Déchargement et manutention de poudre de graphite

Poudre traitée : graphite

Ligne de remplissage de seaux

Objectif du projet : Notre client, situé dans le sud du New Jersey, aux États-Unis, est un fabricant de roulements et de revêtements polymères. Le process de production nécessite de mélanger de la poudre de graphite avec des résines pour alimenter le process d'extrusion afin de fabriquer les composants du roulement.
La méthode actuelle consiste à prélever, peser et doser manuellement le graphite dans des seaux de résine. Le mélange contenu dans le seau est ensuite mélangé manuellement par les opérateurs pour créer la bonne formulation. En raison de la densité extrêmement faible de la poudre de graphite et de sa classification comme produit cancérigène, le client souhaite automatiser le dosage de cette matière vrac dans les seaux tout en évitant l'exposition de l'opérateur à cette poudre toxique.

Solution industrielle mise en place : Nos experts poudre ont mis au point un système clé en main qui supprime toute manutention manuelle de la poudre de graphite et pré-dose celle-ci dans des seaux de 20 kg. La première étape consiste à trouver une meilleure méthode de livraison de la matière première. Notre client reçoit la poudre de graphite dans des fûts de 200 kg. Cette poudre peut également être livrée en big bags. En passant d'un fût en acier à un big bag, la livraison est beaucoup moins coûteuse et plus simple à intégrer dans un système automatisé. La capacité d’un big bag étant plus importante, il peut assurer les besoins en poudre sur plusieurs jours. Ensuite, il faut peser et doser automatiquement et avec précision le graphite afin de remplir les seaux en utilisant un doseur vibrant à perte de poids. L’opération de remplissage des seaux est réalisée dans un environnement confiné.
 

1. Poste de vidange de big bags avec boite à gants Easyflow® EF2

En changeant la méthode de livraison en fûts par des big bags auprès du fournisseur de graphite, la ligne de manutention des poudres vrac peut alors fonctionner de façon autonome pendant plusieurs jours sans qu'il soit nécessaire de réapprovisionner le process.
Le projet commence par l'installation d’une station de vidange de big bags modèle Easyflow®2. En raison de la nature toxique du graphite, toute exposition potentielle des opérateurs doit être éliminée dans ce process industriel. Cette unité de vidange comprend une boite de délaçage accessible via une boite à gants. En utilisant des gants intégrés, l’opérateur peut passer la main à travers la vitre en toute sécurité et délacer la goulotte du big bag sans risque d'exposition au produit. Le big bag est chargé sur la station à l'aide d'un palan électrique.
Une plate-forme d'accès est intégrée à la station de déchargement big bags pour permettre un accès rapide et facile à la boîte de délaçage pour les opérateurs et les besoins de maintenance. Une écluse rotative contrôle le flux du graphite qui s’écoule du big bag vers l'unité de dosage de poudre située en aval.
 

2. Couloir vibrant à perte de poids

Une manchette de connexion flexible est montée entre l’écluse rotative à passage intégral et l'équipement de dosage de la poudre. Ces raccords flexibles sont utilisés lorsqu'on essaie d'isoler le poids de l'équipement pour augmenter la précision du dosage. La manchette de connexion est ensuite fixée à l'entrée de la trémie qui alimente le convoyeur vibrant. La trémie tampon a une capacité de 10 kg de graphite, soit l'équivalent de la préparation de trois seaux de graphite. Une sonde de niveau élevé est positionnée sur la trémie tampon afin d'éviter un remplissage excessif à partir de l'alimentation en big bags.
Les équipements de dosage vibrants sont particulièrement adaptés aux poudres et granulés friables ou abrasifs. En raison de la réaction immédiate du flux au démarrage et à l'arrêt de l'entraînement électromagnétique, les convoyeurs vibrants peuvent offrir une plus grande précision de dosage que d’autres équipements similaires, comme les alimentateurs à vis par exemple. Quatre pesons sont installés sous les pieds de support du couloir vibrant pour assurer une fonction de perte de poids automatisée. Au fur et à mesure que la poudre s'écoule de la trémie tampon, l'automate programmable peut indiquer à l'alimentateur de poudre de s'activer ou de se désactiver, avec un degré de précision de l'ordre de +/- 20 grammes. Aussi, le couloir vibrant peut être réglé afin d’augmenter ou de diminuer la précision de dosage ou le débit. 
 

3. Remplissage automatique de seaux Paldrum®03 | Enceinte de confinement anti-poussière

Afin de garantir le confinement de l’installation, l'ensemble des équipements dédiés au remplissage des seaux se trouve à l'intérieur d'une enceinte. Cette enceinte anti-poussière isole la tête de remplissage, les convoyeurs à rouleaux et les seaux remplis de graphite. Elle comprend les équipements suivants :
- un convoyeur à rouleaux mécanique d'entrée (pour l'alimentation en seaux vides)
- un poste de remplissage de graphite
- un poste avec boîte à gants pour sceller les seaux
- des portes au niveau des rouleaux d'entrée et de sortie afin de contenir complètement la station et de permettre une alimentation et une évacuation rapide des seaux.
- un convoyeur à rouleaux par gravité en sortie (pour l'évacuation des seaux pleins)

L'opérateur prépare plusieurs seaux vides sur le convoyeur d'entrée et un par un les seaux sont introduits dans l’enceinte de remplissage. La porte s'ouvre et permet l'entrée d'un seau à la fois, se refermant immédiatement dès que le seau passe à l’intérieur de l’enceinte. Un opérateur peut utiliser une pédale pour faire avancer le seau suivant dans la file. Les capteurs indiquent également à l'automate programmable où positionner le seau de manière automatisée.
Le seau est ensuite positionné sous la tête de remplissage où un vérin pneumatique fait descendre un tube télescopique avec un couvercle de confinement sur le seau. La tête de remplissage est reliée à la sortie de l'alimentateur vibrant par une manchette flexible. Le panneau de commande signale alors à l'alimentateur de poudre vibrant de doser la quantité adéquate de poudre de graphite dans le seau. Une fois la bonne quantité dosée, le seau se remplit et le tube télescopique se rétracte. Une table de densification vibrante s'élève alors entre les rouleaux et secoue le seau. Le produit est désaéré et densifié. La table vibrante disparait sous le convoyeur à rouleaux et le seau se déplace vers le poste de positionnement du couvercle. Un opérateur passe ses mains à travers une boîte à gants et saisit un couvercle à l'intérieur de l'enceinte. Il le place ensuite sur le seau. Une fois le couvercle fixé, la porte de sortie s'ouvre et le seau est transféré sur un convoyeur à gravité pour être placé sur la station de mélange de résine.

4. Unité de dépoussiérage industriel
Un autre objectif de production du client est d'intégrer une unité de dépoussiérage indépendante dans le système automatisé de remplissage de poudre. L’ensemble de l’installation est relié au filtre de dépoussiérage pour protéger l’opérateur des éventuelles émanations de poussières. Le système de dépoussiérage industriel permet également de récupérer la poudre perdue lors de la phase de remplissage et de la réintégrer dans le process. L’avantage de ce système indépendant est de pouvoir récupérer le graphite perdu par le dépoussiéreur.
En effet, si le client utilise son réseau central de dépoussiérage existant, le graphite se mélangerait à d'autres poudres à base de polymères, ce qui entrainerait une contamination de ce graphite. Le dépoussiéreur industriel est fabriqué en acier peint et fonctionne avec un débit de ventilation de 1 000 m³/h. La surface de filtration des cartouches peut atteindre 47 m² et la puissance nécessaire à son bon fonctionnement varie de 0,75 à 11 kW. Les filtres sont reliés à un nettoyeur à jet à impulsions inversées qui envoie des jets d'air sous haute pression afin de nettoyer les filtres de l'accumulation excessive de poussière. Un fût en acier de 200 kg est relié par une vanne papillon manuelle à la sortie de la trémie de décharge afin de pouvoir collecter les reflux de poudre. 
Toutes les surfaces de contact de l'équipement sont en acier inoxydable 304 et la communication avec l'automate est assurée par une connexion ethernet Allen Bradley.