Ce document décrit le fonctionnement, les applications et les avantages des convoyeurs à coussin d’air. Ils transportent les différents éléments à déplacer, sans qu’il soit nécessaire d’utiliser des pièces mobiles, uniquement par la poussée de jets d’air à basse pression.

INTRODUCTION

La technique de transport des produits au moyen d’un coussin d’air est déjà vieille d’un demi-siècle. Elle est apparue comme une réponse aux besoins de transport et de manutention à grande vitesse, dans des installations de production à grande vitesse.

Bien que sa principale application dans le domaine de l’emballage ait été la manipulation des bouteilles en PET, il est également utilisé dans l’industrie métallurgique. Elle est principalement utilisée pour la connexion entre les machines des lignes de production de capsules, par exemple de type twist-off, et pour les récipients emboutis de faible hauteur, bien qu’elle puisse être utilisée pour d’autres applications.

QU’EST-CE QU’UN CONVOYEUR À COUSSIN D’AIR ?

Le convoyeur à coussin d’air a apporté une grande innovation dans le domaine de la manutention. Son principe de fonctionnement est très simple : un flux d’air à basse pression, dirigé à grande vitesse, crée un coussin d’air capable de soulever et de déplacer les éléments à transporter, en éliminant le frottement entre eux et la surface du convoyeur.

Un système de rainures assure ces deux fonctions, permettant à la fois le transport horizontal droit et les changements de direction, et même la remontée de pentes.

DESCRIPTION DU TRANSPORTEUR

Le convoyeur se compose essentiellement de :

A.- Fan

Le ventilateur fonctionne sur un point précis de sa courbe caractéristique, sélectionné sur la base d’un faible niveau sonore, qui coïncide généralement avec son efficacité maximale.

Dans un convoyeur typique, le ventilateur est situé au début du conduit. Si, en raison de la longueur du convoyeur, plusieurs évents sont nécessaires, ils peuvent être positionnés sur les côtés ou sous le convoyeur au moyen de réducteurs ou d’adaptateurs.

Le conduit sous la surface de transport est la « chambre de pression » pour l’air fourni par le ventilateur ; la sortie d’air par les fentes maintient une pression constante à l’intérieur de cette chambre à tout moment.

La valeur de cette pression est fonction du débit d’air requis, du produit à transporter et de la pente ascendante existante dans le circuit.

Les pièces de l’adaptateur sont conçues pour offrir les meilleures performances aérodynamiques et permettent de placer les ventilateurs n’importe où sur le convoyeur.

B.- Chambre de mise en pression et de distribution d’air

Le dimensionnement de cette partie du convoyeur dépend de l’installation souhaitée. Sa hauteur est généralement faible, de l’ordre de 10 à 20 cm. et sa longueur, dans le sens du transport, est illimitée, puisqu’il est possible, si nécessaire, d’ajouter des ventilateurs supplémentaires.

Le choix entre les options d’installation d’un grand ventilateur ou de plusieurs petits dépend toujours de l’espace disponible et du coût le plus bas. En effet, un grand ventilateur, alimentant une grande longueur du convoyeur, nécessite une chambre de pression ou une chambre de distribution d’air de dimensions considérables, pour permettre le passage du flux d’air nécessaire, qui est très élevé. En règle générale, un ventilateur ne devrait alimenter que quelques dizaines de mètres du convoyeur.

C.- Les sillons

L’une des particularités du système de formation des coussins d’air réside dans l’angle sous lequel l’air est poussé à travers les fentes.

Les rainures, obtenues par estampage, apparaissent comme des lèvres inclinées vers l’intérieur de la chambre de pression, laissant la face supérieure de la surface rainurée libre, lisse et dégagée pour le déplacement de l’air et du produit.

Ces ouvertures, qui représentent 1 à 4 pour 100 de la surface de transport, sont regroupées près du point d’alimentation, où il doit y avoir un plus grand débit d’air pour surmonter l’inertie du produit. Ce regroupement ou cette multiplication de rainures se produit également sur les pentes ascendantes, car la composante due à la gravité doit être surmontée.

D.- Conduit de transport

Il se compose de guides latéraux, et parfois d’un couvercle supérieur, situés au-dessus de la chambre de pression et de distribution et constitue le passage de transport.

Pour le transport orienté, les guides sont des profils qui maintiennent le produit dans son orientation initiale et peuvent ou non porter un autre profil supérieur, en fonction du produit à transporter.

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES

L’étude physique du phénomène

Considérons seulement les trois composantes de base du convoyeur à coussin d’air : a) fan, b) la pression d’air et le conduit ou la chambre de distribution, et c) une surface de transport rainurée, ce qui simplifie le problème afin de mieux comprendre le phénomène physique dont découlent les effets produits par l’utilisation d’air à basse pression.

Tout d’abord, il est nécessaire de fournir à l’air une énergie potentielle suffisante, identique en tout point de la zone de travail. Ce rôle est joué par le ventilateur, qui souffle l’air à basse pression dans la chambre de pressurisation et de distribution.

Par la suite, cette énergie potentielle doit être convertie en énergie cinétique, identique en tout point de la zone de travail et suffisante pour soutenir et déplacer le produit. Cette transformation est obtenue en propulsant l’air à grande vitesse à travers les fentes étroites de la tôle qui constituent la surface de transport, ces fentes étant convenablement réparties.

Enfin, il est nécessaire de donner à ces courants d’air ou jets une certaine direction, afin d’obtenir le déplacement du produit, en suivant le chemin souhaité et en maintenant un coussin d’air continu. Pour ce faire, l’inclinaison des jets d’air sera constante et l’ouverture des fentes sera dirigée selon le tracé du circuit.

Pour récapituler un peu, on peut dire que le convoyeur à coussin d’air présente comme une piste de déplacement, la partie supérieure d’une chambre de pression et de distribution d’air, dans laquelle un ventilateur pousse l’air à basse pression. Cet air sort de la chambre par d’innombrables fentes, sur toute la longueur et la largeur de la chambre, sous forme de jets d’air, qui ont une composante ascendante, pour soutenir le produit et éliminer les frottements, et une autre composante horizontale, plus importante que la précédente, pour propulser et déplacer le produit longitudinalement, au-dessus de la chambre.

La forme de ces fentes détermine, pour chacun des différents types, un coefficient qui met en relation la pression et le débit nécessaires et la force de levage.

Débit d’air

Il découle des considérations ci-dessus que les fentes doivent être alimentées en air à basse pression (de 10 à 250 mm.c.a.).

Des tests spécifiques sur chaque type de produit à transporter, tenant compte de la tâche à effectuer et du circuit à suivre, nous permettent de définir la forme des fentes à utiliser, leur séparation (qui est normalement exprimée en pourcentage de l’ouverture par rapport à la surface totale) et la pression de distribution, ce qui nous permet de déterminer le débit d’air nécessaire.

Ce débit est fonction de :

– Le poids du produit (capsule ou récipient).

– Sa forme et ses dimensions.

– Sa vitesse de transport, sa détérioration éventuelle et les caractéristiques du produit.

– Le nombre de pièces par unité de temps à déplacer.

– La pente du convoyeur.

La pression de distribution est généralement exprimée en « vitesse des fentes », c’est-à-dire la vitesse à laquelle l’air passe à travers les fentes.

Le débit total est exprimé par la formule :

Q = S x qo x V P/Po Où :

Q = Débit d’air total, exprimé en m3/h.

S = Surface totale du convoyeur en m2.

qo = Quantité minimale d’air requise en m3 par m2 de surface de convoyage.

Po = Pression de distribution minimale en mm.c.a.

P = Pression de distribution utilisée en mm.c.a.

Les coefficients Po et qo, ainsi que le type de rainure et son espacement, sont déterminés par l’expérience ou par des tests spécifiques.

Énergie consommée

La puissance consommée par ce système de transport est une fonction directe du débit d’air total requis et de sa pression de distribution.

Il est de l’ordre de 0,5 kW par m2 de surface de convoyage pour les produits légers, tels que les conteneurs métalliques vides, les produits en plastique, les cartons, etc., et de 1,5 à 2 kW par m2 pour les produits plus lourds, tels que les bandes métalliques, etc.

Débit du produit

Selon le type d’alimentation du convoyeur, le poids des pièces et leur vitesse de transport, les débits de produits transportés sont très variables.

ACCUMULATION

Dans toute ligne de fabrication ou de transformation de produits, à tout moment, et pour des raisons très diverses (panne, maintenance, intervention essentielle, etc.), il y a des variations de rythme ou de cadence des machines intervenant dans la ligne.

Lorsque ce phénomène se produit, la seule solution est d’arrêter certaines des machines et, éventuellement, de stocker la production en transfert, jusqu’à sa résolution.

L’arrêt d’une machine ne représente pas seulement une diminution de la production pendant sa durée, mais aussi une perte de temps et, surtout, de produit, au moment de sa mise en route.

Le procédé de transport sur coussin d’air a trouvé une véritable solution à ce problème, grâce à ce que l’on appelle « l’accumulation dynamique », qui consiste à rendre le fonctionnement des différentes machines indépendant et à compenser ou amortir leurs variations de production au moyen d’un tampon de stockage où le produit est accumulé,

La création de ce poumon de stockage par ce procédé permet aux produits de s’accumuler sans subir de frottement, de rupture, de déformation ou tout autre type de dommage.

De plus, comme ses seules pièces mobiles sont les ventilateurs, il ne nécessite aucun entretien et le coût de sa maintenance est très faible.

RÈGLES GÉNÉRALES SUR LE CUMUL

L’accumulation est l’un des grands avantages du convoyeur à coussin d’air.

Avec les courroies, il est toujours plus complexe de faire des accumulations, car il y a un frottement entre le produit et la courroie, ce qui détériore les éléments, affectant leur présentation, les déformant même ou les faisant sauter de la courroie.

Il existe des accumulateurs mécaniques sur le marché, mais ils sont généralement très compliqués techniquement, leur prix peut être très élevé et normalement, le dernier objet qui entre dans l’accumulateur est le premier qui en sort, contrairement à l' »accumulateur dynamique » qui garde toujours l’ordre des éléments.

LES FONCTIONS DE REGROUPEMENT ET DE DISTRIBUTION

La « fonction de regroupement » consiste à réunir en un même point des objets ou des produits de même nature, c’est-à-dire identiques, mais d’origine différente.

La « fonction de distribution » est l’ensemble des opérations qui permettent de distribuer des objets ou des produits de même nature, c’est-à-dire identiques, vers des destinations différentes.

Les fonctions de regroupement et de distribution influencent directement le débit d’une chaîne de production et le volume de stockage des produits finis et des travaux en cours.

Ils nous permettent également d’optimiser le fonctionnement des différentes machines, en fonction des besoins du marché et des possibilités de fabrication, et nous guident même sur la nécessité d’augmenter ou de diminuer le nombre de machines qui remplissent la même fonction.

Pour ces deux fonctions, le convoyeur à coussin d’air est la méthode idéale, à condition que les objets ou produits à transporter aient un démarrage rapide sur le convoyeur.

Plus cette vitesse est élevée, plus le convoyeur sera polyvalent, car le temps passé à mettre un équipement en production est un temps que l’on peut qualifier de « gaspillé ou inutile ».

AVANTAGES

Voici quelques-uns des avantages de ce type de convoyeur :

– Nécessite un entretien minimal. À l’exception des ventilateurs, c’est un élément totalement statique.

– En n’ayant pas de pièces mobiles, il élimine les éventuels accidents du travail.

– Il est adaptable à n’importe quelle mise en page. Il peut être prolongé en augmentant le nombre de fans.

– Respectez le produit sans le déformer, le rayer ou l’endommager.

– Elle est flexible en termes de possibilités innombrables. Il est facile à mettre en œuvre. Permet l’accumulation.

– Il permet de filtrer, de sécher et d’humidifier l’air à traiter. Permet de protéger le produit avec de l’air stérile.

– Elle soutient des taux de production élevés. Économie de main-d’œuvre. Il permet l’absorption de micro-arrêts, ce qui augmente la production.

– Permet plus de fonctions que les autres transporteurs. Elle respecte l’ordre dans lequel les produits sont introduits et retirés. Elle régule le débit, c’est-à-dire qu’elle évite les espaces vides qui peuvent se produire sur un tapis roulant.

– Pas d’usure. Le drap rainuré est lavable.

– Permet des fonctions de regroupement et de distribution. Améliore les conditions de travail en n’exigeant pas de surveillance continue.

– Elle est active dans toutes ses zones. Sur les tapis roulants, par exemple, il y a des produits qui restent immobiles jusqu’à ce qu’ils soient poussés par ceux qui viennent derrière, mais pas ici.

– Etc.

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