Transporteur pneumatique
L'invention a pour objet un transporteur pneumatique qui comprend un tube de propulsion, au moins une unité de transport destinée à se mouvoir dans ce tube à la manière d'un piston, et un système de propulsion capable d'établir une différence de pression entre l'air situé à l'arrière et l'air situé à l'avant de cette unité de transport.
On connaît depuis longtemps des transporteurs pneumatiques dans lesquels une unité de transport est déplacée dans un tube sous l'effet soit d'une pression en amont, soit d'une dépression en aval, soit d'une combinaison des deux. L'unité de transport se comporte comme un piston mobile dans le tube. Un tel système nécessite que le jeu entre le carrossage de l'unité de transport et la paroi du tube soit très faible, de manière à limiter les fuites. Or cela donne naissance à du frottement qui engendre une résistance parasite gênant l'avancement.
D'autre part, le fait que tant l'alimentation en air comprimé pour créer la surpression à l'amont que l'aspiration pour créer la dépression à l'aval s'effectuent en bout de ligne limite obligatoirement la longueur utile du tube et la vitesse de déplacement de l'unité de transport, car les pertes de charges dues au déplacement de l'air dans le tube deviennent rapidement importantes lorsque la longueur du tube et/ou la vitesse de l'air dépassent certaines limites.
Le transporteur pneumatique qui fait l'objet de la présente invention élimine ces inconvénients. I1 est caractérisé par le fait que le tube de propulsion comprend une section de transport et une section d'alimentation, la première, dans laquelle se meut ladite unité de transport qui a un profil transversal épousant celui de cette première section, étant située au-dessus de la seconde et étant séparée de cette dernière par un plancher longitudinal, et la seconde comprenant une série de cloisons transversales hermétiques disposées de loin en loin de manière à la partager en une série de chambres d'alimentation contiguës,
par le fait que ledit système de propulsion comprend des moyens d'alimentation capables de donner à la pression qui règne dans les chambres d'alimentation situées à l'arrière de - et sous l'unité de transport une valeur supérieure à celle qui règne dans les chambres d'alimentation situées à l'avant de cette unité de transport, des moyens de commande capables d'annuler, au fur et à mesure que ladite unité de transport progresse dans la section de transport, la différence de pression entre deux chambres d'alimentation contiguës,
et un ensemble de soupapes réparties au sein dudit plancher et agencées de manière à permettre un écoulement d'air depuis la section d'alimentation vers la section de transport lorsque le rapport entre la pression qui règne dans la section de transport et celle qui règne dans la section d'alimentation a une valeur inférieure à l'unité mais supérieure à un seuil donné, à permettre un écoulement d'air depuis la section de transport vers la section d'alimentation lorsque ce rapport a une valeur supérieure à l'unité, et à interdire tout écoulement d'air entre ces sections lorsque ce rapport a une valeur inférieure à ce seuil.
Le dessin annexé représenté schématiquement et à titre d'exemple une forme de réalisation de ce transporteur.
La fig. 1 est une coupe longitudinale partielle du transporteur.
La fig. 2 est une coupe transversale selon la linge II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est un schéma illustrant le fonctionnement d'un élément du transporteur.
La fig. 4 est une coupe de cet élément.
Le tube 1 (fig. 1) dans lequel se meut l'unité de transport 2, est divisé par un plancher longitudinal 3 en deux sections dont les profils ont des surfaces inégales. La première section, qui a un profil de grande surface S (fig. 2), est parcourue par l'unité de transport 2 et constitue la section de transport 4 (fig. 1); la seconde, qui a un profil de petite surface s, est située au-dessous de la section de transport et constitue la section d'alimentation 5.
Cette section d'alimentation est partagée en une série de chambres d'alimentation telles que les cham bres 6n¯1 6n) 6,, l (fig. 1) par des cloisons étanches 7 disposées de loin en loin. Chacune des extrémités d'une chambre d'alimentation est raccordée par un conduit à un ventilateur réversible. Ainsi la chambre d'alimentation 6n a une de ses extrémités raccordée par le conduit 8n au ventilateur 10n et son autre extrémité raccordée par le conduit 9n au ventilateur li.
De même, la chambre 6 .,,, a ses extrémités raccordées par les conduits 8n+l, respectivement 9,,,, aux ventilateurs loin+,, respectivement lln+,. Il est possible d'utiliser les parois des conduits contigus comme arcs de soutènement du tube 1, ces arcs se réunissant en un pilier tubulaire, comme cela apparaît pour le pilier 16 en lequel se réunissent les conduits 9n et 8n+t.
Le plancher 3 porte un ensemble de soupapes 17, qui sont distribuées sur toute sa surface et qui régissent l'écoulement de l'air entre la section de transport et la section d'alimentation. Ces soupapes sont toutes semblables et elles sont agencées de manière à satisfaire chacune aux conditions de fonctionnement suivantes:
a) lorsque la pression dans la section de transport est supérieure à une pression de référence mais inférieure à la pression dans la section d'alimentation, c'est-à-dire lorsque le rapport R = PT/PA entre la pression PT dans la section de transport et la pression A dans la section d'alimentation est inférieur à l'unité mais supérieur à un seuil k déterminé, la soupape est ouverte et laisse l'air s'écouler depuis la section d'alimentation vers la section de transport;
b) lorsque la pression dans la section de transport est inférieure d'une quantité Èp à la pression de référence, alors que la pression dans la section d'alimentation est égale ou supérieure à la pression de référence, c'est-à-dire lorsque le rapport R = entre la pression PT dans la section de transport et la pression PA dans la section d'alimentation est inférieur au seuil k, la soupape est fermée et interdit tout écoulement entre ces deux sections;
c) lorsque la pression dans la section de transport est supérieure à la pression dans la section d'alimentation, c'est-à-dire lorsque le rapport R = PT/PA est supérieur à l'unité, la soupape est ouverte et laisse l'air s'écouler depuis la section de transport vers la section d'alimentation.
Ces conditions de fonctionnement sont schématisées par le diagramme de la fig. 3: la zone hachurée située à gauche de la frontière 30 est celle dans laquelle le rapport R est inférieur au seuil k, donc celle dans laquelle la soupape est fermée, ce qui correspond à la condition de fonctionnement b), alors que la zone située à droite de la frontière 30 est décomposée en deux domaines: le premier, pour lequel R < 1, correspond à la condition de fonctionnement a) schématisée par des flèches 31 dirigées vers le haut, et le second, pour lequel R > 1, correspond à la condition de fonctionnement c) schématisée par des flèches 32 dirigées vers le bas.
Des soupapes ayant des conditions de fonctionnement de ce genre sont connues, et la fig. 4 en représente, à titre d'exemple, une réalisation, qui est supposée montée dans le plancher longitudinal 3. Ce plancher est percé d'un orifice 35 comprenant deux parties: une partie inférieure 36, qui est située du côté de la section d'alimentation 5 et une partie supérieure 37, qui est située du côté de la section de transport 4. Le diamètre de la partie supérieure 37 est plus grand que celui de la partie inférieure 36. Une cuvette 38 percée d'un trou 39 est reliée par deux parois déformables étanches 40, respectivement 41, aux bords des parties inférieure 36, respectivement supérieure 37, de l'orifice 36.
Un obturateur 42, qui a la forme d'un cône renversé, et qui coopère avec le trou 39, est attaché par sa pointe à une tige 43 qui est elle-même fixée à une traverse 44 solidaire du plancher longitudinal 3. L'espace 45, compris entre les parois déformables 40 et 41, est mis en communication avec l'atmosphère par un canal 46.
Les diamètres des parties 36 et 37 de l'orifice 35 sont choisis de manière que la force exercée de bas en haut sur la paroi déformable 40 par la pression PA de l'air contenu dans la section d'alimentation 5 soit supérieure à la somme du poids de la cuvette 38 et de la force exercée de haut en bas par la pression PT de l'air contenu dans la section de transport 4. Il en résulte que le fond de la cuvette 38 est appliqué contre l'obturateur 42: le passage constitué par le trou 39 est donc obturé, ce qui correspond à la condition de fonctionnement c).
Si la pression PT dans la section de transport dépasse une valeur de référence, qui est inférieure à la pression A et qui dépend des diamètres de parois 40 et 41 et du poids de la cuvette 38, l'équilibre est rompu: la cuvette 38 s'écarte de l'obturateur 42 et le passage constitué par le trou 39 s'ouvre de sorte que, tant que le rapport R = PT/PA reste inférieur à l'unité, tout en étant supérieur au seuil k correspondant à la rupture de l'équilibre, l'air s'écoule depuis la section d'alimentation vers la section de transport. Lorsque le rapport R devient supérieur à l'unité, le sens d'écoulement s'inverse : il a lieu dans ce cas depuis la section de transport vers la section d'alimentation.
La section de transport est équipée de détecteurs --18n¯, 18n, 18n+1,... (fig. 1) au nombre de un par chambre d'alimentation, capables de réagir au passage de l'unité de transport 2. Ces détecteurs sont connectés aux deux ventilateurs affectés à la chambre d'alimentation suivante, c'est-à-dire à la chambre d'alimentation devant laquelle l'unité de transport passera après avoir fait réagir le détecteur, et ils sont agencés de manière à renverser le sens dans lequel le courant d'air circule dans les conduits correspondants.
Ainsi le détecteur 18n, situé au droit de la chambre d'alimentation 6n commande, par l'intermédiaire d'un commutateur i 9n dont le rôle apparaîtra plus loin et d'une ligne 20n connectée à une ligne 22n I reliant entre eux les ventilateurs 10n+ et ii + , le sens dans lequel circu- le l'air dans les conduits 8n+i et 9n+i affectés à la chambre 6n + i devant laquelle l'unité de transport 2, supposée se déplacer de gauche à droite, passera après avoir fait réagir ce détecteur 18n. Cette modification du sens d'écoulement de l'air peut être obtenu soit en renversant le sens de rotation des moteurs des ventilateurs, soit en inversant le pas des hélices de ces derniers,
soit enfin en recourant à un jeu de vannes. Les détecteurs sont de nature quelconque, soit du type à contact mécanique direct avec l'objet à détecter (par exemple commutateur à bascule), soit du type détecteur de proximité (par exemple optique, pneumatique, magnétique ou capacitif); la seule condition qu'ils doivent remplir, c'est d'être bistables.
Ce transporteur fonctionne de la manière suivante:
L'unité de transport 2 se trouvant dans la position où elle est représentée à la fig. 1, c'est-à-dire au droit de la chambre d'alimentation 6,, et se déplaçant dans le sens de la flèche, les chambres d'alimentation 6nn 6n l et les précédentes sont alimentées en air sous pression, alors que les chambres 6n+l et suivantes se trouvent mises en dépression par l'effet de leurs ventilateurs fonctionnant en aspirateurs. Les soupapes de la chambre 6n ¯ 3 et des chambres précédentes fonctionnent selon les conditions a) de sorte que la partie de la section de transport qui se trouve derrière l'unité de transport se trouve mise en pression.
Les soupapes de la chambre 6n+l et des chambres suivantes fonctionnent selon les conditions c), de sorte que la partie de la section de transport qui se trouve devant l'unité de transport se trouve en dépression. L'unité de transport 2 est donc propulsée de gauche à droite par cette différence de pression, laquelle, tout en restant faible, peut donner lieu à une force relativement élevée étant donné la grande surface S du profil de cette unité. Parmi les soupapes de la chambre 6na celles qui sont derrière l'unité de transport 2 se trouvent dans les conditions a) et elles laissent de l'air s'écouler dans la section de transport. Il en est de même pour celles qui se trouvent sous l'unité de transport elle-même.
En revanche, les soupapes de la chambre 6n qui se trouvent devant l'unité de transport, sont dans les conditions b); elles sont donc fermées. L'air qui s'échappe sous l'unité de transport 2, dans l'espace 23 (fig. 2) compris entre le plancher 3 et le fond de cette dernière, que cet air provienne des soupapes sousjacentes ou qu'il provienne de fuites depuis l'arrière de l'unité, crée un film d'air qui supporte cette unité et réduit considérablement les frottements. L'air qui fuit autour de l'unité de transport depuis l'arrière vers l'avant en passant dans l'espace 24 compris entre le carrossage de cette dernière et la paroi du tube 1 constitue un film d'air jouant le rôle d'une couche lubrifiante qui facilite le glissement de l'unité de transport.
Au fur et à mesure que l'unité progresse, les divers détecteurs sont actionnés et l'état de pression respectivement de dépression, des diverses chambres s'inverse. Ainsi lorsque l'unité passe devant le détecteur 18n, ce dernier inverse le sens de fonctionnement des ventilateurs 10n+ et 11nul affectés à la chambre d'alimentation suivante 6,,,: cette dernière, qui était en dépression, se trouvera en pression au moins au moment où l'unité passera devant elle. Au moment où l'unité franchira le détecteur 18n+l, ce dernier inversera le sens de fonctionnement des ventilateurs affectés à la chambre 6n+2, et ainsi de suite.
On voit que la frontière entre les chambres en pression et les chambres en dépression progresse de manière discontinue et accompagne l'unité de transport dans son mouvement.
Lorsque l'unité se meut en sens inverse, c'est-à-dire de droite à gauche, le détecteur situé en regard d'une chambre d'alimentation doit agir sur les ventilateurs de la chambre qui est contiguë à cette dernière, mais à gauche, dans ce cas. C'est pourquoi à chaque détecteur est affecté un commutateur 19 qui a pour rôle d'aiguller le signal engendré par ce détecteur soit vers les ventilateurs de la chambre contiguë à droite, et cela par les lignes 20n l, 20nw 20n+l, soit vers ceux de la chambre contiguë à gauche, par l'intermédiaire des lignes 21n, 21n, 21n+1. Ces commutateurs doivent donc être manoeuvrés à distance, par un moyen quelconque non représenté, chaque fois que l'unité de transport après être parvenue à l'une des extrémités du tube,
doit repartir en sens inverse.
Un tel transporteur est à même de couvrir de très longues distances, pouvant atteindre plusieurs dizaines, voire quelques centaines, de kilomètres. Dans ce cas, il est avantageux de diviser la section de transport en tronçons, d'une longueur de l'ordre de 1 à 2 km par exemple, et cela à l'aide de portes mobiles telles que les portes 25 et 26 (fig. 1). Le fait de diviser ainsi la section de transport permet de faire circuler plusieurs unités de transport l'une derrière l'autre, un tronçon n'étant jamais occupé que par une unité à la fois: en effet cette porte sépare l'air sous pression qui propulse l'unité se trouvant dans un tronçon et l'air en dépression situé en avant de l'unité se trouvant dans le tronçon précédent.
Chaque tronçon constitue alors un élément de transporteur autonome et le transporteur proprement dit est constitué par la juxtaposition bout à bout de ces éléments, ces derniers ayant une longueur supérieure à celle de trois chambres d'alimentation consécutives.
il est évident que l'inversion du sens de fonctionnement des ventilateurs n'est pas instantanée, de sorte que si l'unité de transport se meut à vitesse élevée, il faut prévoir une certaine avance à l'inversion , au même titre qu'on doit donner de l' avance à l'allumage à un moteur à essence lorsqu'il tourne à haut régime.
De sorte qu'il peut être possible d'affecter le détecteur de passage d'ordre n non pas aux ventilateurs de la chambre d'alimentation d'ordre n+i, mais à ceux de la chambre d'alimentation d'ordre n+2 ou d'ordre n+3, d'une façon générale aux ventilateurs de la chambre d'alimentation d'ordre n+1 +p, la valeur du nombre p dépendant de la vitesse de l'unité de transport et de la constante de temps inhérente à l'inversion du sens de fonctionnement de ces ventilateurs.
Au lieu de prévoir un détecteur de passage par chambre d'alimentation, il y a intérêt à en prévoir deux, et d'adjoindre à ces deux détecteurs un circuit discriminateur capable de déceler le sens de propulsion de l'unité de transport d'après l'ordre dans lequel les détecteurs de la paire sont actionnés. Ce discriminateur peut alors commander lui-même l'aiguillage dans le sens adéquat du signai d'inversion du sens de marche, c'est-à-dire assurer la fonction dévolue au commutateur correspondant, lequel n'a plus alors à être commandé manuellement.
On peut en outre prévoir plusieurs détecteurs par chambre d'alimentation, ce qui permet alors d'adapter automatiquement la valeur de l' avance à l'inversion c'est-à-dire la valeur du nombre p dont on a parlé cidessus, à la vitesse instantanée de l'unité de transport.