Lors de la conception de systèmes de déchargement de silos dans des installations de traitement, ons est souvent confronté à la question de savoir s’il faut utiliser un extracteur à lames de dosage ou une vis de dosage. Un avantage important de l’extracteur à lames est qu’il permet d’obtenir rapidement et avec précision une large gamme de débit dynamique.
Dans un silo d’une installation de traitement spécifique, c’est un défi de trouver la solution la plus optimale pour un système de décharge. Dans de nombreux cas, il s’agit d’envisager soit un extracteur à lames, soit une vis de dosage. Un choix responsable nécessite une bonne connaissance du fonctionnement et des propriétés d’un extracteur à lames et d’une vis de dosage. Cela implique des aspects tels que l’interaction entre le produit et le système de décharge, l’effet du système de décharge sur le débit dans le silo, la gamme de débit dynamique, la précision du dosage, les commandes et la consommation d’énergie du système de décharge. L’extracteur à lames se compose d’une grille supérieure fixe et d’une grille inférieure qui se déplace d’avant en arrière pendant le processus de dosage.
Activation
Un aspect important est l’interaction entre le produit et le système de décharge. Une caractéristique de l’extracteur à lames de dosage et qu’il décharge le produit dans le silo par une activation verticale respectueuse du produit. Cela permet d’éviter que le produit ne soit compacté, comme cela peut arriver avec une vis de dosage qui pousse le produit d’un seul côté. L’extracteur à lames met le produit en mouvement sans le transporter. Cela signifie que le produit s’écoule immédiatement dans une direction verticale, par gravité. Contrairement à la méthode de la vis de dosage, aucune énergie n’est introduite dans le produit, de sorte qu’aucun dommage ou compactage du produit ne se produit. La conception simple du l’extracteur à lames rend également ce système de décharge particulièrement durable. Alors qu’une vis de dosage peut avoir une durée de vie de cinq ans au maximum, un extracteur à lames peut rester en fonctionnement pendant des décennies.
Géométrie
Dans une certaine mesure, le système de décharge détermine la géométrie du silo et, avec elle, le flux du produit dans le silo. L’idéal avec un extracteur à lame est que la surface d’écoulement se trouve au milieu de l’entonnoir du silo tandis que celle d’une vis de dosage touche de préférence la paroi verticale de l’entonnoir du côté de la décharge. Avec une vis de dosage, cette paroi verticale est nécessaire pour éviter l’apparition d’une zone de produit mort. Dans un entonnoir de silo symétrique (par exemple, à un angle de 70°), la vis de dosage pousse le produit qui se trouve juste au-dessus de la surface du produit contre la paroi de l’entonnoir du côté de la décharge. Ce produit y orme une zone morte qui met en péril l’important principe FIFO (First In First Out). Une paroi verticale de l’entonnoir peut partiellement empêcher la formation d’une telle zone morte, mais cela nécessite alors une certaine hauteur (généralement 1 mètre). La capacité de stockage du silo avec une vis de dosage est donc plus petite (en cas d’angle d’entonnoir équivalent) que celle d’un silo avec un extracteur à lames.
Flux de masse
En général, un extracteur à lames de dosage offre une surface de décharge beaucoup plus grande qu’une vis de dosage. La surface de décharge d’une vis de dosage est déterminée par le diamètre relativement petit de la vis et la longueur de la vis. La surface de décharge du l’extracteur à lames peut facilement atteindre 25 % de la surface du silo. Avec une vis de dosage, ce pourcentage dépasse rarement 10 %. La surface de décharge plus grande et centrale d’un extracteur à lames assure un écoulement uniforme, ce qui donne lieu à un flux de masse dans le silo (principe FIFO). En outre, une hauteur de construction moindre est nécessaire pour une capacité de stockage donnée (à des angles d’entonnoir équivalents).
Gamme de dosage
Une caractéristique importante du l’extracteur à lames de dosage est son énorme gamme de débit dynamique. Le rapport entre le débit minimum et maximum peut facilement être de 1 :1000. Le débit de dosage d’un extracteur à lames d’un FCD (la plus petite de la gamme ALFRA) pour les matériaux ayant de mauvaises propriétés d’écoulement peut même aller jusqu’à 30 g/min. (0,5 g/sec.) à 35 kg/min. Avec une vis de dosage, la gamme de débit dynamique ne dépasse pas 1 :20. L’augmentation du régime augmente certes la capacité, mais elle se traduit aussi par un glissement – et ce d’autant plus que le régime augmente. Bien que le placement d’une deuxième vis sous la vis principale puisse réduire le débit minimum à 1 % du débit maximum, par exemple, la gamme de débit n’est alors généralement pas variable en continu, tandis que les coûts d’investissement pour les équipements et, en particulier, les contrôles augmentent considérablement. En outre, le démarrage d’une vis de décharge à bas régime nécessite un moteur extra-fort avec un contrôleur de fréquence. Cette puissance supplémentaire est nécessaire pour fournir le couple de décollement. Cette exigence ne s’applique pas à un extracteur à lames.
Précision du dosage
Avec un extracteur à lames de dosage, les quantités minimales de dosage approchent 0 gramme ; avec une vis de dosage, cette quantité est déterminée par le volume dans un tour de la vis. Une fois que la décharge de la vis de dosage ouvre un compartiment de la vis, ce compartiment s’écoule complètement. En outre, il existe un risque que le produit continue à couler (surtout si le produit a tendance à devenir fluide). Il est bien sûr possible d’installer un obturateur après la vis de dosage pour des dosages plus précis, mais le dosage suivant correspond alors au moins à la quantité de produit que l’obturateur retenait. En revanche, un extracteur à lames se ferme immédiatement et complètement.
Grâce à la gamme dynamique de débit, l’extracteur à lames peut assurer un dosage à la fois rapide et précis. Dans le cas d’une combinaison du l’extracteur à lames et de l’échelle, le facteur limitant le dosage précis est l’échelle, et non l’extracteur à lames. Pour cela, une balance peut être utile. Celle-ci offre la possibilité de doser à la fois 50 g et 100 kg à partir du même silo dans une seule unité de pesage avec une précision de quelques grammes dans des gammes de débit allant jusqu’à 5 kg.
Contrôles
Un extracteur à lames de dosage nécessite un investissement plus important qu’une vis de dosage, mais avec le déploiement de six extracteurs à lames ou plus sous un bloc de silo, c’est moins cher que d’utiliser six vis de dosage avec obturateurs. En effet, les extracteurs à lames (que ce soit 4, 6 ou même 24) sont toutes actionnées par un seul cylindre hydraulique. Ce cylindre unique actionne un cadre auquel les extracteurs à lames peuvent être reliés à volonté. La consommation d’énergie d’un extracteur à lames est extrêmement faible. Par exemple, il est possible de doser jusqu’à 50 kg/seconde avec un moteur de 3 kW. Pour ce même effort, une vis de dosage nécessite au moins un moteur de 25 kW. De plus, chaque vis de dosage nécessite son propre bloc d’alimentation et son propre régulateur de fréquence.
Caractéristiques de la décharge
Les commandes d’un extracteur à lames de dosage sont plus intelligentes et, par conséquent, plus complexes que celles d’une vis de dosage (pour une vis, le débit est proportionnel au nombre de tours/minute, dans certaines limites). Un extracteur à lames permet cependant de faire varier le pourcentage d’ouverture, la longueur de la course et la fréquence. Pour certaines applications, la forme des palettes peut également être ajustée (plus ou moins d’ouvertures progressives). Cela permet d’obtenir des propriétés de décharge optimales pour la matière à doser.