ÉTUDES DE CAS
ÉTUDES DE CAS
Cette histoire est parue dans
les publications suivantes :
Le système de manutention de matière vrac prévient les émanations de poussière dans une usine de fabrication de crayons
KESWICK, ANGLETERRE — La ville de Borrowdale, dans la pittoresque région de Lake District en Angleterre, est bien connue des randonneurs, mais elle est également célèbre pour être le chef lieu de la Cumberland Pencil Co. Créée au milieu du XIXe siècle, c'était une industrie artisanale fabriquant des crayons à partir de graphite extrait localement, aujourd'hui l'entreprise produit quelque 750 000 crayons de dessin et crayons de graphisme par semaine. Les crayons sont vendus dans le monde entier sous la marque Derwent.Au départ, l'activité de Cumberland se limitait au graphite, aujourd'hui la gamme de produits comprend de diverses qualités de crayons à mine de plomb et de crayons de couleur. Dans le cas des crayons de couleur, la matière première principale est le kaolin. Il est mélangé à d'autres additifs pour obtenir les couleurs unies ou pastel souhaitées et d'autres caractéristiques — par exemple, un crayon peut être mou, dur, crayeux, friable ou soluble.
Le kaolin est une poudre à écoulement semi-facile qui a tendance à s'aérer lorsqu'elle est exposée à l'air, et la manière dont elle était manipulée dans l'usine causait un problème de particules de poussières en suspension dans l'air. Cumberland recevait l'argile dans des sacs de 25 kg qui étaient transportés manuellement à un poste de pesée. Là, les sacs étaient ouverts et leur contenu ainsi que huit autres additifs nécessaires à la recette étaient pesés. Le matériau était rechargé dans des sacs vides et, une fois le lot prêt, les sacs étaient déversés manuellement dans un mélangeur pour être mélangés. Les activités de vidange et le remplissage des sacs et de déchargement dans le mélangeur, contribuaient aux déversements de matériaux et à l'émanation de particules de poussières en suspension.
Après avoir envisagé des solutions possibles, Cumberland a opté pour un système automatisé de manutention des solides en vrac qui transfère le kaolin au mélangeur sans exposition être exposé à l'air ambiant. Conçu et fabriqué par Flexicon le système hermétique se compose d'un cadre de déchargement qui vide les Big Bags de kaolin dans une trémie de réception, à partir de laquelle le matériau est transféré vers une trémie de pesée par un convoyeur à vis flexible En plus d'éliminer la poussière, le système a également permis de minimiser les tendances du kaolin à former des galettes, à s'étaler, à s'emmagasiner, à former des voutes, des cavités et des «trous de rat».
Avec ce nouveau système, le kaolin est reçu dans des sacs d'une tonne. Lorsqu'un sac est nécessaire, il est transporté par un chariot élévateur jusqu'au cadre de déchargement de Big Bags, qui est équipé d'une poutre en I en porte-à-faux, d'un palan électrique et d'un chariot. Les poignées de transport du sac sont attachées à un support cruciforme relié au palan, puis le sac est placé précisément au-dessus de la trémie de réception.
Le contenu du sac est déchargé dans la trémie d'une capacité de 225 L par un tube télescopique hermétique, appelé TELE-TUBE™, qui fournit une interface étanche à la poussière. L'extrémité inférieure du tube est reliée à un collier dans le couvercle de la trémie hermétique et l'extrémité supérieure est munie d'un collier de serrage breveté SPOUT-LOCK™ qui se fixe à la manchette du sac.
Une commande pneumatique à bouton-poussoir permet de soulever le haut du tube télescopique jusqu'au sac, le collier de serrage est alors en position ouverte, ce qui permet de tirer la manchette du sac à travers le collier. Le côté propre de la manchette du sac est tirée sur le côté propre du tube télescopique et le collier est fixé sur celui-ci, puis le tube est abaissé jusqu'à ce que la manchette du sac soit tendu.
Une fois la manchette détachée, l'ensemble télescopique exerce une tension continue vers le bas sur la manchette, allongeant le sac au fur et à mesure qu'il se vide dans la trémie. La tension maintient la manchette tendue et aide à maintenir un flux régulier de matériau. La station de vidange est également équipée d'activateurs de sac FLOW-FLEXER™: deux plaques à actionnement pneumatique qui soulèvent et abaissent les bords inférieurs opposés du sac à intervalles réguliers, libérant les matériaux compactés et favorisant l'écoulement du matériau dans la manchette de déchargement du sac. Au fur et à mesure que le sac s'allège, la pression des activateurs de sac augmente pour donner au sac une forme de «V». Ceci élimine les zones mortes et permet le déchargement complet du matériau, sans intervention manuelle. Un tamis de trémie filtre les corps étrangers dans le kaolin.
De la trémie de réception, le kaolin est versé par gravité dans la gorge d'un convoyeur à vis flexible de 3 m de long qui transporte le kaolin verticalement vers une trémie conique d'une capacité de 40 kg. Le chargement est assisté par un dispositif vibratoire «Flexifinger» monté sur le côté.
Le convoyeur à vis est constitué d'une vis flexible, logée dans un tube de 168 mm de diamètre. La vis a une configuration «plate», conçue pour le convoyage efficace de matériaux à écoulement difficile. Elle est entraînée d'en haut par un moteur électrique à engrenage à angle droit situé au-dessus du point de déchargement du matériau, empêchant ainsi la poudre d'entrer en contact et d'endommager les joints d'étanchéité de l'entraînement.
Comme la vis est logée dans un tube totalement hermétique, il n'y a pas de déversement ni d'émanations de poussière. Contrairement aux vis sans fin rigides, la vis flexible s'auto-centre à l'intérieur du tube du convoyeur lorsqu'elle tourne, offrant ainsi un espace suffisant entre la vis et la paroi du tube pour réduire ou éliminer le broyage du matériau.
La trémie de pesée est montée sur des pesons qui transmettent les données de gain en poids au système de contrôle, ce qui réduit le débit au fur et à mesure que le lot approche de son poids cible prédéterminé. Lorsque le poids cible est atteint, une vanne guillotine à commande pneumatique s'ouvre pour permettre le déchargement par gravité de la quantité mesurée de matériau dans un sac, toujours sans émanation de poussière. Le sac est ensuite acheminé jusqu'au mélangeur pour être mélangé avec les autres ingrédients de la recette. Si une partie du matériau utilisé pour un lot n'est pas utilisée, l'excédent peut être retourné à la trémie principale en soulevant une trappe d'accès et en versant la poudre sur le tamis.
L'exploitation actuelle de Cumberland Pencil serait sans doute une source d'émerveillement pour les bergers qui gardaient leurs troupeaux à Borrowdale au XVIe siècle. Ce sont eux qui ont découvert le graphite sous les racines des arbres tombés sur les pentes de la vallée, suite à une grosse tempête.
En savoir plus
Un Big Bag est monté sur le cadre, prêt à vider le kaolin dans la trémie de réception en passant par le tube télescopique TELE-TUBE™.
En savoir plus
Le collier de serrage SPOUT-LOCK™ et le tube télescopique TELE-TUBE™ permettent une connexion rapide et étanche à la poussière entre la manchette du sac et la trémie et allongent le sac au fur et à mesure qu'il se vide, favorisant ainsi l'écoulement.
En savoir plus
Un convoyeur à vis flexible (le tube étroit au milieu de la photo) achemine le produit à la trémie de pesée, qui est montée sur des pesons qui transmettent l'information de gain de poids au panneau de contrôle.
En savoir plus
Lorsque la trémie de pesée atteint son poids cible, le lot de kaolin est déchargé dans un sac et amené au mélangeur.
En savoir plus
Le kaolin a de beaux reflets au repos, mais peut causer des émanations de particules de poussières dans l'air lorsqu'il est transférée à l'air libre.
En savoir plus
Un échantillon des crayons Derwent de Cumberland.
U-1196