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Consistométre.
La présente invention concerne un dispositif perfectionné permettant une mesure continue et plus pré- cise de la consistance d'un courant de matière.
La norme pour mesurer la consistance d'une matière consiste à déterminer la pénétration dans cette 'matière d'un outil spécialement adapté à cet usage, et cela dans des conditions contrôlées. L'outil est calibré
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de façon que la profondeur de pénétration correspond à la consistance de la matière. Cette méthode ne se prête pas à l'automatisation.. c'est-à-dire, qu'elle ne constitue pas un moyen d'obtenir une mesure conti- nue de la consistance. Tout mécanisme destiné à four- ni une mesure continue de la consistance dépend du'main- tien d'un taux d'écoulement constant de la matière dont la consistance doit être mesurée.
Une sonde est placée dans le chemin de l'écoulement et elle est déplacée, par la force que- la matière exerce sur elle, d'une quantité qui est en corrélation avec la consistance de la matière. Le principal inconvénient de ce système ré- si.de dans le problème du Maintien d'un taux d'écoule- ment constant, étant donné que ce taux d'écoulement est influencé par divers facteurs, tels que la consistance et la viscosité de la matièrs. Un autre système pour 'mesurer la consistance 'Puna matière consiste à mesurer la réaction de la matière sur un élément tournant dans la matière dont la consistance est à mesurer.
La réac- tion de la matière sur l'élément tournant peut être mesurée comme changement dans l'effort nécessaire pour maintenir une vitesse de rotation constante. Toutefois, la transmission motrice assurant la rotation de l'élément tournant, dans la. matière est elle-même affectée de chargea inhérentes aux coussinets de joints d'étanchéité. Ces effets de charge qui sont variables, donnent lieu à des efforts de rotation qui ne peuvent pas être distin- gués des efforts produits pour 'surmonter la réaction de la matière sur l'élément tournant, et qui par suite af- fectent la précision de la mesure de consistance.
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La:présente invention élimine ou réduit les inconvénients de la méthode antérieure en proposant un consistomètre capable d'assurer une mesure continue de la consistance d'une matière, indépendamment du taux d'écoule- ment de cette matière. Le dispositif selon l'invention' assure aussi une mesure de consistance qui est, effecti- vement, exempte de tous effets de charge dus au frotte- ment dans les coussinets ou les joints d'étanchéité.
La présente invention propose un consistomètre capable de fournir une mesure de la consistance d'un courant de matière avec une sensibilité accrue et une plus grande précision que ce qu'il était possible d'obtenir jusqu'à présent.
Cette invention propose aussi un consistomètre pour la mesure de la consistance d'un courant de matière, cette mesura pouvant être utilisée comme fonction de commande..
Le consistomètre perfectionné a été particuliè- rement conçu pour 1 emploi en relation avec un traitement continu de la graisse. On notera que la présente inven- tion n'est pas Limitée, néanmoins, à cet emploi particu- lier, mais peut être adaptée à d'autres usages dans tout procédé pour la détermination et le maintien de la consis- tance d'une matière. En ce qui concerne l'utilisation de 'l'invention dans un traitement continu de la graisse, on crée par pompage un courant continu de graisse dans une canalisation dans laquelle est placé le consistomètre.
Celui-ci engendre @ signal électrique qui est propor- tionnel à la consistance de la graisse passant à travers le dispositif. Ce signal électrique est utilisé pour
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commander une soupape qui introduit une quantité corres- pondante d'une matière destinée à modifier la consistance, dans ce cas particulier de l'huile, pour maintenir une' consistance prédéterminée du produit final.
Sommairement, l'invention consiste en un , appareil pbur mesurer de façon continue la consistance d'un courant de matière, comprenant un élément élastique placé dans le courant de façon que les deux surfaces au ¯ voisinage desquelles l'élément est flexible sont parallè- les à la direction de l'écoulement du courant. D'autres organes sont prévus pour mesurer les forces de réaction exercées sur l'élément élastique par la matière pendant la rotation. La mesure obtenue par ce @ une in- dication de la consistance de la matière.
D'autres particularités et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, laquelle, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples.non limitatifs, fera bien com- prendre comment la présente invention peut être mise en pratique, les particularités qui ressoptent tant du texte' que des dessins faisant, bien entendu, partie de celle-ci.
'La figure 1 est une vue en coupe longitudinale, en partie schématique, du consistomètre montrant une cham- bre contenant l'élément, élastique rotatif monté pour tour- ner dans cette chambre.
La figure 2 est un schéma de montage électri- que montrant le circuit électrique à pont et l'équipe- pant électrique auxiliaire pour fournir le signal élec- unique proportionnel à la flexion de l'élément élastique représenté à la figure 1. Ce dessin montre aussi, de
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,:.2,on schématique,, la soupape cosuaandée par le signal électrique.
La figure 3 représente une variante de réali- @ l'élément élastique de la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe transversale
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saluant l'axe longitudinal d'autre forme de consis- ;a:e ta eri La figure ' est le schéma dllêcoulement de la .:''1i'd.:;s dans un sy t.se a marche {,;;u.tinu.3 utilisant le "n.u1-'3tomètr<e selon cette invent10.' Sur la figure 1, il est montré une chambre 11
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dans la<4.d<>llé; est monté l'élément élastique 12. Comme mentionne précédemment., le présent connistomètre a été paâ tiaul3.'sreoent conçu pour 1'emploi dans un traitement continu de la graisse. Dans ce but, la chambre 11 est
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disposée pour être placée dans un courant, généralemen.t un courant dérivé, dans lequel la graisse est continuel- lement pompée.
En conséquence, l'orifice d'entrée 13 est prévu pour être relié à la partie amont du courant de graisse, cependant ue l'orifice de sortie 14 est prévu pour être relié à la partie aval du courant pour assurer un écoulement continu de la graisse. La chambre 11 elle- même a été spécialement connue pour donner un type d'écou- lement de la matière visqueuse autour de l'élément élus- .tique 12 qui donne une rapide circulation de la graisse et assure qu'une matière fraîche est à tout moment en contant avec l'élément élastique.
A cet égard, il a été prévu un organe d'amenée et distribution qui consiste en des trous 18 ménagés dans une paroi d'entrée oblique 17 et disposés dans un cercle
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ayant un rayon prédéterminé et concentrique avec l'axe ,ongitudinal de la chambre 11. Ces trous déposent la. matière entrante dans l'espace de la chambre 11, à travers lequel l'élément élastique 12 tourne continuelle- ment. La.,chambre a er des paroi-- 22 s'évasant vers- l'intérieur et condicant à l'orifice de sortis 14.
Les trous 18 places comme décrit, les parois d'entrée incli- nées 17 et la paroi s'évasant vers l'interieur 22 et conduisant à la sortie 14 fournissent le type désiré d'écoulement de la matière visqueuse à travers la chambre de sorte que l'élément élastique 12, en tournant, rencon- tre continuellement de la matière fraîche. L'élément élas- tique est représenté dans cette réalisation sous for- me d'une pale ou d'un bras flexible dont la face plane est parallèle au courant de matière. Une extrémité de la pale est fixée à une tête de commande rotative 24 placée au centre de la chambre 11. Cette tête de commande 24 est fixée à l'extrémité d'un arbre de transmission 28 qui est mis en rotation par un moteur électrique à vitesse constante 29, par l'intermédiaire.d'un groupe d'engrenage réducteur 31.
La rotation de la pale se-faità angle droit relativement au courant de matière, et la vitesse de ro- tation est maintenue constante, de sorte que la réaction de la matière contre la pale va provoquer la flexion de celle-ci dans sa face plane dans une proportion qui est .fonction de la consistance de la matière. Les coussinets
32 à joint étanche sont prévus pour maintenir au minimum 'le frottement entre l'arbre tournant 28 et la paroi de la chambre à travers laquelle il passe. Un joint d'étan- chéité 34, sous forme de joint mécanique, est prévu
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autour de l'arbre 28 à l'endroit où celui-ci entre dans la chambre, pour empêcher toute fuite de graisse le long de l'arbre de transmission.
Le consistomètre peut fonc- tionner avec des graisses de forte consistance, car le joint 34, de même que les coussinets; peuvent être sans jeu et de construction solide, puis- que la mesure de la consistance n'est pas affectée par la charge ou effort de frottement que subit l'arbre de trans- mission 28.
La pale flexible 12 possède une jauge d'effort
38 montée sur un côté de cette pale, et une seconde jauge d'effort 39 (non représentée) montée sur le côté opposé de ladite pale. Ces jauges sont prévues pour mesurer l'importance de la flexion de la page lorsqu'elle tourre dans la matière, ce qui donne une indication de la consis- tance de la matière. Les conducteurs électriques 41 et 42 partant des jauges 28 et 39 respectivement sont représen- tés comme passant h travers une partie creuse hermétique- ment fermée de l'arbre 28. Ces conducteurs 41 et 42 sont reliés d'autre part à un ensemble de bagues collectrices
43, 44, qui peut être de n'importe quel type connu de système à bagues collectrices.
On notera que l'organe de détection utilisé dans le consistomètre n'est pas limité aux deux jauges d'effort décrites, Une seule jauge d'&ffort pourrait être urilisée, de même que des jauges d'effort supplémentaires pourraient être montées sur la mème pale flexible, ou .'pourraient être placées sur des pales suppliémentaries.
Les signaux électriques obtenus par plusieurs jauges d'effort pourraient être combinés en vue d'obtenir un résultat moyen, afin d'obtenir une mesure plus précise
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de la consistance.
Les jauges d'effort utilisées sont du type dans lequel une caractéristique électrique varie suivant la charge appliquée à la jauge. La plupart des jauges d'effort à résistance conviennent pour cette application, telles que les types à lame mince,fil métallique et semi-conduc- teur. Il est évidemment possible de protéger les jauges contre la plupart des risques de dommage mécanique ou chi- mique,
Les jauges d'effort 38 et 39. sont représentées, dans le schéma de circuit de la figure 2, par les résis- tances 52 et 53, respectivement.
Ces résistances 52 et 53 sont représentées liées à un circuit et ent de Wheatstone dans lequel elles forment les résistants de deux branches du pont, Les deux autres branches de ce pont sont formées par des résistances fixes 56 et 57 et un poten- tiomètre 66. Le pont est alimenté par connexion des points nodaux latéraux du pont à une source de courant continu 61.
La sortie du pont est prise entre le point nodal supérieur et le point nodal inférieur à l'aide des conducteurs 62 et .
63, respectivement. Les valeurs des diverses résistances du pont sont choisies.telles que,le réseau de pont est équilibré pour la valeur des résistances 52 et 53 produite quand la pale flexible 12 est à l'état non fléchi. Le potentiomètre 66 est prévu pour aider à l'équilibrage ini- tial du réseau de pont. On remarquera que toute flexion de la pale élastique 12 va provoquer un changement dans la résistance des jauges d'effort 38 et 39, ce qui va donner ieu à un déséquilibre dans le pont. La jauge 38 produira une variation de résistance opposée à celle de la jauge
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d'effort 39, la variation dépendant du sens de rotation de La paie.
Une rotation dans le sens des aiguilles d'une con- re, de la pale montrée à la figure 1, produira une com-
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)Z",;..e,1f.1{,n dans la jauge à'effor% 38 et une tension dans la ja& deff0rt ;9 tù1s qu'une rotation en sens contraire ' des ai u;L!.1';1 d'une montra traduira l'effort opposé.
Le 'f.!th:élf.\t:U1b:re ainsi causé ear.L le pont provoque dans la sor- ::.., 'iill. flux ft1e courut, qui est proportionnel à ce déséqui- J-ib'tZ'o Si des .3au{;s d'effort suppléNgntaires sont utilisées 6t.r le même siéent élastique en sur des éléments élasti- ques SU91enta.ires, elles peuvent être reliées en série avec les autres jauges d'effort mesurant la même valeur,
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c$est-à-dire qtielles jauges d'effort mesurant la tension peuvent âtre connectées dans un circuit en série, tandis que celles qui mesurent la compression peuvent être connectées dans un autre circuit en série.
Les sorties 62 et 63 venant des points nodaux supérieur et inférieur, respectivement, du pont, sont reliées à @ sélecteur de bandes .71 qui permet la sélection manuelle de la valeur de résistance ente les deux conducteurs électriques 62 et 63 et commande ainsi l'ampleur du signal électrique obtenu par le déséquilibre du circuit du pont. La tension maxima escomptée, fournie par le circuit à pont, est de
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l'ordre de deux volts pour les jauges à semi-conducteure ce qui représente la plus grande flexion de l'élément élastique. Le- sélecteur de bandes peut réduire cette va- leur jusque dans la bande du millivolt.
Le signal de
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millivolt qui. en résulte est amené à 1-lindîcateur-enregin. treur 72. Celui-ci, comme le nom l'indique, comporte un appareil pour enregistrer le signal, donnant ainsi un permanent enregistrement ou indication des variations de
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la consistance du courant- de matière. La partie active de l'indicateur-enregistreur 72 consiste en un organe de conversion pour transformer le signal électrique en un signal pneumatique.
L'indicateur-enregistreur peut être n'importe quel appe @ ardinaire réalisé pour accomplir ces deux fonctions,comme ,pair' exemple le dispositif connu sous le nem de "Bristel Dynamester", enregistreur millivolt à bande, graduée avec organe de commar de pneumatique à trois modes, fabriqué par la Bristol C , Waterbury 20, Connecti- but. Le signal pneumatique est utilisé pour actionner la soupape à diaphragme 73 pour régler le taux d'addition de toute matière, telle que de l'huile, déterminant ainsi la qualité du produit final en accord avec la consistance 'mesurée.
La 'figure 3 montre uns variante dans la réali- sation de l'ensemble de pale élastique et jauge d'effort représenté à la figure 1. Ce dispositif se compose d'un bras en porte-à-faux 74 comprenant une lame d'acier ou tout élément à lame .onvenable dans lequel le changement dans l'effort provoque un déplacement suffisant pour être mesurable par une jauge d'effort. Le bras 74 se compose ., d'une longue lame qui pivote en son milieu autour d'un élément de commande motrice 76 ; il peut aussi se composer de lames séparées partant de l'élément de commande 76.
Les extrémités extérieures 75 de la lame ou du bras ont une forme particulière, dans ce cas rectangulaire, pour offrir plus de surface à la réaction avec les matières par lesquelles le bras 74 est mis en rotation . Les jauges d'effort 77 et 78 sont placées le long du bras 74, de préférence près du point d'effort.maximum.
Comme repré-
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tenté, les jauges d'effort sont placées sur le même cote du bras, mais sur rayons opposés, de sorte que, comme .le bras tourne à angle droit avec le sens d'écoulement du courant de matière, une des jauges d'effort mesure la tension tandis que l'autre mesure la compression. ;
Comme dans le cas de la disposition, précédemment décrite, de la figure 1, les jauges d'effort 77 et 78 forment deux bandes d'un réseau en pont qui est utilisé pour détecter les changements dans l'effort supporta par les bras et par suite les changements dans la consistance de la ma- tière qui provoque cet effort.
On notera que plus d'une paire de Jauges d'effort' peuvent être utilisées, et qu'il peut être prévu plus d'un bras 74.
La réalisation de l'invention représentée à la figure 4 est basée sur le même principe que les réalisations précédentes. Le principal avantage de la réalisation de la fi- gure 4 est la suppression de la chambre.Cela est rendu possi- ble par une orientation différente des pales ou lames,qui sont disposées autrement que dans le cas représenté à la fi. gure 1,Ici les lames 106, dont chacune porte une jauge d'ef- fort 107,,sont montées de façon à se diriger parallèlement au courant de matière et à leur axe de rotation.
Leur face plane est toujours parallèle .au courant, mais leur dimension longitudinale n'est plus placée radialement, ou transversalement au courant ; elle est Maintenant parallèle à l'axe de rotation ou au courant,, ela fait que la dimension radiale de l'ensemble a été réduite, et que celui-ci peut aisément trouver place dans un tuyau de petit diamètre, par exemple un tuyau de 1 pouce 1/2 (38 mm), représenté en 109 à la figure 4. On remarquera que les
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lames ou pales pourraient être prévues pour toute position . intermédiaire entre les positions extrêmes décrites par'les ,deux réalisations, c'est-à-dire entre les positions des lames, tendant radialement par rapport à l'axe de rota- tion,, et parallèlement a celui-ci.
Les lames 106 sont fixées à une tête rotative 105,, qui est mise en rotation par l'arbre de commande motrice 100. Cet arbre de commande 100 " présente en 101 l'ouverture d'un trou central le traversant de bout en boutdans lequel des conducteurs (non repré- 'sentes) partant desjauges d' effort 107 peuvent être enfermés pour établir une connexion électrique extérieurement à l'arbre. Des coussinets 102 et un Joint d'étanchéité 103 sont prévus le long de l'arbre.
En fonctionnement, la graisse @ dont la consistance est à mesurer, s'écoule dans le tuyau 109 dans le sens indiqué par la flèche 108. Les lames tournent continuellement dans la graisse à une vitesse constante. La réaction de la graisse sur les lames provoque la flexion de celles-ci le long de leur face plane. Cette flexion est .mesurée par les jauges d'effort 107. On remarquera que les jauges d'effort donnent des sorties c csées en étant dis- posées comme à la figure 4, puisque l'une d'elles mesure la tension et l'autre la compression, suivant le sens de rota- tion des pales. On vo@ @ l'examen de la figure 4 que la graisse, une fois sa consistance mesurée, s'échappe par l'orifice ce sortie 104.
Les jauges d'effort forment deux .branches du réseau électrique d'un pont, identique à celui .utilisé dans le dispositif de la figure 1, pour produire un signal électrique donnant une sortie qui est une indica- .tion de la consistance de la matière s'écoulant dans le
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tuyau 109.
Les lames 106 peuvent porter chacune une paire ce jauges 107, une jauge étant placée sur chacune des faces Dans des lames, qui sont parallèles à la direction du ant de matière. Les jauges d'effort mesurant la tension endant la rotation dans le courant de matière peuvent alars tre reliées ensemble en série, cependant que les nutre Jauges mesurant la compression peuvent aussi être
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.Jlj e'. c8të reliée' in série. La disposition en série des - ;)'r:;e"" <1 >e,ffor<w ;ae<>.:f3nt la tension ,el.. t former la resis" tance dans un pied du pont, tandis que la disposition en série de-,3 jauges mesurant la compression peut former un autre pied du pont.
Dans un tel arrangement, le pont serait exactement le même que celui qui a été décrit rela- tivement à la figure 2.
La figure 5 est un schéma d'écculement simplifia d'un ensemble de traitement continu de graisse, dans lequel un consistomètre est utilisé pour.mesurer la consistance ,de la graisse produite, et pour y exerce.,- une fonction de
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réglage, somnairoment, X'ensenbie de product1on de graîsse à marche contint comprend des organes de chargement de graisse, alcali et huile n 1 une section de réaction avec une pompe de circulation 81; une chambre à vide à condensation avec pompe de circulation 82, et une section de finissage contenant une pompe de circulation 83 et une vanne de coupure 84.
L'alcali et la graisse sont envoyés par pômpage à travers un système de circulation à réaction à l'aide des pompes 85 et 86, respectivement, et la pression dans le système à réaction est maintenue constante à l'aide de la soupape 87 placée sous l'action d'un ressort. Le vide
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,, dans la chambre à est maintenu constant à
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. l'aide de la soupap % dph:,t St se déchargeant dans un système à vide.'La pression dans le système de circulation à chambre à vide à condensation est maintenue au-dessus de
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la pression atuif#spi.5r4,qi;e, et la eeupure est maintenue à.
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d-lune .Jai>1 ,< ,-,,@t3 t::{3' 3&oties. dm ressort..
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'c1rculationa en passant par la soupape de cisaillement 8lF à l'aide de la pompe 83. Le produit total se décharge par la soupape à ressort 92., qui est réglée pour maintenir une pression constante dans le system de circulation de la -section de finissage.
Une petite fraction du produit est
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prélevée et envoyée par pompage à .travers l'échanseur de chalpir, so'.-I ';Jt le conolotomètre 94 à l'aide de la pompe 95. ' L'échangeur de chaleur 9 maintient la graisse entrant dans le consistomètre 94 à une température constante. La déchar-' ge du consistomètre rejoint le produit sur le côté aval de .la soupape 92. La pompe 95 permet à la graisse de s'écouler
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à travers le consistométre Y4 â une vitesse à peu près constante, alors même que la chute de pression à. la sortie de la soupape 92 se répercute sur la pompe 95, l'échangeur do
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chaleur 93 et le gonsistométre 94..
Le consistomètre 94, représenté à l'intérieur du parallélogramme en pointillé de la figure 4, se compose du moteur électrique 29 à vitesse constante, de l'ensemble
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. de. bagues collectrices 43.44 et de la chambre du consis to- . mètre 11 contenant l'élément sensible rotatif.
Le signal électrique engendré par le consistomètre., signal qui est proportionnel à la consistance de la graisse dans le sytème est amené à l'indicateur-enregistreur 72 qui, comme expli- qué plus haut,, convertit le signal électrique en une varia- tion pneumatique proportionnelle pour actionner une soupape pneumatique à diaphragme,73., réglant par ce moyen le taux d'addition de l'huile n 2 qui est ajoutée à la graisse pou:. maintenir la qualité convenable. comme mentionné précédemment, il n'est pas nécessaire de prévoir le consistomètre dans une boucle de dérivation comme représenté à la figure 5 . Le consistomètre peut être logé dans un tuyau convenable conduisant le courant principal de matière.
On s'en rend compte aisément en considérant la réalisation de la figure 4, où le consiste* mètre peut être logé facilement dans un tuyau relativement étroit.
On notera que le consistomètre selon cette invention n'est pas limité à l'emploi dans un procède de traitement continu de la graisse, mais peut être utilisé pour me- surer la consistance de pratiquement n'importe quelle ma- tière, comme les polymères, les asphaltes, les huiles de graissage, les essences Minérales, etc.*.
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1.- Appareil pour mesurer de façon continue la consis- tance d'un courant de matière# cod;rc::ant un élément élasti-
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Consistometer.
The present invention relates to an improved device for continuous and more accurate measurement of the consistency of a material stream.
The standard for measuring the consistency of a material consists in determining the penetration into this material of a tool specially adapted for this use, and this under controlled conditions. The tool is calibrated
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so that the depth of penetration corresponds to the consistency of the material. This method does not lend itself to automation, that is, it does not provide a means of obtaining a continuous measurement of consistency. Any mechanism intended to provide a continuous measurement of consistency depends on maintaining a constant flow rate of the material whose consistency is to be measured.
A probe is placed in the flow path and it is moved, by the force exerted by matter on it, by an amount which correlates with the consistency of the matter. The main drawback of this system resides in the problem of maintaining a constant flow rate, since this flow rate is influenced by various factors, such as the consistency and viscosity of the flow. subjects. Another system for 'measuring the consistency' of Puna material consists in measuring the reaction of the material on a rotating element in the material whose consistency is to be measured.
The reaction of material to the rotating member can be measured as a change in the force required to maintain a constant rotational speed. However, the driving transmission ensuring the rotation of the rotating element, in the. The material itself is affected by the charge inherent in the sealing pads. These load effects, which are variable, give rise to rotational forces which cannot be distinguished from the forces produced to overcome the reaction of the material on the rotating element, and which consequently affect the precision of the rotating element. the consistency measure.
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The present invention eliminates or reduces the drawbacks of the prior method by providing a consistometer capable of providing continuous measurement of the consistency of a material, regardless of the flow rate of that material. The device according to the invention also provides for a consistency measurement which is effectively free from any loading effects due to friction in the bearings or seals.
The present invention provides a consistometer capable of providing a measurement of the consistency of a material stream with increased sensitivity and greater accuracy than was heretofore possible.
This invention also provides a consistometer for measuring the consistency of a stream of material, which measurement can be used as a control function.
The improved consistometer has been specially designed for use in connection with continuous treatment of grease. It will be appreciated that the present invention is not limited, however, to this particular use, but can be adapted to other uses in any method for determining and maintaining the consistency of a material. . With regard to the use of the invention in continuous treatment of fat, a continuous flow of fat is pumped into a line in which the consistometer is placed.
This generates an electrical signal which is proportional to the consistency of the grease passing through the device. This electrical signal is used to
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controlling a valve which introduces a corresponding amount of a material to modify the consistency, in this particular case of oil, to maintain a predetermined consistency of the final product.
Briefly, the invention consists of an apparatus for continuously measuring the consistency of a stream of material, comprising an elastic element placed in the stream so that the two surfaces in the vicinity of which the element is flexible are parallel. them to the direction of current flow. Other members are provided for measuring the reaction forces exerted on the elastic element by the material during rotation. The measurement obtained by this @ an indication of the consistency of the material.
Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which follows, which, made with reference to the accompanying drawings given by way of non-limiting examples, will make it clear how the present invention can be understood. be put into practice, the peculiarities which resemble both the text 'and the drawings being, of course, part of it.
Figure 1 is a longitudinal sectional view, partly schematic, of the consistometer showing a chamber containing the rotatable elastic member mounted to rotate in this chamber.
Figure 2 is an electrical circuit diagram showing the bridge electrical circuit and auxiliary electrical equipment for providing the single electrical signal proportional to the bending of the elastic member shown in Figure 1. This drawing shows also, of
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,:. 2, schematic, the valve cosuaandée by the electrical signal.
FIG. 3 shows an alternative embodiment of the elastic element of FIG. 1.
Figure 4 is a cross-sectional view
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greeting the longitudinal axis of other form of consist-; a: e ta eri The figure 'is the flow diagram of the.:' '1i'd.:; s in a walking sy t.se {, ;; u.tinu.3 using the "n.u1-'3tomètr <e according to this invention10. ' In figure 1, a chamber 11 is shown
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in the <4.d <> llé; Mounted resilient member 12. As previously mentioned, the present connistometer has previously been designed for use in continuous grease processing. For this purpose, room 11 is
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arranged to be placed in a stream, generally a bypass stream, into which grease is continuously pumped.
Accordingly, the inlet port 13 is intended to be connected to the upstream part of the grease stream, however the outlet port 14 is intended to be connected to the downstream part of the stream to ensure a continuous flow of the grease. fat. Chamber 11 itself has been especially known to provide a type of flow of viscous material around elec- tric element 12 which provides rapid circulation of the fat and ensures that fresh material is at. at any time with the elastic element.
In this regard, a supply and distribution member has been provided which consists of holes 18 formed in an oblique inlet wall 17 and arranged in a circle.
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having a predetermined radius and concentric with the axis, ongitudinal of the chamber 11. These holes deposit the. material entering the space of the chamber 11, through which the elastic member 12 continuously rotates. La., Chamber has walls 22 flaring inward and condicant to the outlet 14.
The holes 18 positioned as described, the angled inlet walls 17 and the inwardly flaring wall 22 and leading to the outlet 14 provide the desired type of flow of the viscous material through the chamber so that the elastic element 12, while rotating, continuously encounters fresh material. The elastic element is represented in this embodiment in the form of a blade or of a flexible arm, the planar face of which is parallel to the flow of material. One end of the blade is fixed to a rotary control head 24 placed in the center of the chamber 11. This control head 24 is fixed to the end of a transmission shaft 28 which is rotated by an electric motor. constant speed 29, via a reduction gear group 31.
The rotation of the blade is at right angles to the flow of material, and the speed of rotation is kept constant, so that the reaction of the material against the blade will cause the latter to bend in its plane face. in a proportion which is a function of the consistency of the material. The pads
32 sealed are provided to keep to a minimum the friction between the rotating shaft 28 and the wall of the chamber through which it passes. A seal 34, in the form of a mechanical seal, is provided
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around the shaft 28 where it enters the chamber, to prevent any leakage of grease along the propeller shaft.
The consistometer can work with greases of strong consistency, because the seal 34, as well as the bearings; can be clearance-free and of solid construction, since the consistency measurement is unaffected by the load or frictional stress on the drive shaft 28.
The flexible blade 12 has a force gauge
38 mounted on one side of this blade, and a second force gauge 39 (not shown) mounted on the opposite side of said blade. These gauges are intended to measure the extent of bending of the page as it turns in the material, which gives an indication of the consistency of the material. The electrical conductors 41 and 42 starting from the gauges 28 and 39 respectively are shown as passing through a hermetically closed hollow part of the shaft 28. These conductors 41 and 42 are connected on the other hand to a set of rings collectors
43, 44, which can be of any known type of slip ring system.
It will be noted that the detection device used in the consistometer is not limited to the two force gauges described. A single force gauge could be used, just as additional force gauges could be mounted on the same. flexible blade, or. 'could be placed on additional blades.
The electrical signals obtained by several strain gauges could be combined to obtain an average result, in order to obtain a more precise measurement
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consistency.
The force gauges used are of the type in which an electrical characteristic varies according to the load applied to the gauge. Most resistance strain gauges are suitable for this application, such as thin blade, wire, and semiconductor types. It is obviously possible to protect the gauges against most risks of mechanical or chemical damage,
The force gauges 38 and 39. are shown in the circuit diagram of Figure 2 by resistors 52 and 53, respectively.
These resistors 52 and 53 are shown linked to a Wheatstone circuit and ent in which they form the resistors of two branches of the bridge. The two other branches of this bridge are formed by fixed resistors 56 and 57 and a potentiometer 66. The bridge is powered by connecting the side nodal points of the bridge to a direct current source 61.
The output of the bridge is taken between the upper nodal point and the lower nodal point using the conductors 62 and.
63, respectively. The values of the various resistors of the bridge are chosen such that the bridge network is balanced for the value of resistors 52 and 53 produced when the flexible blade 12 is in the undeflected state. Potentiometer 66 is provided to aid in the initial balancing of the bridge network. It will be noted that any bending of the elastic blade 12 will cause a change in the resistance of the force gauges 38 and 39, which will give rise to an imbalance in the bridge. The 38 gauge will produce a resistance variation opposite to that of the gauge
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effort 39, the variation depending on the direction of rotation of the payroll.
A counterclockwise rotation of the blade shown in Figure 1 will produce a com-
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) Z ",; .. e, 1f.1 {, n in the force gauge% 38 and a tension in the ja &deff0rt; 9 tù1s than a counter rotation 'of the ai u; L! .1' ; 1 of a show will reflect the opposite effort.
The 'f.! Th: elf. \ T: U1b: re thus caused ear.L the bridge causes in the output :: ..,' iill. flow ft1e ran, which is proportional to this imbalance. If additional force .3au {; s are used 6t.r the same elastic seat in on elastic elements SU91enta.ires, they can be connected in series with other force gauges measuring the same value,
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That is, some strain gauges measuring voltage can be connected in one circuit in series, while those measuring compression can be connected in another circuit in series.
The outputs 62 and 63 coming from the upper and lower nodes, respectively, of the bridge, are connected to the band selector .71 which allows the manual selection of the resistance value between the two electrical conductors 62 and 63 and thus controls the magnitude of the electrical signal obtained by the imbalance of the bridge circuit. The maximum expected voltage supplied by the bridge circuit is
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the order of two volts for semiconductor gauges which represents the greatest bending of the elastic element. The band selector can reduce this value down to the millivolt band.
The signal of
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millivolt which. result is brought to 1-indi-recorder. treur 72. This, as the name suggests, comprises an apparatus for recording the signal, thus giving a permanent recording or indication of the variations of
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the consistency of the flow of matter. The active part of the indicator-recorder 72 consists of a converter unit for transforming the electrical signal into a pneumatic signal.
The indicator-recorder can be any instrument made to accomplish these two functions, such as, for example, the device known by the name of "Bristel Dynamester", a millivolt tape recorder, graduated with a pneumatic control unit. three-mode, manufactured by Bristol C, Waterbury 20, Connecti- but. The pneumatic signal is used to actuate the diaphragm valve 73 to adjust the rate of addition of any material, such as oil, thereby determining the quality of the final product in accordance with the measured consistency.
Figure 3 shows an alternative embodiment of the resilient blade and force gauge assembly shown in Figure 1. This device consists of a cantilever arm 74 including a blade blade. steel or any suitable blade member in which the change in stress causes sufficient displacement to be measurable by a stress gauge. The arm 74 consists of a long blade which pivots in its middle around a motor control element 76; it may also consist of separate blades extending from the control element 76.
The outer ends 75 of the blade or arm have a particular shape, in this case rectangular, to provide more surface area for reaction with the materials by which the arm 74 is rotated. The force gauges 77 and 78 are placed along the arm 74, preferably near the point of maximum force.
As represented
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attempted, the force gauges are placed on the same side of the arm, but on opposite radii, so that, since the arm turns at right angles to the direction of flow of the material stream, one of the force gauges measures tension while the other measures compression. ;
As in the case of the previously described arrangement of Figure 1, the force gauges 77 and 78 form two bands of a bridging network which is used to detect changes in the force supported by the arms and by the arm. following the changes in the consistency of the material that causes this effort.
Note that more than one pair of Force Gauges can be used, and that more than one arm 74 can be provided.
The embodiment of the invention shown in FIG. 4 is based on the same principle as the previous embodiments. The main advantage of the embodiment of FIG. 4 is the elimination of the chamber. This is made possible by a different orientation of the blades or blades, which are arranged differently than in the case shown in fig. Figure 1, Here the blades 106, each of which carries a force gauge 107, are mounted so as to run parallel to the flow of material and to their axis of rotation.
Their flat face is always parallel to the current, but their longitudinal dimension is no longer placed radially or transversely to the current; it is now parallel to the axis of rotation or to the current, so that the radial dimension of the assembly has been reduced, and that this one can easily find place in a pipe of small diameter, for example a pipe of 1 1/2 inch (38 mm), shown at 109 in Figure 4. Note that the
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blades or blades could be provided for any position. intermediate between the extreme positions described by the two embodiments, that is to say between the positions of the blades, tending radially with respect to the axis of rotation, and parallel to the latter.
The blades 106 are fixed to a rotary head 105, which is set in rotation by the drive control shaft 100. This control shaft 100 "has at 101 the opening of a central hole passing through it from end to end in which conductors (not shown) from strain gauges 107 may be enclosed to make an electrical connection externally to the shaft Bushings 102 and a Seal 103 are provided along the shaft.
In operation, the grease @, the consistency of which is to be measured, flows into the pipe 109 in the direction indicated by the arrow 108. The blades continuously rotate in the grease at a constant speed. The reaction of the grease on the blades causes them to bend along their flat face. This bending is measured by the strain gauges 107. It will be noted that the strain gauges give csed outputs by being arranged as in FIG. 4, since one of them measures the tension and the pressure. the other is compression, depending on the direction of rotation of the blades. It will be seen from the examination of FIG. 4 that the grease, once its consistency has been measured, escapes through the orifice this outlet 104.
The strain gauges form two branches of the electrical network of a bridge, identical to that used in the device of FIG. 1, to produce an electrical signal giving an output which is an indication of the consistency of the bridge. matter flowing in the
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pipe 109.
The blades 106 can each carry a pair of these gauges 107, a gauge being placed on each of the faces in the blades, which are parallel to the direction of the ant of material. The strain gauges measuring the tension under the rotation in the material stream can be connected together in series, while the nutre Gauges measuring the compression can also be connected.
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.Jlj e '. c8të connected in series. The serial arrangement of -;) 'r:; e "" <1> e, ffor <w; ae <> .: f3nt the tension, el .. t form the resistance in a foot of the bridge, while the arrangement in series of, 3 gauges measuring the compression can form another foot of the bridge.
In such an arrangement, the bridge would be exactly the same as that which has been described in relation to Figure 2.
Figure 5 is a simplified flow diagram of a continuous fat processing assembly, in which a consistometer is used to measure the consistency, of the fat produced, and to perform a function thereof.
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adjustment, somnairoment, X'ensenbie of continuous running grease production comprises elements for loading grease, alkali and oil n 1 a reaction section with a circulation pump 81; a condensing vacuum chamber with circulation pump 82, and a finishing section containing a circulation pump 83 and a cut-off valve 84.
The alkali and grease are pumped through a reaction circulation system using pumps 85 and 86, respectively, and the pressure in the reaction system is kept constant by means of the valve 87 placed. under the action of a spring. The void
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,, in the chamber at is kept constant at
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. using the% dph: valve, t St discharging into a vacuum system. 'The pressure in the condensing vacuum chamber circulation system is maintained above
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the pressure atuif # spi.5r4, qi; e, and the eeupure is maintained at.
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The circulation will pass through the shear valve 81F with the aid of the pump 83. The total product is discharged through the spring-loaded valve 92., which is set to maintain a constant pressure in the circulation system of the -section. finishing.
A small fraction of the product is
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sampled and pumped through the chalpir exchanger, so '.- I'; Jt the conolotometer 94 using the pump 95. 'The heat exchanger 9 maintains the grease entering the consistometer 94 at constant temperature. The discharge from the consistometer joins the product on the downstream side of valve 92. Pump 95 allows grease to flow out.
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through the Y4 consistometer at approximately constant speed, even as the pressure drop at. the output of the valve 92 is reflected on the pump 95, the exchanger do
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heat 93 and the gonsistometer 94.
The consistometer 94, shown inside the dotted parallelogram in Figure 4, consists of the electric motor 29 at constant speed, the assembly
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. of. 43.44 slip rings and consis to- chamber. meter 11 containing the rotating sensitive element.
The electrical signal generated by the consistometer, which signal is proportional to the consistency of the fat in the system is fed to the indicator-recorder 72 which, as explained above, converts the electrical signal into a variation. proportional pneumatic valve to actuate a pneumatic diaphragm valve, 73., thereby regulating the rate of addition of oil No. 2 which is added to the grease for :. maintain suitable quality. as mentioned previously, it is not necessary to provide the consistometer in a bypass loop as shown in figure 5. The consistometer may be housed in a suitable pipe carrying the main stream of material.
This is easily seen by considering the embodiment of Figure 4, where the consist * meter can be accommodated easily in a relatively narrow pipe.
It will be appreciated that the consistometer of this invention is not limited to use in a continuous grease treatment process, but can be used to measure the consistency of virtually any material, such as polymers. , asphalts, lubricating oils, mineral spirits, etc. *.
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H y 15 CD C il '1', 1 0 fi '.
1.- Apparatus for continuously measuring the consistency of a stream of material # cod; rc :: ant an elastic element
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.