Janvier 1999 - n°34

Reproductibilité dans le monde entier grâce à un tamisage à accélération identique

Pour générer les vibrations requises pour le tamisage, on se sert dans le cas de tamiseuses de laboratoire surtout de systèmes de ressort-masse à excitation électromagnétique. Pour permettre de générer les amplitudes nécessaires, les masses et surtout les taux de ressort sont adaptés de façon à ce que l'excitation avec le fréquence du réseau ait toujours lieu dans le domaine de fréquence propre(proximité de la résonance) du système ressort-masse.

En raison de la nécessité d'effectuer des tamisage avec differents nombres de tamis pour analyses, les fréquences propres se déplacent forcément en direction de la fréquence d'excitation(fréquence réseau), ce qui signifie dans la pratique que les amplitudes d'oscillation requises pour les tamisages ne sont réalisables que dans un domaine de charge très étroit.

Pour obtenir, en outre, pour des chargements identiques du moins des amplitudes d'oscillation comparables entre différentes machines fabriquées en série, des tolérances très étroites sont requises en ce qui concerne les taux de ressort. De plus, pour les différentes fréquences de réseaux de 50 ou 60 Hz, on a besoin d'autres variantes machines avec des systèmes ressort-masse accordés d'une manière différente.

Dans le cadre d'un projet de développement, on s'était donc fixé la tâche de concevoir une entraînement vibratoire sans ces désavantages.

L'idée naquit très rapidement d'exciter la machine par une électronique intelligente, en dépendance de la charge, avec une fréquence différente.

Des premières mesures ont montré qu'en se basant sur un système ressort-masse de 50 Hz, on devait dans le cas des différences de charge, s'attendre à des fréquences propres d'environ 46 à 57 Hz. Il s'agissait donc de trouver une réponse à la question suivante :

Peut-on, dans ce contexte, toujours utiliser l'amplitude d'oscillation comme critère de reproductibilité pour la précision de tamisage ?

On peut lire dans les ouvrages spécialisés de technologie des processus industriels que le paramètre déterminant pour la précision de séparation d'un tamis est l'accélération du fond de tamis !

Cela signifie que dans le cas de fréquences identiques l'amplitude d'oscillation était et est toujours le paramètre déterminant pour l'accélération et la précision de tamisage.

De premiers essais préliminaires réalisés avec des fréquences différentes mais amplitudes d'oscillation identiques ont vite montré que des résultats de tamisage comparables n'ont pas été obtenus.

La question était donc de savoir s'il est possible, avec des amplitudes d'oscillation et fréquences différentes, mais avec des accélérations de tamis de fond identiques, de reproduire les résultats de tamisage ?

Nous avons essayé d'y trouver une réponse en faisant élaborer différents mémoires à l'U.F.R. d'engineering de l'école supérieure spécialisée de Düsseldorf. Il s'est montré que les résultats de tamisage, comme il fallait du reste s'y attendre, étaient parfaitement comparables, même ceux effectués à des fréquences très différentes mais à des amplitudes corrigées d'une manière correspondante de sorte qu'une accélération identique était donnée, et ce même dans le cas de matières de tamisage très différentes (engrais potassique, cailloux quartzeux et perles de verre). En plus, il en est résulté une conséquence logique au sens propre du terme qu'une adaptation du temps de tamisage doit suivre à un changement de la fréquence.

Lors du tamisage, il ne se produit rien d'autre qu'une comparaison de taille des particules de matière à tamiser dans des mailles aux positions sans cesse changeantes jusqu'à ce qu'il en vienne au passage de la matière fine. Il en résulte alors une probabilité de passage élevée pour celle-ci si cette comparaison a lieu aussi souvent que possible pendant le temps de tamisage et si la force propulsant la matière tamisée à travers les trous est suffisamment élevée. Pour des tamisages comparables et reproductibles, surtout dans le domaine de l'assurance qualité, il est important que le nombre des comparaisons ainsi que les forces agissant sur le grain à tamiser soient identiques...

Bien qu'avec l'accélération identique déjà expliquée ci-dessus, les même forces soient exercées sur la matière à tamiser, le nombre des comparaisons change toutefois proportionnellement à la fréquence dans le temps de tamisage alloué. Cela signifie que dans le cas de fréquences différentes, ce n'est pas le temps de tamisage mais bien le nombre des oscillations du tamis, à savoir des mouvements projectiles du fond de tamis qui sont d'une importance décisive. Pour notre projet de développement précité, nous en sommes arrivés à la conclusion suivante : Les tamiseuses à excitation de fréquence propre doivent offrir la possibilité d'allouer l'accélération du fond de tamis et le nombre de courses projectiles afin d'obtenir des résultats de tamisage reproductibles.

Pour permettre, dans le cadre de la globalisation mondiale des processus de fabrication et travaux de recherche, aux utilisateurs de tamiseuses à projection de laboratoire RETSCH d'obtenir déjà maintenant des tamisages reproductibles à différentes fréquences de réseau, nous avons appliqués nos nouvelles découvertes scientifiques dans nos séries de tamiseuses courantes.

Outre l'allocation et le réglage de l'amplitude d'oscillation, la nouvelle AS200 control "g", permet maintenant aussi l'affichage et le réglage de l'accélération du fond de tamis indépendamment de la fréquence du réseau. L'accélération du tamis de fond est affichée comme valeur multiple de l'accélération de la pesenteur "g"(1 g= 9,81 m/s2). Le principe de fonctionnement est basé sur notre brevet allemand n° : 19522 987.

Pour l'application pratique qui consisterait à reproduire un tamisage effectué sous des conditions de 60 Hz à une amplitude d'oscillation de 1mm et un temps de tamsage de 5 mn sous des conditions de 50 Hz, il faudrait donc procéder de la manière suivante : sur la machine à 60 Hz, on règle une amplitude d'oscillation de 1mm et l'on commute sur le mode "g", l'affichage indique 7,2 g. Dans le cas de l'AS 200 marchant sous des conditions 50 Hz, le tamisage est également effectué avec la valeur allouée de 7,2 "g", mais avec un temps de tamisage augmenté de 20% à 6 minutes. Si l'on commutait la machine à 50 Hz sur le mode amplitude d'oscillation, l'affichage indiquerait 1,44 mm.

Pour des tamisages reproductibles sous des conditions d'accélération identiques, les amplitudes d'oscillation doivent être corrigées dans un rapport de fréquence quadratique. En comparaison aux tamisages à 60 Hz, les temps pour les tamisages à 50 Hz doivent être augmentées de 20%. En revanche, les temps pour les tamisages à 60 Hz doivent être réduits de 20% par rapport à ceux des tamisages à 50 Hz.

Référence :
Paul schmidt "gut getrennt(bien sépare)", Maschinenmarkt(Marché des machines) 1993
Karl Höffl "Zerkleinrungs -unds Klassiermaschinen ( Machines de broyage et de classement)", 1986
Heinrich Schubert : "Aufbereitung fester und mineralischer Rohstoffe(préparation de matières premières solides et minérales)" Volume 1, 1964.
Christian Thieme : Mémoire 1995, école supérieure spécialisée de Düsseldorf
Thomas Oehmen : Mémoire 1996, école supérieure spécialisée de Düsseldorf