peut aussi être concave selon tout plan normal au courant de matière sur sa surface pour former une glissière, comme représenté à la fig. 3.
On peut prévoir un plateau auxiliaire 20 (fig. 4) pour empêcher une accumulation de matière immobile sur le plateau et la lecture erronée qui s'ensuivrait. Le plateau auxiliaire 20 est fixé de manière que son bord inférieur soit à proximité du point d'intersection de la ligne F avec le plateau 14. Une matière 21 est versée Åa partir d'une table d'alimentation 22, de manière qu'elle tombe d'abord sur le plateau 20 et s'écoule ensuite de ce dernier sur le plateau 14.
L'emploi du plateau auxiliaire 20 est spécialement avantageux quand il s'agit de mesurer le débit du courant d'une matière humide ou collante. Si une matière de cette nature est versée directement sur le plateau 14, il se produit une accumulation de matière immobile sur le plateau, et la mesure donnée par l'instrument est faussée. Si cependant la matière est versée sur le plateau auxiliaire 20, l'accumulation 23 se produit sur ce plateau et la lecture de l'instrument n'est pas modifiée.
Le plateau auxiliaire 20 doit être situé dans une position pour laquelle la variation du moment de fléchissant avec la hauteur de chute n'a pas une valeur critique.
Au lieu d'utiliser un plateau auxiliaire 20, le plateau 14 peut être incurvé vers le haut en direction de la verticale, pour former une courbe douce 25 à son extrémité supérieure, comme représenté à la fig. 5. La matière tombe sur cette partie du plateau, de manière que le bord du courant soit très proche de la courbe 25, et le courant de matière est doucement dévié vers le bas du plateau pour éviter l'accumulation.
On peut aussi éviter totalement ou partiellement qu'une matière humide colle au plateau 14 en prévoyant un dispositif de chauffage de ce dernier.
REVENDICATIONS:
I. Procédé pour indiquer le débit du courant d'une matière solide finement divisée, caractérisé en ce qu'on produit l'impact de la matière sur la surface d'un plateau, en ce qu'on assure son écoulement sur cette surface, et en ce qu'on indique le moment résultant relativement à un axe.
II. Appareil pour indiquer le débit du courant d'une matière solide finement divisée, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau incliné sur lequel tombe cette matière, et des moyens pour mesurer le moment autour d'un axe des forces appliquées au plateau par la matière, l'inclinaison du plateau et la position de l'axe relativement à la position d'impact de la matière sur le plateau étant telles que le moment résultant est pratiquement indépendant de la hauteur de chute de la matière.