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Aperçu de la conception des convoyeurs vibrants

Alimenteurs vibrants pour matériaux solides en vrac (poudres, granulés, pastilles, comprimés...)

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Résumé de la section
1. Introduction
2. Fonction dans le procédé
3. Considérations importantes de conception
4. Dosage avec tubes / plateaux vibrants
5. Applications des tubes / plateaux vibrants
6. Problèmes courants avec les convoyeurs à vis

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1. Introduction

Qu'est-ce qu'un convoyeur vibrant pour solides en vrac ?

Les convoyeurs vibrants sont constitués d'un tube creux, ou d'une auge, avec une entrée et une sortie (parfois 2 sorties) et d'un moteur vibrant générant une intensité et une amplitude de vibration spécifiques permettant au solide en vrac de s'écouler.

Les tubes vibrants ont gagné en popularité dans le domaine de la manutention des solides, comparés à d'autres solutions, principalement les convoyeurs à vis. Les tubes vibrants permettent en effet de convoyer ou de doser très délicatement certains solides, contrairement à l'effet mécanique d'un convoyeur à vis sur le produit (cassure). Ils offrent également un accès et un nettoyage très faciles, car ils ne sont constitués que d'un tube creux et peuvent atteindre des capacités relativement élevées.

Un exemple typique de conception d'un alimentateur à tube vibrant est présenté ci-dessous :

Figure 1 : Conception typique d'un convoyeur vibrant

Il convient également de noter qu'il existe des conceptions alternatives avec une auge (parfois appelée plateau) au lieu d'un tube. Le principe reste le même ; la conception d'un alimentateur à auge vibrante peut atteindre des débits plus élevés que celle d'un tube, et ils sont parfois utilisés en combinaison avec un tamis pour former un tamis vibrant rectangulaire.

2. Fonction dans le procédé

À quelles fins les tubes vibrants sont-ils utilisés ?

Les convoyeurs à tubes vibrants sont généralement placés sous les trémies, où ils peuvent convoyer horizontalement le produit vers une autre opération de procédé. Ces tubes peuvent être très longs, jusqu'à 8 m, et sont parfois utiles pour s'adapter à un agencement complexe, bien que plus le tube sera long, moins il sera facile à installer et à entretenir. Lorsque le convoyage implique également un pesage, le convoyeur vibrant est en fait utilisé comme équipement de dosage.

Les tubes vibrants ne sont généralement pas utilisés pour introduire directement le produit dans une ligne de transport pneumatique (vide) car l'absence d'inserts dans le tube ne permet pas de contrôler correctement le flux de produit et d'air.

3. Considérations importantes de conception

Les alimentateurs à tubes vibrants peuvent être équipés de moteurs déséquilibrés ou de moteurs électromécaniques, selon la taille de l'équipement et le service attendu. En raison des vibrations, le support doit être conçu pour être suffisamment robuste afin d'éviter qu'il ne vibre lui-même et ne transmette les vibrations au reste de l'installation (ce qui peut être très préjudiciable si des opérations de pesage sont en cours) ou même entre en résonance. De plus, pour permettre la vibration adéquate qui assure effectivement le convoyage du produit, des connexions flexibles doivent être installées à l'entrée et à la sortie du produit ; le tube vibrant doit pouvoir se déplacer librement sans transmettre de vibrations au reste de l'installation. Si cette dernière condition n'est pas remplie, les mouvements peuvent ne pas être corrects et mal dirigés, ce qui signifie que la poudre peut se déplacer plus lentement ou même se compacter et bloquer si le mouvement est uniquement vertical.

Tableau 1 : Applications des différents types de moteurs vibrants

Type de moteur	Applications
Électromagnétique	Petites unités Peut atteindre des courses très petites et des fréquences élevées (0,10 mm par course et 50-60 Hz) Préféré pour le dosage
Moteurs déséquilibrés	Unités plus grandes Courses plus longues à basse fréquence (6 m/min et plus) Préféré pour le convoyage de grands volumes de poudre

Le débit d'un convoyeur vibrant peut être estimé en considérant que le tube est rempli de poudre et que celle-ci se déplace en fonction des mouvements appliqués. Si le tube ou l'auge n'est pas complètement rempli, des corrections doivent être apportées.

Équation 1 : Estimation du débit d'un tube ou d'une auge vibrante

Afin de faciliter le nettoyage, des portes peuvent être installées de chaque côté du tube. Elles sont généralement équipées d'un détecteur de proximité pour s'assurer qu'elles sont fermées.

Un robinet ou vanne doit être positionné directement à la sortie du tube, car l'inertie de celui-ci l'empêche de stopper brusquement la livraison du produit.

Le débit des tubes vibrants peut varier de quelques m³/h à 60-70 m³/h. Le débit dépend directement du diamètre intérieur du tube ; ainsi, les unités de 60-70 m³/h atteignent environ 40 cm de diamètre.

Un tel équipement peut être légèrement incliné, bien que ce ne soit définitivement pas la meilleure façon de faire fonctionner les tubes vibrants.

4. Dosage - Mesurage

Les convoyeurs vibrants sont utilisés pour convoyer mais aussi pour mesurer des matériaux en vrac secs. Cependant, en raison de l'inertie des vibrations, les convoyeurs vibrants ne constituent pas le meilleur équipement pour réaliser un dosage très fin en opération par lots. Il est possible de réduire l'écart par rapport à la cible en utilisant 2 vitesses de dosage si le moteur est équipé d'un variateur de fréquence et en fermant la vanne de décharge lorsque la cible est atteinte, mais l'erreur de dosage peut rester assez élevée et très variable. Ils offrent des performances très intéressantes en dosage continu et sont souvent intégrés dans des systèmes de doseurs à perte de poids au lieu d'un convoyeur à vis.

Il est à noter également que les tubes vibrants ne sont pas recommandés pour les poudres ayant de mauvaises caractéristiques d'écoulement et pouvant se compacter facilement.

5. Applications des alimentateurs vibrants

Contrairement à l'idée reçue selon laquelle cette technologie serait quelque peu exclusive, les convoyeurs vibrants, qu'il s'agisse de tubes ou d'auges/plateaux, trouvent des applications dans divers secteurs industriels et sont en réalité assez polyvalents. Voici quelques exemples :

• Transformation alimentaire : convoyage et dosage de farine, de morceaux ou flocons de fruits
• Pharmacie : dosage continu de pilules, comprimés
• Bois : copeaux de bois de rebut
• Chimie : convoyage de noir de carbone ou de caoutchouc
• Construction : convoyage et dosage de béton, ciment

6. Problèmes courants avec les convoyeurs vibrants

Les convoyeurs vibrants sont généralement des équipements fiables, mais un certain nombre de problèmes peuvent nécessiter des corrections :

Tableau 2 : problèmes courants avec les tubes vibrants

Problème	Cause racine et action corrective
Dosage imprécis - surdosage	Les vibrations sont trop importantes Régler le système d'automatisation pour arrêter le dosage avant d'atteindre le poids cible Régler le système d'automatisation pour avoir une vitesse de dosage grossière et une vitesse fine
Temps de dosage trop long / capacité insuffisante	Vérifier les vibrations du moteur Vérifier le nivellement du tube vibrant Vérifier si l'alimentation en produit vers le tube est correcte
Fuites de poudre au niveau des couvercles d'extrémité	Joint endommagé ou non serré correctement - vérifier le joint et le serrage du couvercle

7. Guide d'achat des convoyeurs vibrants - Comment sélectionner un doseur vibrant

Lors de l'acquisition d'un nouveau convoyeur vibrant pour votre usine, les questions suivantes doivent être posées afin d'acheter les bonnes spécifications :

• Quel est le débit attendu ? Quelle est la masse volumique du produit ? Cela déterminera la taille du doseur vibrant à acheter.
  
• Le matériau s'écoule-t-il librement ? Si le produit en vrac n'est pas librement coulant, il peut être nécessaire d'envisager un autre type de convoyeur. À l'inverse, s'il coule trop, cela peut également poser problème, car il ne sera pas possible de réguler le débit.
  
• S'agit-il d'une application de dosage ? Si oui, quelle est la précision attendue ? Cela vous fournira les informations nécessaires pour spécifier le convoyeur vibrant et vérifier avec un fournisseur si le dosage peut être réalisé.
• S'agit-il d'une zone ATEX ? Si oui, le tube vibrant doit être certifié.

Quelques fournisseurs possibles de convoyeurs vibrants, consulter les entreprises suivantes :

• Convoyeurs Sinex
• Tetra Pak Manutention des Poudres

(Note : powderprocess.net n'a aucun lien avec ces entreprises)