CH650590A5

CH650590A5 - Method and device for measuring the flow or grain size quality material powder.

Info

Publication number: CH650590A5
Application number: CH2304/82A
Authority: CH
Inventors: Gerard Andre Lavanchy; Marc-Henri Rossier
Original assignee: Gerard Andre Lavanchy
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1985-07-31
Also published as: DE3313464A1; GB2121542B; IT1234921B; IT8320618A0; GB8309938D0; GB2121542A

Description

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REVENDICATIONS

1. Procédé de mesure du débit ou de la qualité granulométrique d'un produit pulvérulent ou granuleux s'écoulant d'un dispositif distributeur ou doseur (11), caractérisé par la mesure du courant s'écoulant d'une électrode isolée (13) placée dans la trajectoire (12) d'écoulement du produit et polarisée par une source de tension continue (15). la valeur du signal obtenu indiquant le débit ou la qualité granulométrique du produit. 1. Method for measuring the flow rate or the particle size quality of a pulverulent or granular product flowing from a distributor or metering device (11), characterized by measuring the current flowing from an isolated electrode (13) placed in the product flow path (12) and polarized by a DC voltage source (15). the value of the signal obtained indicating the flow rate or particle size quality of the product.

2. Procédé de mesure de la qualité granulométrique d'un produit selon la revendication 1, caractérisé par l'analyse et/ou la comparaison des composantes continue et impulsionnelle du courant s'écoulant de l'électrode isolée, une ou plusieurs des composantes du signal obtenu pouvant être utilisées dans le but d'asservir individuellement le débit de plusieurs doseurs distribuant des granulométries différentes pour en faire un mélange. 2. Method for measuring the particle size quality of a product according to claim 1, characterized by the analysis and / or comparison of the continuous and pulse components of the current flowing from the isolated electrode, one or more of the components of the signal obtained which can be used for the purpose of individually controlling the flow rate of several metering devices distributing different particle sizes to make a mixture thereof.

3. Procédé de mesure de la qualité granulométrique moyenne d'un produit pulvérulent selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure du courant est effectuée avec un débit volumétrique ou massique constant du doseur, la finesse du produit, définie par son rapport surfacc/volumc ou surface/masse, étant proportionnelle au courant mesuré. 3. Method for measuring the average particle size quality of a pulverulent product according to claim 1, characterized in that the measurement of the current is carried out with a constant volumetric or mass flow rate of the metering device, the fineness of the product, defined by its surfacc ratio / volumc or surface / mass, being proportional to the measured current.

4. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé par la présence d'une électrode polarisée (13), placée dans la trajectoire d'écoulement libre (12) d'un produit pulvérulent ou granuleux et par un ou plusieurs circuits de détection et/ou de mesure des composantes continue et/ou impulsionnelle du courant électrique s'écoulant de l'électrode et fourni par un générateur de tension continue. 4. Device for implementing the method according to claim I, characterized by the presence of a polarized electrode (13), placed in the free flow path (12) of a powdery or granular product and by one or several circuits for detecting and / or measuring the DC and / or pulse components of the electric current flowing from the electrode and supplied by a DC voltage generator.

De nombreuses installations utilisent des doseurs volumétriques ou pondéraux chargés de distribuer des produits se présentant sous forme de poudre ou de granulés. Ces produits présentent toutefois la particularité fréquente d'obstruer les conduits chargés de les amener à l'endroit désiré. De plus, les dispositifs doseurs peuvent présenter des anomalies non signalées du débit. Il est donc souvent nécessaire de s'assurer que le produit s'écoule normalement, surtout lorsque le système fonctionne sans surveillance humaine permanente. Many installations use volumetric or weight dosers responsible for distributing products in the form of powder or granules. However, these products have the frequent characteristic of obstructing the conduits responsible for bringing them to the desired location. In addition, the metering devices may have unreported flow anomalies. It is therefore often necessary to ensure that the product flows normally, especially when the system is operating without permanent human supervision.

Le procédé et le dispositif selon l'invention proposent ainsi une solution qui consiste à mesurer l'écoulement du produit en introduisant sur son passage une électrode polarisée par une source de tension continue. Chaque particule du matériel sera donc chargée électriquement au passage avec une charge dQ proportionnelle à sa surface et au potentiel de l'électrode. Le courant I donne ainsi une information proportionnelle au débit, tout au moins dans la mesure où la granulométrie est relativement constante. The method and the device according to the invention thus propose a solution which consists in measuring the flow of the product by introducing on its passage an electrode polarized by a DC voltage source. Each particle of the material will therefore be electrically charged on the way with a charge dQ proportional to its surface and to the potential of the electrode. The current I thus gives information proportional to the flow rate, at least insofar as the particle size is relatively constant.

En outre, lorsque la granulométrie est assez grossière, les charges élémentaires prises à l'électrode par des grains successifs se traduisent par autant d'impulsions successives qui peuvent être détectées en tant qu'informations numériques, c'est-à-dire comptées. Dans le cas d'une poudre fine, seul un courant pseudo-continu est mesuré. In addition, when the particle size is fairly coarse, the elementary charges taken at the electrode by successive grains result in as many successive pulses which can be detected as digital information, that is to say counted. In the case of a fine powder, only a pseudo-continuous current is measured.

Dès lors, si l'on a un mélange de différentes granulométries, les rapports entre la fréquence des impulsions, leur amplitude et la valeur moyenne du courant débité permettra, par comparaison avec des résultats expérimentaux, de déterminer approximativement la composition granulométrique du produit. Cette nouvelle information pourra être utilisée soit pour elle-même, soit comme paramètre pour la correction de l'information de débit. Consequently, if there is a mixture of different particle sizes, the relationships between the frequency of the pulses, their amplitude and the average value of the current delivered will make it possible, by comparison with experimental results, to determine approximately the particle size composition of the product. This new information can be used either for itself or as a parameter for correcting the flow information.

Le procédé selon l'invention est défini dans la revendication 1. The method according to the invention is defined in claim 1.

Un exemple simplifié de réalisation du dispositif selon l'invention est décrit à la figure unique. A simplified embodiment of the device according to the invention is described in the single figure.

D'un dispositif doseur symbolisé par l'entonnoir 11 et qui est électriquement connecté à la terre s'écoule un jet de produit 12. Ce jet frappe l'électrode de détection 13, représentée par commodité de dessin sous la forme d'une simple plaque, pour s'écouler dans le réceptacle 14. Une source de potentiel flottante 15 polarise l'électrode. Le courant fourni par cette source est amplifié par l'amplificateur de 5 courant 18, protégé par la résistance série 16 et les diodes de limitation 17. A jet of product 12 flows from a dosing device symbolized by the funnel 11 and which is electrically connected to the ground. This jet strikes the detection electrode 13, represented by convenience of drawing in the form of a simple plate, to flow into the receptacle 14. A source of floating potential 15 polarizes the electrode. The current supplied by this source is amplified by the current amplifier 18, protected by the series resistor 16 and the limiting diodes 17.

A la sortie de cet amplificateur sont connectés At the output of this amplifier are connected

— un amplificateur-intégrateur avec filtre passe-bas à courant continu 19 dont la sortie peut être un instrument de mesure à - an amplifier-integrator with low-pass DC filter 19, the output of which can be a measuring instrument

io courant continu 20, io direct current 20,

— un amplificateur pour signaux alternatifs 22, couplé à son entrée par le condensateur de liaison 21 et suivi d'un redresseur 23 dans lequel peut être monté un instrument de mesure 24 à courant continu, et An amplifier for alternating signals 22, coupled to its input by the connection capacitor 21 and followed by a rectifier 23 in which a direct current measuring instrument 24 can be mounted, and

15 — un amplificateur-trigger de Schmidt 25 suivi d'un compteur d'impulsions 26 qui peut être utilisé soit en fréquencemètre, soit en totalisateur. 15 - a Schmidt trigger amplifier 25 followed by a pulse counter 26 which can be used either as a frequency meter or as a totalizer.

Les courants à mesurer étant comme déjà mentionné extrêmement faibles, le circuit de mesure constitué de la source et de l'élec-20 trode sera protégé par un circuit de garde 27 selon le procédé usuel, cette garde étant connectée au pôle opposé de la source 15 par rapport à l'électrode. Tous les circuits ci-dessus sont des circuits connus, d'usage courant en électronique, et n'ont pas à être décrits de manière plus détaillée. Mentionnons toutefois que l'amplifica-25 teur 18 doit être un amplificateur d'instrumentation à très faible courant d'entrée, étant entendu que, lors de la mesure de très petits débits, l'intensité du courant peut n'être que de l'ordre de quelques picoampères. As the currents to be measured are, as already mentioned, extremely low, the measurement circuit consisting of the source and the elec-20 trode will be protected by a guard circuit 27 according to the usual method, this guard being connected to the opposite pole of the source. 15 with respect to the electrode. All the above circuits are known circuits, in common use in electronics, and need not be described in more detail. However, it should be noted that the amplifier 25 must be an instrumentation amplifier with very low input current, it being understood that, when measuring very small flow rates, the intensity of the current may be only l of a few picoamps.

S'agissant d'un dispositif qui a pour mission de surveiller auto-30 matiquement un processus, il est évident que les sorties des amplificateurs ne vont pas forcément être utilisées pour alimenter de simples indicateurs tels que figurés par les instruments 20 et 24 pour la compréhension. En réalité, les signaux issus de ces amplificateurs serviront d'information à destination de l'unité de commande et/ou 35 de surveillance du processus dont le doseur 11 fait partie et qui n'est pas représentée. Cette unité peut être un microprocesseur équipé d'une interface convertisseur analogique-digital. A l'instrument 20 correspond donc un signal proportionnel au débit du doseur. A l'instrument 24 correspond un signal redressé, proportionnel 40 par exemple à la valeur efficace, à la valeur de crête ou à la valeur moyenne de la composante alternative ou plus exactement impulsionnelle du signal issu de l'amplificateur 18. Ce dernier signal est fonction de la dimension des grains, c'est-à-dire proportionnel à la charge qu'ils reçoivent de l'électrode, cette charge étant fonction de 45 l'étendue de leur surface. La fréquence de ce signal est directement proportionnelle à la cadence de chute des grains. L'ensemble du circuit composé par l'amplificateur 22 et le pont redresseur 23 peut être assimilé à un voltmètre pour courant alternatif. Being a device which has the task of automatically monitoring a process, it is obvious that the outputs of the amplifiers will not necessarily be used to supply simple indicators such as those represented by instruments 20 and 24 for the comprehension. In reality, the signals from these amplifiers will serve as information intended for the control and / or monitoring unit of the process of which the metering device 11 is part and which is not shown. This unit can be a microprocessor equipped with an analog-digital converter interface. The instrument 20 therefore corresponds to a signal proportional to the flow rate of the metering device. The instrument 24 corresponds to a rectified signal, proportional 40 for example to the rms value, to the peak value or to the average value of the alternating or more exactly impulse component of the signal from the amplifier 18. This latter signal is as a function of the grain size, that is to say proportional to the charge they receive from the electrode, this charge being a function of the extent of their surface. The frequency of this signal is directly proportional to the rate of grain fall. The entire circuit composed by the amplifier 22 and the rectifier bridge 23 can be likened to a voltmeter for alternating current.

L'amplificateur-trigger 25 sert à la mise en forme des impulsions 50 destinées au compteur ou fréquencemètre 26. A chaque impulsion correspond un grain dont la charge minimale, donc la dimension minimale, est définie par le seuil de sensibilité du trigger 25. Dans le cas où le compteur d'impulsions 26 est utilisé en fréquencemètre, son information correspondra au débit du doseur, alors que, dans le cas 55 d'un comptage, il intégrera le nombre de grains distribués par le doseur pendant la période de comptage. Il est évident que le circuit trigger 25 peut être remplacé par plusieurs circuits de même nature présentant des seuils de sensibilité différents, permettant de distinguer différentes classes granulométriques. The amplifier-trigger 25 is used for shaping the pulses 50 intended for the counter or frequency meter 26. To each pulse corresponds a grain whose minimum charge, therefore the minimum dimension, is defined by the sensitivity threshold of the trigger 25. In in the case where the pulse counter 26 is used as a frequency meter, its information will correspond to the flow rate of the dispenser, whereas, in the case of a count 55, it will integrate the number of grains distributed by the dispenser during the counting period. It is obvious that the trigger circuit 25 can be replaced by several circuits of the same nature having different sensitivity thresholds, making it possible to distinguish different particle size classes.

60 Comme il a été relevé plus haut, l'information de débit fournie par le système est fonction de la granulométrie. Une poudre composée de grains plus fins donnera donc, pour un débit massique donné, un courant plus élevé que celui produit par des grains plus gros, la somme des charges de chaque grain étant proportionnelle à la 65 somme des surfaces extérieures de ceux-ci et non à la somme des masses. 60 As noted above, the flow information provided by the system is a function of the grain size. A powder composed of finer grains will therefore give, for a given mass flow rate, a higher current than that produced by larger grains, the sum of the charges of each grain being proportional to the 65 sum of the external surfaces of these and no to the sum of the masses.

Une possibilité de linéarisation du dispositif représenté selon figure consiste par exemple à corriger automatiquement le gain de A possibility of linearization of the device represented according to the figure consists for example of automatically correcting the gain of

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l'amplificateur 19 en modifiant l'une ou l'autre de ses résistances de contre-réaction. Cet effet peut être obtenu par remplacement de la résistance liant l'entrée de cet amplificateur 19 à la sortie de l'amplificateur 18 par une résistance de type LDR connu sur laquelle agit la lumière produite par une lampe branchée par l'intermédiaire d'un 5 amplificateur approprié, non représenté, à la sortie de l'amplificateur 22 utilisé comme circuit en valeur de pointe. amplifier 19 by modifying one or other of its feedback resistances. This effect can be obtained by replacing the resistor connecting the input of this amplifier 19 to the output of the amplifier 18 with a known LDR type resistor on which the light produced by a lamp connected via a 5 suitable amplifier, not shown, at the output of amplifier 22 used as a peak value circuit.

Ainsi de gros grains produisant des impulsions de courant de plus grande amplitude augmenteront le gain de l'amplificateur 19, rendant le signal de sortie de ce dernier proportionnel non plus à la 10 surface des grains, mais à leur masse, celle-ci étant liée à la surface par la relation M = g-S3,2-k où M est la masse d'un grain, g sa masse spécifique, S la surface enveloppe et k un facteur de proportionnalité fonction de la forme et que, par approximation suffisante, on admettra comme constant pour un produit donné. 15 Thus large grains producing pulses of current of greater amplitude will increase the gain of the amplifier 19, making the output signal of the latter proportional no longer to the surface of the grains, but to their mass, the latter being linked at the surface by the relation M = g-S3,2-k where M is the mass of a grain, g its specific mass, S the envelope surface and k a proportionality factor depending on the shape and that, by sufficient approximation , we will admit as constant for a given product. 15

De manière plus générale, les composantes continue et impulsionnelle du signal issu de l'amplificateur 19 peuvent être traitées à volonté par des circuits en analysant le spectre. Selon la nature du produit, on en tire, comme décrit plus haut, des informations sur la quantité débitée et la grosseur des grains. More generally, the DC and pulse components of the signal from the amplifier 19 can be processed at will by circuits by analyzing the spectrum. Depending on the nature of the product, information about the quantity delivered and the size of the grains is obtained, as described above.

Dans le cas où la mesure concerne un mélange de granulométries différentes issues de plusieurs doseurs, l'information reçue permettra par analyse du signal la correction individuelle des doseurs, le système constituant alors un asservissement: le signal reçu du capteur est par exemple comparé à un signal de référence. Chaque composante est amenée à l'entrée de l'amplificateur correspondant à une granulométrie déterminée. In the case where the measurement concerns a mixture of different particle sizes from several dosers, the information received will allow, by analysis of the signal, the individual correction of the dosers, the system then constituting a servo: the signal received from the sensor is for example compared to a reference signal. Each component is brought to the input of the amplifier corresponding to a determined particle size.

Le système d'asservissement peut être alors un système connu proportionnel-différentiel-intégral, l'actuateur étant le moteur du doseur ou un boisseau de réglage ou encore un vibreur. The servo system can then be a known proportional-differential-integral system, the actuator being the motor of the metering device or a control valve or even a vibrator.

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1 feuille dessin 1 drawing sheet