ÉTUDES DE CAS
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La distance la plus efficace entre deux points
Par David R. Gill, Président, Flexicon CorporationQuand les caractéristiques de matériaux en vrac, les paramètres du processus ou les restrictions d'espace nécessitent un convoyeur à vis flexible
Décider de la méthode la plus efficace pour déplacer votre matériel du point A au point B est une question de déduction simple: il suffit de faire correspondre les caractéristiques d'écoulement de votre matériau, les paramètres du processus et les limites d'espace aux fenêtres de performance et aux restrictions dimensionnelles des convoyeurs envisagés. Ensuite, il faut tenir compte des coûts d'achat, d'entretien, de main-d'œuvre et de nettoyage, et voilà, votre choix de convoyeur est fait. (Figures 1, 2)
Etant donné que les performances, la taille et le coût des méthodes de transport varient considérablement, une connaissance générale des différents types de convoyeurs suffit pour déterminer lequel est optimal pour vous, en supposant que vous ayez une connaissance détaillée de votre application.
Ces principes fondamentaux suffisent à déterminer si votre application sera traitée plus efficacement par un convoyeur à une vis flexible.
Principe de fonctionnement
Un convoyeur à vis flexible basique est constitué d'une vis flexible en acier à ressort ou en acier inoxydable, enfermée dans un tube en plastique flexible ou rigide, ou un tube en acier rigide, et entraînée par un moteur électrique normalement situé à l'extrémité de déchargement du convoyeur.
Le point d'entrée du tube d'un convoyeur est généralement équipé d'un adaptateur de chargement, il s'agit d'une auge en forme de « U » qui se connecte à la sortie d'une trémie ou directement à la sortie d'un matériel de traitement tel qu'une station de vidange de Big Bags, une trémie vide-sacs, un broyeur, un concasseur, un cribleur, un mélangeur, un réacteur ou une cuve de stockage de n'importe quel type (figure 3).
La vis flexible passe dans l'auge de l'adaptateur de chargement, exposant ainsi une partie de la vis au matériau s'écoulant dans l'auge par au-dessus. Lors de la rotation, la partie exposée de la vis charge le matériau dans le tube extérieur, dans lequel il est ensuite entraîné par la partie de la vis située à l'intérieur du tube.
Un phénomène résultant de l'ajustement lâche d'une vis flexible rotative dans un tube rempli de matériau en vrac, est que la vis se centre automatiquement à l'intérieur du tube, assurant un dégagement constant entre la vis et la paroi du tube. Cela offre suffisamment d'espace pour que les particules puissent s'écouler sans dommage, en fonction de la fragilité et de la taille des particules transportées. (Figure 4)
Un capuchon de nettoyage amovible recouvre l'extrémité d'entrée du tube du convoyeur, ce qui permet de décharger et vider rapidement le tube, ainsi que le démontage et le lavage des composants.
Étant donné que l'extrémité d'alimentation de la vis ne nécessite aucun roulement et que l'extrémité de déchargement est couplée à l'entraînement du moteur au-dessus et/ou au-delà du point d'où le matériau sort de la manchette de déchargement, le matériau n'entre pas en contact avec les joints ou les roulements. La vis flexible est donc la seule pièce mobile en contact avec les matériaux. (Figure 5)
Faire correspondre les exigences de l'application aux caractéristiques du convoyeur
Un convoyeur à vis flexible est votre choix le plus probable si sa liste de caractéristiques propres correspond étroitement à celle de vos besoins, ou si une caractéristique propre à une vis flexible en particulier répond à un problème individuel constituant une préoccupation clé.
Comparez vos besoins avec la liste suivante de caractéristiques des convoyeurs à vis flexibles:
Seule une pièce en mouvement est en contact avec le matériau
La seule pièce mobile en contact avec le matériau dans un convoyeur à vis flexible est une vis flexible et robuste qui est entraînée directement par un moteur électrique. Ce design simple ne nécessite pas les filtres, séparateurs cycloniques, roulements internes et de nombreuses pièces mobiles que l'on trouve dans les convoyeurs pneumatiques, les élévateurs à godets, les vis rigides, les chaînes traînantes et/ou les convoyeurs aéromécaniques — des pièces qui peuvent augmenter le coût initial, nécessiter de l'entretien, s'user, engendrer une contamination et/ou tomber en panne.
Transporte des matériaux à écoulement facile ou difficile y compris des mélanges
Un convoyeur à vis flexible peut transporter des matériaux en vrac allant des gros pellets aux poudres submicroniques — à écoulement facile ou difficile — y compris des produits difficiles à manipuler qui s'emmagasinent, forment des galettes, des bouchons, se fluidifient, grippent ou s'étalent. Les matériaux vont des poudres fines comme les silices pyrogénées, des matériaux compressibles comme le dioxyde de titane et des matériaux denses comme la poudre de métal, aux matériaux friables comme la fibre de verre, en passant par des matériaux qui se fluidifient comme le noir de carbone et des matériaux composés de particules allant jusqu'à 25 mm (1 po) comme les noix. L'action de roulement en douceur créée par la vis rotative empêche la séparation des produits mélangés, même ceux composés de particules de tailles et/ou de densités disparates, sur toute la longueur du convoyeur. (Figure 6)
Empêche la contamination
Un convoyeur à vis flexible peut être totalement fermé pour empêcher la contamination des produits en vrac et de l'usine, tout en préservant les taux d'humidité et la température des matériaux transportés. Toutes les surfaces intérieures sont lisses et peuvent être plus faciles à nettoyer que les convoyeurs dans lesquels le matériau entre en contact avec les roulements internes, les jonctions, les filtres ou d'autres composants internes. De plus, les unités peuvent être conçues et finies selon les normes industrielles et sanitaires adaptées aux produits chimiques, pharmaceutiques, alimentaires/laitiers, plastiques, peintures, miniers, aux emballages et autres applications.
Convoyage dans toutes les directions
Un convoyeur à vis flexible peut déplacer des poudres et des matériaux solides en vrac verticalement, horizontalement ou à n'importe quel angle, sous ou autour d'obstructions, à travers de simples trous dans les murs ou les plafonds, sur de courtes ou longues distances, vers n'importe quel emplacement intérieur ou extérieur de l'usine. Cela permet à l'utilisateur de choisir l'emplacement les extrémités de chargement et de déchargement du convoyeur en fonction de la disposition du système, ou d'agencements incommodes comme dans les situations fréquentes de rénovation/améliration.
Les applications typiques comprennent le transport de matériaux entre les cuves de stockage, les stations de vidange de Big Bags, les stations de vidange de Big Bags manuelles, les stations de déchargement de fûts, les concasseurs, les broyeurs, les cribles, les mélangeurs, l'équipement d'emballage, les machines de moulage par injection ou extrusion et d'autre matériel de traitement. (Figure 7)
Manipulation en douceur des produits
En fonction de la fragilité et de la taille des particules, un convoyeur à vis flexible peut déplacer des matériaux avec peu ou pas de casse ou de dégradation. Le dégagement entre la vis et la paroi du tube grâce à la vis rotative à centrage automatique permet d'éliminer ou de minimiser les dommages causés par le broyage, l'écrasement et les dommages dus aux chocs qui peuvent survenir avec d'autres méthodes de convoyage.
Nettoyage rapide et en profondeur
Un convoyeur à vis flexible ne contient pas de filtres ou de roulements internes qui peuvent retenir les particules ou engendrer une contamination. Pour le nettoyage, il suffit d'enlever le capuchon de nettoyage et d'inverser la rotation pour évacuer tout matériau résiduel avant de rincer les surfaces intérieurs lisses avec de l'air, de l'eau, de la vapeur ou une solution de nettoyage. La vis et le tube extérieur peuvent également être retirés rapidement pour un nettoyage à fond des différents composants.
Fiabilité élevée, entretien minimum
Un convoyeur à vis flexible ne contient aucun roulement, filtre ou séparateur internes susceptibles de s'user, de tomber en panne ou de nécessiter un entretien. La vis flexible résistante à l'usure et à la fatigue est entraînée directement par un moteur électrique. En fonction des paramètres d'application un convoyeur à vis flexible peut démarrer et s'arrêter à plusieurs reprises, même à pleine charge, sans se coincer et sans endommager l'unité.
Économique à l'achat et à l'installation
L'absence de roulements, d'engrenages, de filtres ou de chaînes internes — et de compresseurs, de souffleries et de séparateurs externes — peut rendre les convoyeurs à vis flexibles moins coûteux à construire et à exploiter que les autres types de convoyeurs. L'installation d'un convoyeur à vis flexible peut également être économique, car les extrémités de chargement et de déchargement peuvent être positionnées à l'endroit désiré, sans parcours précis du convoyage, ce qui réduit le besoin de reconfigurer d'autres matériels de traitement en amont et en aval.
Configurations mobiles
Les convoyeurs à vis flexibles peuvent être montés sur des cadres à roulettes avec des bras de support de convoyeur pour la mobilité dans l'usine, évitant ainsi de payer pour plusieurs unités stationnaires. (Figure 8)
Système à points de déchargement multiples
Les convoyeurs à vis flexibles à orientation horizontale peuvent alimenter plusieurs machines d'emballages, machines de moulage et matériel de traitement simultanément ou individuellement. Ils peuvent également transporter des matières en vrac sur de longues distances, alimenter sélectivement plusieurs points de déchargement ou compléter tous les points d'un cycle chronométré par des vannes guillotines manuelles ou automatiques.
Chargement volumétrique
Un convoyeur à vis flexible peut simultanément doser et transporter des produits en vrac puisque les unités peuvent être équipées de vitesses variables à CA ou CC et de trémies elles-mêmes équipées de dispositifs d'aide à l'écoulement pour le chargement en continu de matériaux à écoulement facile comme de matériaux à écoulement difficile.
Systèmes de pesage par lot et de mélange
Les systèmes de dosage par « gain de poids » se composent de convoyeurs à vis flexibles individuels ou multiples qui sont déchargés dans une trémie de pesée centrale ou tout autre matériel de traitement équipé de pesons. L'information de gain en poids est transmise à un contrôleur central programmable qui, à son tour, contrôle chaque convoyeur. La séquence de dosage peut être déclenchée par un bouton de démarrage ou par une fermeture de contact externe. Le contrôleur active ensuite chaque convoyeur, en séquence, pour charger chaque ingrédient dans la trémie de pesée centrale, d'abord à grande vitesse, puis au goutte à goutte avant d'arrêter le convoyeur lorsque le poids cible du lot est atteint. (Figure 9)
Après que chaque convoyeur ait déposé son ingrédient, le lot entier peut être automatiquement livré au matériel de traitement, aux cuves de stockage, aux lignes d'emballages ou au matériel de traitement.
La flexibilité du tube de convoyage permet de positionner la trémie de pesage directement au-dessus d'un mélangeur ou de tout autre matériel de traitement.
Comme le système fonctionne à la fois en tant qu'alimentateur par pesée et que convoyeur, il peut éliminer la nécessité d'avoir recours à un équipement séparé.
Choisir entre des profils de vis ronds et des profils de vis plats
La surface de déflecteur arrondie des vis à fil rond confère au matériau des forces directionnelles qui le propulsent à travers le tube, et des forces radiales relativement élevées qui créent un dégagement efficace entre la vis et la paroi du tube sur toute la longueur du convoyeur. La surface d'appui du matériau provoque le centrage automatique de la vis à l'intérieur du tube, l'empêchant ainsi d'entrer en contact avec la paroi du tube sur toute sa longueur, même lorsque l'ensemble vis/tube est courbé, en supposant qu'il ait été correctement conçu. (Figure 10)
Ces vis sont fabriquées en acier à ressort ou en acier inoxydable de profil carré ou rectangulaire. Les surfaces d'appui plates confèrent une plus grande force directionnelle et une force radiale (et une compression du matériau) plus faible qu'avec des vis à fil rond. Les vis à fil plat sont donc fréquemment utilisées pour transporter des produits qui ont tendance à se comprimer, ainsi que des matériaux fragiles, des matériaux de faible masse et des matériaux composés de particules de tailles très fines. (Figure 11)
Éviter les limites des convoyeurs
Puisque chaque mode de convoyage possède également des limites inhérentes, chacune d'entre elles doit être identifiée et évaluée pour décider si elle est sans importance, ou moins importante que les caractéristiques du mode de convoyage correspondant, avant de considérer un convoyeur à vis flexible comme l'alternative sans compromis pour votre application.
Déchargement du matériau
Les convoyeurs à vis flexibles, comme les autres convoyeurs mécaniques, n'évacuent généralement pas complètement le produit lorsqu'ils fonctionnent dans le sens avant. Le capuchon de nettoyage peut toutefois être retiré et la rotation de la vis peut être inversée pour évacuer complètement le matériau résiduel pour le nettoyage et/ou le changement de matériau.
Manipulation en douceur des produits
Bien que les convoyeurs à vis flexibles puissent avoir moins d'effets délétères sur les matériaux que les méthodes qui tendent à broyer, écraser ou choquer les produits en vrac, tous les matériaux ne peuvent pas être transportés sans dommage. Un pourcentage de gros flocons friables ou de grosses particules molles peut, par exemple, se briser, en particulier en raison de longs parcours ou des fortes inclinaisons dans un convoyeur à vis flexible. Une conception appropriée de système de convoyeur à vis flexible peut cependant éliminer ou minimiser ces effets.
Besoins en capacité
Les convoyeurs à vis flexibles sont actuellement utilisés pour des applications dont les besoins en capacité sont inférieurs à 50 tonnes par heure (par convoyeur), ce qui explique pourquoi ils sont rarement utilisés pour le déchargement de navires ou de wagons.
Conclusion
Si les caractéristiques d'un convoyeur à vis flexible s'alignent parfaitement avec les caractéristiques de vos matériaux et les paramètres de votre processus, la prochaine étape est de fournir des échantillons de matériaux et des détails sur votre application à un ingénieur d'application de convoyeur à vis flexible, qui peut suggérer le système optimal pour l'intégration à votre processus nouveau ou existant sous la forme de dessins CAO détaillés, de spécifications et de jugement d'allure garanti. Si votre application requiert des capacités supérieures à celles décrites ci-dessus, une connaissance fondamentale d'autres modes de convoyage pertinents vous permettra de déterminer celui qui implique le moins de compromis ou celui qui résout le mieux vos problèmes d'application les plus critiques.
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(Fig. 1)
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(Fig. 2)
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(Fig. 3)Une auge en forme de « U »qui se raccorde à la sortie d'une trémie ou directement à la sortie du matériel de traitement.
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(Fig. 4)
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(Fig. 5)
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(Fig. 6)
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(Fig. 7)
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(Fig. 8)
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(Fig. 9)
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(Fig. 10)
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(Fig. 11)
P-0673