Procédé de remplissage à un même poids net de récipients ayant des tares différentes
et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
I1 est courant dans l'industrie de vouloir introdu ire dans des récipients ayant des tares différentes un poids donné, ou poids net constant, d'une matière quelconque. Un procédé général pour y parvenir, consiste à peser d'abord le récipient vide puis le récipient en cours de remplissage, le remplissage étant arrêté aussitôt que le poids total atteint la somme du poids à vide, précédemment déterminé, et du poids net désiré.
I1 est courant aussi de vouloir automatiser les opérations, en vue de les accélérer, ce qui implique que l'on produit un signal capable de provoquer l'arrêt du remplissage lorsque le poids total (chaque fois variable avec la tare, et dans la même mesure que celle-ci) est atteint. La difficulté est alors de faire entrer le poids à vide, ou tare, en compte dans la pesée totale.
Le procédé et le dispositif pour sa mise en oeuvre, que comprend la présente invention, visent à résoudre ce problème en même temps qu'à donner au signal commandant l'arrêt une forme d'exploitation facile.
Dans le procédé selon l'invention, on utilise deux dynamomètres à corde vibrante mesurant, par une fréquence de vibration de leur corde respective, successivement le poids du récipient vide et le poids du récipient en cours de remplissage. Le procédé est caractérisé en ce que, initialement, on ajuste les tensions des cordes du premier dynamomètre, de pesée du récipient vide, et du second dynamomètre, de pesée du récipient en cours de remplissage, de façon que les fréquences de vibrations de ces cordes soient égales lorsque le premier dynamomètre n'est pas chargé et le second chargé du seul poids net désiré, on suspend un récipient vide à remplir au premier dynamomètre et l'on met en mémoire la fréquence fournie par ce premier dynamomètre et correspondant à la pesée à vide de ce récipient,
on suspend ensuite ledit récipient au second dynamomètre et l'on met en route l'opération de remplissage de ce récipient, on interrompt cette opération lorsque la fréquence croissante de la corde du deuxième dynamomètre atteint la fréquence mise en mémoire.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend deux dynamomètres à corde vibrante pourvus chacun de moyens de réglage de la tension de leur corde, le premier pour la mesure du poids à vide d'un récipient, le second pour la mesure du poids de ce récipient pendant son remplissage, des moyens de mise en mémoire de la fréquence du premier dynamomètre lors de la pesée du récipient vide et des moyens d'arrêt du remplissage de ce récipient lors de la coïncidence de la fréquence du second dynamomètre avec la fréquence mise en mémoire.
Dans ces conditions, il y aura évidemment égalité des fréquences lorsque, d'une part, le premier dynamomètre portera le récipient vide, d'autre part, le second dynamomètre portera le même récipient rempli au degré voulu, et cette coïncidence de fréquences permet de faire apparaître le signal qui déclenchera l'arrêt du remplissage.
On exposera ci-après, à titre d'exemple non limitatif, quelques mises en oeuvre particulières du procédé selon l'invention en regard du dessin annexé qui représente quelques formes d'exécution particulières du dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé.
La fig. 1 est un schéma d'une chaîne de deux pesées successives, équipée de dynamomètres à cordes vibrantes et des appareils de constatation de l'égalité des fréquences.
La fig. 2 est relative à une variante de l'appareil pour la constatation de l'égalité des fréquences.
La fig. 3 est le schéma d'un montage connu de mesure des fréquences.
La fig. 4 est le schéma d'un appareil connu dit suiveur de spot .
La fig. 5 montre une variante du dispositif de la fig. 1, et
la fig. 6, une variante de celui de la fig. 2.
Sur la fig. 1, le récipient vide est désigné par 1.
I1 est suspendu à un dynamomètre constitué, par exemple, d'un tube élastique 2, lui-même suspendu en 2a, dont l'allongement élastique peut être apprécié par une corde vibrante axiale 3, cette corde étant fixée aux deux orifices du tube par des fonds rigides appropriés. La corde 3 est écoutée à l'aide de l'élec tro-aimant 4, lequel est relié par des conducteurs à l'amplificateur 5. Une dérivation du courant de sortie de cet amplificateur, convenablement renforcée et déphasée, permet d'alimenter l'électro-aimant 6 d'entretien de la vibration de la corde suivant un agencement bien connu en lui-même.
Le dispositif de pesée pendant la charge du récipient 1 venu en 1' est pareillement constitué du tube dynamométrique 2', suspendu en 2'a, de la corde vibrante 3', des électro-aimants 4' et 6' et de l'amplificateur 5', la matière étant amenée jusqu'au récipient par le réservoir d'alimentation 7 que commande la trappe ou Ia vanne 8 à manoeuvre électrique.
D'une façon générale, la fréquence n d'une corde telle que 3 ou 3' est liée, comme l'on sait, à la charge z suspendue au tube 2 ou 2' par la formule:
EMI2.1
la valeur particulière
EMI2.2
obtenue sans charge définissant la fréquence initiale de la corde qu'il est possible de choisir en réglant la tension initiale de celle-ci, cette tension ne provoquant qu'une compression initiale négligeable du tube 2 ou 2' qui contient la corde et ne modifiant pas, par conséquent, l'allongement de ce tube lorsqu'une charge lui est appliquée.
Si, maintenant, on désigne plus spécialement par
P le poids net constant voulu et P1 la tare d'un récipient, PI variant d'un récipient à l'autre, on s'arrangera si:
EMI2.3
est la fréquence initiale du second dynamomètre 2', 3', pour que la fréquence initiale du premier dynamomètre soit:
EMI2.4
autrement dit pour que la fréquence initiale de la corde qui mesure la déformation du dynamomètre de pesée du récipient vide, soit supérieure à celle de la corde qui mesure la déformation du dynamomètre de pesée du récipient rempli, d'une quantité qui correspond au poids net constant de matière P introduite dans ce récipient.
Le même facteur K figure dans les deux formules puisque l'on suppose que les deux dynamomètres sont identiques.
Il en résulte que si l'on suspend un récipient dont la tare est P1 au premier dynamomètre, la fréquence de sa corde prendra la valeur:
EMI2.5
de sorte que, lorsqu'on suspend le même récipient au second dynamomètre, la fréquence de la seconde corde prend la même valeur:
EMI2.6
lorsque le chargement de ce récipient atteindra la valeur voulue, c'est-à-dire le poids net P.
Les deux pesées du même récipient ne pouvant être simultanées, on conservera le résultat de la première, à savoir le son de la corde 3, dans une mémoire 9. Cette mémoire pourra être, par exemple, un enregistreur de son du type bien connu à fil ou ruban ou tambour magnétique.
Un dispositif 10 interrogera cette mémoire au moment opportun, c'est-à-dire lorsque le récipient se trouvera suspendu au second dynamomètre. A cette fin, ce mécanisme 10 comprend une tête de lecture qui transforme l'enregistrement magnétique de la mémoire en courant modulé et, éventuellement, amplifié.
Le système de constatation de l'unisson représenté, à titre indicatif, sur ladite fig. 1, est composé des deux fréquencemètres à aiguille classiques de même étalonnage 11 et 11'placés en regard, de façon que leurs aiguilles lia et ll'a pivotent autour de l'axe commun 0'0'. Les aiguilles de ces fréquencemètres sont coudées en équerre, de sorte que les extrémités 17 et 18 de ces aiguilles se touchent lorsque les deux appareils indiquent la même fréquence. Les pivots des aiguilles sont reliés au circuit du relais 13 fermé sur la source 12, de sorte que, lorsque les aiguilles il a et 1 l'a se touchent, le relais 13 est excité. La même source 12 commande l'électro-vanne 8 par l'intermédiaire de l'interrupteur 22 et du contact de repos 13a du relais 13.
Le fréquencemètre il est alimenté par la mémoire 9, grâce au dispositif 10. Le fréquencemètre 11' est alimenté directement par l'amplificateur 5'.
Dans ces conditions, un récipient 1 est d'abord pesé par le dynamomètre 2-3, la fréquence cor- respondante de la corde est enregistrée sur le support magnétique en forme de bande 23. Puis le récipient 1 vide est transporté en 1', c'est-à-dire accroché au dynamomètre 2'-3'. L'interrupteur 22 étant fermé, l'électro-vanne 8 s'ouvre et le récipient commence à se remplir, ce qui fait varier progressivement vers les sons aigus la fréquence de la corde 3'.
Pendant ce temps, l'ensemble de lecture 10 reproduit la fréquence portée par le support 23, c'est-à-dire fournit une fréquence électrique correspondant à la tension de la corde 3 lorsque le récipient vide était pesé > par le dynamomètre 2-3. Ainsi l'aiguille ila du fréquencemètre 1 1 prend une position qui correspond à la fréquence de la corde 3, tandis que l'aiguille 1 l'a du fréquencemètre 11, se rapproche progressivement de l'aiguille 1 la. Lorsque la fréquence de la corde 3' atteint par valeur croissante la valeur n de la formule (6), c'est-à-dire rejoint la valeur n de la formule (5), le contact est établi entre les touches 17 et 18 et le courant excite le relais 13 qui, ouvrant le contact 13a,
commande la fermeture de l'électro-vanne 8, ce qui met fin au remplissage.
Le système de constatation de l'unisson précédent a l'inconvénient de nécessiter une grande précision dans le calage réciproque des deux fréquencemètres et, surtout, identité à tous moments de leurs lois de réponse, ce qui n'est pas toujours facile à obtenir. I1 est nécessaire en outre, si le ruban ou le fil 23 se déroule de manière continue, que la durée d'enregistrement de la pesée à vide soit au moins égale à la durée du remplissage.
Ces inconvénients disparaissent avec le montage représenté sur la fig. 2 et qui ne fait appel qu'à un fréquencemètre 14 mais muni, outre son aiguille 15, d'un index mobile 16 monté coaxialement à cette aiguille sur un manchon à friction et qui, par conséquent, peut être entraîné par la coopération des touches électriques 15a et 1 6a dans le sens de la montée de l'aiguille 15 en restant immobilisé au maximum d'élongation de celle-ci. Sauf les touches 15a et 16a, cet index 16 est isolé électriquement du reste de l'appareil ou, du moins, de l'aiguille 15.
Sur ladite fig. 2, on reconnaît en 5 et 5' les amplificateurs associés aux deux dynamomètres. Le fréquencemètre 14 peut être branché, soit sur 5, soit sur 5', par le moyen du commutateur 19 associé à l'interrupteur 20 disposé dans le circuit du relais 13 et à l'interrupteur 22 de commande de l'électrovanne, ainsi qu'en outre, éventuellement, à un mécanisme capable de ramener l'index 16 vers le zéro du fréquencemètre. Cet ensemble est, de préférence, manoeuvré automatiquement. Lors de la pesée du récipient vide, le commutateur 19 est dirigé sur la sortie de l'amplificateur 5 et les interrupteurs 20 et 22 sont ouverts, donc la vanne 8 est fermée. L'aiguille du fréquencemètre dévie jusqu'à la position correspondant à la fréquence n suivant la formule (5).
Dans ce mouvement, par les touches l5a et 16a, l'aiguille repousse l'index sans agir sur le relais 13 puisque l'interrupteur 20 est ouvert, pour laisser cet index dans la position correspondant à la fréquence de pesée à vide. Cette pesée étant finie, l'aiguille retourne à la valeur nio de la formule (4).
A ce moment, le commutateur 19 est mis en position neutre puis est branché sur la sortie de l'amplificateur 5' lorsque le récipient passera sur le dynamomètre de pesée en chargement. Les interrupteurs 20 et 22 étant alors fermés, le chargement est entrepris.
La fréquence du dynamomètre 2'-3' allant en croissant, l'aiguille 15 déviera de plus en plus. Lorsque le contact se rétablit entre l5a et 16a, le relais 13 se trouve excité, ce qui, comme précédemment, coupe le courant d'alimentation de l'électro-vanne 8, au moment où la fréquence atteindra la valeur n de la formule (6), c'est-à-dire au moment où la charge dans le récipient atteindra le poids P voulu.
Après la pesée du récipient rempli, le retour des bras de commutateur 19 et d'interrupteur 20 dans la position d'origine, ramène l'index 16 vers le zéro d'une quantité qui doit être inférieure à la valeur de la fréquence du premier dynamomètre pour le plus léger des récipients utilisés.
Dans ce dernier cas, c'est le fréquencemètre 14 lui-même qui sert de mémoire avec l'avantage d'une plus grande simplicité et l'inconvénient qu'il faut prévoir autant de fréquencemètre (chacun étant mis en service tour à tour) qu'il y a de récipients, à la fois sur la chaîne entre les postes de pesée, ces postes compris. Les divers fréquencemètres peuvent avoir des courbes de réponse différentes et même lentement variables dans le temps, l'essentiel pour la précision étant la stabilité dans l'intervalle entre les deux pesées, ce qui peut s'obtenir avec des précautions relativement simples.
Les fréquencemètres utilisés sont de préférence du type connu dit à discriminateur dont la fig. 3 rappelle le schéma. Le courant dont la fréquence est à mesurer et qui provient du dernier étage amplificateur des appareils 5, 5' ou 10 est envoyé dans la bobine d'induction 25 couplée à la bobine 26 qui, avec le condensateur 27, forme un circuit oscillant accordé sur une fréquence ayant la valeur moyenne des fréquences à mesurer. Le courant est également envoyé par le condensateur 28 au point milieu de la bobine 26. Les diodes 291 et 29, redressent les tensions obtenues entre les extrémités de la bobine 26 et l'impédance de charge 30 montée entre le milieu de la bobine 26 et lesdites extrémités à travers les filtres 31.
Ainsi de manière connue, la tension entre le point 32 et la masse est, dans une large bande de fréquence, proportionnelle à la fréquence du courant d'entrée. Le voltmètre 34 qui donne la mesure de cette tension peut donc être gradué en fréquence et son aiguille peut être utilisée pour les fonctions dévolues aux aiguilles 1 la, 1 l'a et 15 des fig. 1 et 2.
Toutefois, la puissance d'un tel voltmètre est faible et il peut être difficile d'obtenir directement avec l'aiguille de ce voltmètre les actions mécaniques prévues sur les fig. 1 et 2. De plus, les efforts développés par les aiguilles peuvent fausser la sensibilité des indications.
Il est, par conséquent, avantageux d'amplifier la puissance de déplacement de l'index indicateur du voltmètre 34 par un servomoteur. A cette fin, le voltmètre 34 peut être un galvanomètre à miroir 35 sur lequel est dirigé un rayon lumineux et le spot lumineux formé par ce miroir est appliqué à un a suiveur de spot connu en soi, dont la fig. 4 représente schématiquement une réalisation simplifiée. Une cellule photorésistante 36 est portée par un petit chariot 37 mobile le long de rails 39 entre lesquels se forme la tache lumineuse 38 du spot fournie par le miroir 35.
Le chariot est attelé à un fil en boucle 40 qui passe sur la poulie de renvoi 41 et forme un ou plusieurs tours sur la poulie 42 entraînée par le moteur électrique 43. Le chariot porte deux frotteurs 44 et 45 connectés aux bornes de la cellule 36 et glissant sur les rails conducteurs 46 et 47. Le circuit de la cellule est fermé sur une source de courant 48 et l'enroulement 49 d'un relais inverseur.
L'armature 50 de ce relais, reliée à l'une des bornes de la source 51 d'alimentation du moteur 43, peut ainsi inverser le sens de rotation de ce moteur lorsque le relais est excité.
Le fonctionnement de ce dispositif connu est le suivant:
Lorsque le relais n'est pas excité, l'armature 50 ferme le circuit du moteur 43 pour lui imposer le sens de rotation qui, par le fil 40, entraîne le chariot 37 dans le sens de la flèche F qui correspond au déplacement du spot 38 dans le sens des fréquences croissantes par exemple. Ainsi, lors d'une mesure de fréquence, le spot 38 part de l'extrémité de gauche des rails 39 et se déplace vers la droite. La cellule 36 n'étant pas éclairée, le bobinage 49 ne reçoit pratiquement pas de courant, et l'armature 50 restant en position de repos, le chariot 37 se déplace dans la même direction que le spot.
Lorsque le chariot a rattrapé le spot et que la cellule 36 se trouve éclairée, la résistance de cette cellule diminue et le courant dans le bobinage 49 augmente jusqu'au moment où l'armature 50 est attirée, ce qui inverse le sens de rotation du moteur. Le chariot 37 s'écarte alors du spot, mais la cellule cessant d'être éclairée, le sens de rotation du moteur s'inverse à nouveau, de sorte que le chariot revient vers le spot. Ainsi, le chariot 37 suit tous les déplacements du spot et un index 53 porté par ledit chariot suit et reproduit donc les déplacements du spot 38.
Les fig. 5 et 6 montrent l'application des dispositifs représentés sur les fig. 3 et 4 aux agencements montrés sur les fig. 1 et 2.
Dans le cas de la fig. 5, deux fréquencemètres 541 et 542 correspondant chacun au montage 54 montré sur la fig. 3 sont substitués aux fréquencemètres 11 et 11'. Les spots lumineux fournis par les miroirs 351 et 354 commandent les suiveurs de spot 551 et 550 correspondant au dispositif 55 montré sur la fig. 4.
Les index 531 et 53, de ces suiveurs de spot entrainent les curseurs de rhéostats 561 et 562 qui forment avec les résistances 571 et 572 un pont de Wheatstone alimenté par la source 58 et comprenant le galvanomètre à contact 59.
Lorsque la fréquence provenant de l'ensemble de lecture 10 (mesure du poids à vide) est envoyée dans le fréquencemètre 551, le curseur 531 prend rapidement sa position définitive, tandis que le curseur 53 commandé par l'amplificateur 5' ne prend sa position que progressivement, au fur et à mesure du remplissage du récipient venu en 1'. L'index 59a du galvanomètre à contact 59 reste donc appuyé sur sa butée 60 jusqu'au moment où l'équilibre du pont étant rompu cet index ferme sur la source 12 le circuit du relais 13, ce qui, de la manière décrite en regard de la fig. 1, arrête le remplissage.
La fig. 6 représente la modification apportée au montage montré sur la fig. 2 par l'utilisation d'un fréquencemètre 54, et d'un suiveur de spot 55. tels que montrés sur les fig. 3 et 4.
Dans ce cas l'index 533 du suiveur de spot est en contact conducteur avec un rail 61 et, dans son mouvement vers la droite, il peut entraîner un curseur 63 mobile le long du rail conducteur parallèle 62. L'index 533 porte un petit électro-aimant 64 dont une extrémité de l'enroulement est reliée électriquement à cet index et l'autre à un frotteur 65 mobile le long du rail conducteur 66, tandis que le curseur 63 est au moins partiellement en métal ferreux. Le rail 66 est relié à la source 12 par l'intermédiaire de l'interrupteur 67 également couplé à l'interrupteur 20 et à l'inverseur 19.
Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant:
Pendant la pesée à vide (position montrée sur la fig. 6) l'inverseur 19 dirige le courant provenant de l'amplificateur 5 sur le fréquencemètre 543 Les interrupteurs 20 et 67 sont ouverts. L'index 533 en se déplaçant entraîne le curseur 63 vers la droite jusqu'à la position de ce curseur correspondant à la fréquence de pesée à vide, puis cette pesée étant terminée, l'index 533 revient vers la gauche en laissant sur place le curseur 63 du fait que l'électroaimant 64 n'est pas excité. Pour la pesée pendant le remplissage, les interrupteurs 20, 67 sont fermés et l'inverseur 19 dirigé vers l'amplificateur 5'; l'index 533 se déplace vers la droite au fur et à mesure que le récipient 1' se remplit.
Lorsque l'index touche à nouveau le curseur 63, c'est-à-dire lorsque le récipient contient le poids de matière voulu, le relais 13 est excité par le contact du curseur et de l'index, ce qui ferme l'électro-vanne 8. De plus, le curseur 63 est fixé à l'index par Félectroaimant 64 dont le circuit se ferme sur la source 12 par l'interrupteur 67 et le rail 61. Dans son mouvement de retour vers la gauche après la pesée, l'index ramène donc vers la gauche le curseur 63.
Une nouvelle pesée à vide du récipient suivant peut être entreprise en ramenant vers la droite les commutateurs 19, 20 et 67.