Brevet FR2219893A1 — publié le 19740927

Argument 2 t'invention vise un moyen mécanique d'extraction à débit continu et régulier d'un matériau en vrac préalablement stocké dans une enceinte fermée ou il est sujet à former des voltes. Un tel extracteur comporte deux déflecteurs fixes, inclinés le long des deux plus longues parois latérales d'une Ca- pacité parallélépipèdique de stockage, et surplombant un mécanisme tournant autour d'un axe perpendiculaire aux dites parois et constitué de deux couples de roues dentées, l'un moteur et l'autre derenvoi, entraînant deux channes latérales qui portent les extrémités d'une pluralité de barrettes transversales ; ces barrettes balayent le volume inférieur ou s'écoule le matériau contenu dans la capacité, au-dessus d'un fond plat, et- le propulsent près du fond vers une paroi avant courte de la capacité munie d'une porte de sortie du matériau à volet réglable, donnant accès dans un auget de reprisez Applications s l'invention s'applique à des capacités de l'ordre des dizaines de quintaux de matériaux en urac et surtout pulvérulents, notamment de sucre et farines de meunerie panifiables. Art antérieur t Lorsque certains matériaux en vrac, et principalement des matériaux pulvérulents et éventuellement hygroscopiques, ont été stockés pendant quelque temps dans une capacité de stockage intermédiaire entre deux opérations de fabrication, généralement remplie par le hauts ils se tassent à l'état immobile sous charge et des difficultés surgissent à la reprise du fait de la tendance de ces matériaux à former des voltes à ds la capacité, ce qui a pour effet un débit d'écoulement par gravité irrégulier ou meme nulv On est donc amené à imaginer des dispositifs qui s'opposent à la formation de votes, et entrai- nent le matériau vers une sortie inférieure par des organes mobiles, de façon à réaliser un débit régulier Dans ce but on a déjà proposé de conduire le matériau dans le fond de la capacité vers la sortie par des organes spira lés tournant sur eux-m & es à la manière d'une vis sans fin t ces vis sont placées c8te à cBte dans la largeur du fond de la capacité ; mais au démarrage la puissance requise serait trop forte si la masse du matériau reposait sur ces vis, aussi est-on conduit à les soulager par des traverses fixes réparties sur la longueur du fond et entourant complètement le passage en tunnel des vis.Ces traverses fixes ont l'inconvénient de fragmenter le volume de matériau en mouvement, d'où il résulte une baisse de rendement, et aussi une plus grande complication de l'accès au fond, qui doit rester possible en toutes circonstancei tant pour s'assurer périodiquement qu'il est parfaitement net et le nettoyer s il en est besoin, que pour extraire sans délai un corps étranger accidentel qui, dans un tel dispositif, causerait rapidement des ravages. Or dans ce type de dispositif il faut un démontage complet pour accéder au fond. Exposé général L'invention cherche à obtenir un mécanisme d'extraction continue de matériau en vrac au fond d'un silo de stockage, réunissant les avantages suivants : débit régulier et réglable épuisement complet du matériau - mécanisme très simple sans coincement possible entre parties fixes et mobiles et dégageant le fond au maximum. L'épuisement complet suppose l'élimination de zones ou le matériau peut se tasser et stagner en échappant à l'entrai- nement par le mécanisme. I1 est indispensable pour garantir un écoulement du matériau sensiblement dans tordre chronologique de son chargement dans le silo, ce qui est fort important pour -des matériaux sujets à vieillissement comme des denrées alimentaires, et tout spécialement de la farine panifiable ; en outre il permet un changement de qualité entre deux charges successives de matériaux, sans autre précaution que de vider le silo avant d''introduire la deuxième charge, En outre, si l'on garde à ltesprit la propriété de ce genre de matériaux de se tasser à l'état immobile sous charge, en se comportant alors à l'égard d'un mécanisme mobile qui vient à son contact comme un solide à fort coefficient de frottement, alors que par fluidisation il n'oppose pas de résistance à la pénétration et seulement une faible inertie à l'entrainement, on se rend compte que la puissance installée peut être fortement diminuée si le mécanisme n'a plus de démarrages sous charge à assurer, parce qu'on peut le maintenir continuellement en mouvement, ce qui maintient par là même la fluidisation du matériau dans un certain volume au voisinage du mécanisme. I1 suffit pour cela que le flux de sortie du matériau puisse étre arrêté en fonction des-besoins discontinus de l'emploi du matériau en aval, pesage par exemple, sans interrompre pour autant le mouvement du mécanisme extracteur.Cette condition très avantageuse est également réalisée dans l'invention0 Un extracteur conforme à l'invention atteint ces objectifs en combinant des moyens, dont certains sont déjà connus, constitués principalement en premier lieu par des déflecteurs fixes, inclinés le long des deux plus longues parois latérales d'un silo de stockage ayant la forme générale d'un parallélépipède à fond plat 3 l'angle d'inclinaison des déflecteurs par rapport à l'horizontale est inférieur à l'angle d'écoulement -naturel du matériau sous l'effet de son poids, à cause de la fluidisation maintenue à leur bord inférieur par la proximité de la partie haute d'un mécanisme tournant.La réduction de cet angle est avantageuse parce qu'elle augmente la capacité utile du silo, à égalité-dencombrement extérieur, Le mécanisme tournant, second moyen mis en oeuvre par l'invention, comporte une pluralité d'organes -actifs, appelés barrettes, et des organes d2entratnement. Les barrettes sont parallèles aux petits cotés (avant et arrière) de la base du silo t elles sont lisses, leur section n'a pas d'angle vif, elles sont faites par exemple en acier inoxydable. Chacune elles s'étend transversalement sur toute la largeur d'unvolume inférieur offert au matériau, plus large que la distance des bords des déflecteurs et moins large que la distance des parois latérales du silo. Cet élargissement du passage du matériau en dessous des bords des déflecteurs contribue au maintien de la fluidisation en permettant une expansion latérale de la masse qui s'écoule. Les barrettes sont entraSnées par deux chaines sans fin, une à chaque extrémité, chacune des channes engrenant avec deux roues dentées, une motrice et une de renvoi, pour décrire avec les barrettes deux parcours horizontaux, un parcours supérieur proche du bord inférieur des déflecteurs et un parcours inférieur proche du fond plat du silo. Dans le parcours supérieur les barrettes maintiennent la fluidisation dans le volume inférieur du silo, et dans le parcours inférieur les barrettes propulsent le matériau vers une porte de sortie transversale à l'avant du silo.Les roues dentées tourillonnent dans des paliers portés par les joues latérales du volume inférieur, et les deux roues motrices sont réunies par un axe moteur commun, entraîné en rotation par un moteur électrique à vitesse lente logé dans la -largeur comprise entre des joues du volume inférieur et les parois latérales du silo. La porte de sortie du matériau est munie d'un volet d-ont l'ouverture réglable commande le flux de matière extrait du silo, Si l'on ferme le volet, la matière ne sort plus du volume inférieur, et peu de temps après ce volume est saturé par la matière qui,jusque là, continue à s'écouler des déflecteurs, sans pour cela empêcher le mouvement des barrettes en raison de leur faible section0 I1 s'établit un équilibre dynamique qui fait cesser ltécoulement du matériau du silo vers son volume inférieur, le mécanisme extracteur continuant à tourner. Toutefois, il est encore plus simple de s'épargner la manoeuvre de fermeture du volet, ce qui est possible grâce à la disposition d'un auget qui recueille la matière en aval de la porte de sortie, comme on va le voir. Un tel auget a une forme générale parallélépipèdique, dont la grande dimension est horizontale et allongée dans le sens de la longueur de la porte de sortie, parallèlementtà la paroi frontale du silo0 Il est fermé, sauf sur la plus grande partie de la surface d'une paroi latérale fixée à la paroi frontale du silo, cette surface correspondant à la pleine ouverture de la porte de sortie du silo ; c'est donc par cette paroi que le matériau entre dans l'auget. La fonction essentielle de l'auget est d'alimenter, souvent de façon discontinue, les appareils de manu tention ou de traitement ultérieur du matériau, avec un cycle de fonctionnement propre aux opérations de ces appareils et un débit correspondant à celui de l'extracteur du silo.Il comporte pour cela un dispositif d'entraînement du matériau pour le faire sortir par l'une de ses extrémités, par exemple vers une gaine souple de liaison avec une trémie peseuse. Ce dispositif d'entrat- nement, déjà connu en soi, est un ressort hélicoïdal de diamètre approprié, tournant sur lui-mtme autour d'un axe horizontal joi gnamt les centres des deux extrémités opposées de l'auget, sous 11 action d'un petit moteur électrique coaxial, extérieur à l'au- get et fixé sur lui.Pour la commodité de l'ensemble des opérations, il est habituel de grouper la commande marche-arrêt de ce moteur électrique avec celles de l'opération suivante qui peut se trouver dans un autre local0 On en bénéficiera pleinement si, en arrêtant ce moteur, il nty a nul besoin de fermer le volet de commande de débit du matériau ni dtarreter le le mécanisme tour- nant de l'extracteur.Pour ce faire, le dernier moyen mis en oeuvre par ltinvention est de choisir de façon empirique pour le ressort de l'auget une combinaison de l'élasticité du métal, du diamètre de fil, du diamètre et du pas des spires telle qu'un équilibre s'instaure à ltarrêt du ressort de auget entre celuici et la matière qui 11 entoure, d'une part, et la matière repoussée par les barrettes et qui tend à entrer dans l'auget, d'autre part, afin d'arr & er le flux d'entrée du matériau dans l'auget. Enoncé des figures : La Fig. l est une vue d'ensemble en perspective éclatée d'un extracteur à barrettes conforme à l'invention, au fond d'un silo. La Fig. 2 est une vue du même en coupe par un plan vertical passant par l'axe A - A de la Fig. lo La FigO 3 est une vue en coupe partielle des parties mobiles du même par le plan B - B de la Fig. 2, et La Fig. 4 représente ces mêmes parties mobiles, à droite, en coupe suivant le plan A - A de la Fig. 3, et à gauche, en vue de l'avant de ce mtme plan A - Ao Description detaillée d'une forme de réalisation :: On ne s'attardera pas à décrire les dispositions, déjà connues mais'représentées en Fig. l pour la compréhension qénérale de l'ensemble. d'un silo de forme parallèlépipédique /dont avec ses parois,' un fond plat 20 et une paroi frontale 7 munie d'embouchures d'entrée du matériau, d'un regard et d'une porte de visite.Sur les Figs. 1 et 2, on remarque en particulier des déflecteurs 1 et 2 le long de parois latérales 5 et 6, inclinés sur ces parois d'un angle 3 complémentaire de l'angle de glisse ment du matériau avec lthorizontale le long des déflecteurs ; cet angle 3 est ici de 450 environ; il est adapté pour un matériau dont la pente d'écoulement naturel n'est pas supérieure à 600 -; cette marge de l'ordre de 15e permet, toutes choses égales d'ailleurs, de construire le silo avec des lignes de jonction23, 24 entre déflecteurs et parois latérales plus basses, ce qui fait gagner du volume utile. La paroi frontale 7 est échancrée en bas /8 par une porte de sortie du matériau munie d'un volet réglable 9 qui agit sur le débit de sortie. En dessous des déflecteurs se trouve un volume inférieur du silo désigné dans son ensemble par 10 t il occupe toute la longueur de la base du silo, mais seulement une partie centra- le de sa largeur ; il est relié de façon étanche aux déflecteurs qui le surplombent par des cornières telles que 4* et il est séparé de deux compartiments latéraux par des joues telles que ilo Sauf un moteur électrique d'entrainement 21 logé dans l'un de ces compartiments, tout un mécanisme tournant d'extracteur est compris à l'intérieur du volume 10 où le matériau est maintenu à l'état de fluidisation. Le dit mécanisme comprend : à l'avant du volume 10, un arbre tournant 12 entraîné par le moteur 21 muni d'un réducteur de vitesse de façon à entraîner l'arbre 12 à vitesse lente, de l'ordre de 50 tours par minute par exemple ; deux roues dentées 13 et 14 clavetées sur l'arbre 12 engrènent chacune avec une channe sans fin à maillons telle que 16 qui leur est renvoyée par deux autres roues identiques, dont une visible 15, tourillonnant librement sur les joues il ; sur les channes sont placées transversalement au volume 10 une pluralité de barrettes telles que 17, 18, 199 22, organes actifs dont le nombre peut titre com pris entre quatre et douze par exemple, également réparties sur le pourtour de chaque chaîne et dont les extrémités sont fixées sur les axes de maillons de façon à & re libres de tourner sur elles-memes. Le nombre et le profil sans angle vif des barrettes, qui peuvent être des tiges rondes, pleines ou creuses en acier inoxydable poli, est choisi en fonction de la longueur des channes et des caractéristiques du matériau à extraire t pour de la farine panifiable dans un silo de 2,50m de longueur on a obtenu un résultat satisfaisant avec six barrettes de 8 mm de diamètre.Dans le meme cas, on a choisi des roues dentées de 150mm de diamètre en fond de dent et d'une épaisseur de 12mm, dans un volume inférieur d'une hauteur de 250mm'entre le bord des déflecteurs et le fond. Ces proportions sont en effet importantes, en fonction du matériau, pour maintenir la fluidisation par simple balayage du volume par les barrettes et éviter le tassement du matériau par les roues dentées.De plus, la distance des barrettes au fond dans leur parcours inférieur doit aussi etre choisie convenablement pour la propulsion du matériau vers la porte de sortie; elle peut varier de 5 à 20mm. Enfin, il importe que la largeur du volume 10 entre les joues 11 ménage an dessous de chaque déflecteur une zone telle que 25 où le matériau ne tombe pas directement, mais s'écoule latéralement pour maintenir la fluidisation au bord des déflecteurs ; ce supplément de lar geur peut être de l'ordre de 10 à 25cm de chaque côté, ce qui laisse largement la place du moteur 21 dans un compartiment latéral, puisque la distance d'un bord de déflecteur à la paroi latérale correspondante, du m8me ordre que la hauteur du déflecteur suivant la verticale, est d'environ 50cm.Le mécanisme tournant n'est en principe arr8té qu'à la fin de tous les cycles opé- ratoires de traitement du matériau en aval du.silos ou quand le silo est vide t il peut toutefois démarrer en charge sans difficuS té. Sa rotation déplace les barrettes dans un parcours supérieur aller, d'avant en arrières proche des bords des déflecteurs par o s'écoule le matériau fluidisé gr3ce en partie à-ce balayage, et un parcours inférieur de retour, d'arrière en avant, proche du fond du silo, pendant lequel les barrettes propulsent le matériau vers la porte de sortie 8, qu'elle soit ouverte ou fermée par le volet 9. Les Figs 3 et 4 montrent à plus grande échelle, en conservant les mimas numéros de référence pour les organes décrits, les parties mobiles de l'extracteur tournant, par deux vues en élévation perpendiculaires entre elles. La Fig. 4 est un agrandissement partiel de la Fig. 2. Deux des barrettes y sont représentées, 17 dans un parcours horizontal inférieur et 18 dans un parcours horizontal supérieur, avec leurs organes d'entarnemcnt. Sur la Fig. 1, on voit encore un auget fermé de reprise 30 parallèlépipédique avec deux faces extrêmes verticales telles que 31 où est fixé un moteur électrique faisant tourner un arbre 33 et par son intermédiaire un ressort hélicoïdal 35o La face opposée à 31 est celle par laquelle sort le matériau vers un traitement aval, par des moyens connus, comme d'ailleurs le prîncipe de auget à ressort hélicoïdal dtentrainement. La La face supérieure 34 a été partiellement arrachée pour laisser voir le ressort 35 elle peut être munie d'un regard. La face latérale 32 appliquée contre la paroi frontale 7 du silo est partiellement ouverte pour communiquer avec le silo par la porte 8 et donner passage au matériau. Dans cette partie du dispositif, l'invention a consisté à déterminer par l'expérience les caractérisZiques du ressort de façon que, lorsqu'il est arrêté et l'auget garni de matériau, il puisse s'opposer à l'entrée d'un excédent de matériau, prove- nant du silo par la porte 8 restée ouverte, sous l'action du mécanisme extracteur qui continue à tourner. On évite ainsi un compactage du matériau à l'intérieur de l'auget et il ne se produit pas de surcharge excessive au démarrage subséquent du moteur de l'auget, lorsqu'il faut à nouveau alimenter en matériau les opérations aval, Ces caractéristiques sont les suivantes pour de la farine panifiable, dans un auget dont la section transversale a une largeur et une hauteur de 1Spmm - Ressort en acier trempé spécial, à 140Kgs - Diamètre du fil 7mm - Diamètre et pas des spires 70mm. R E-V E N D I C A T I O N S 1.- Extracteur au fond plat d'un silo à matériau en vrac où il est sujet à former des voûtes, par des moyens mécaniques à débit continu et régulier placés au-dessous de déflecteurs inclinés le long de parois latérales du silo, caractérisé - en ce que les dits moyens.mécaniques sont constitués par des barrettes transversales par rapport à un grand csté du fond du silo, animées d'une translation horizontale sans fin parallèle au dit cté qui leur fait parcourir un trajet aller voisin de bords inférieurs des dits déflecteurs et un trajet retour voisin du fond plat, de sorte que dans le trajet aller les barrettes fluidisent le matériau stécoulant des déflecteurs dans un volume inférieur du silo et dans le trajet retour les barrettes propulsent le matériau vers une sortie à ouverture réglable dans une paroi frontale du silo. 2.- Extracteur selon la revendication 1, caractérisé: - en ce que le dit volume inférieur ne comporte entre ses parois que des organes mobiles concourant à la fluidisation et à la propulsion du matériau, à l'exclusion de toute partie fixa; ce qui améliore le rendement et l'accessibilité de l'extracteur0 3. Extracteur selon la revendication 1, caractérisé:: - en ce que l'inclinaison des dits déflecteurs est inférieure d'au moins 15 e à la pente naturelle d'écoulement du matériau, du fait de la fluidisation réalisée par le trajet aller des barrettes, ce qui augmente la volume utile à encombrement égal du siioo 4.- Combinaison d'un extracteur selon la revendication 1 et d'un auget à ressort hélicoïdal tournant pour reprendre le matériau à la sortie de l'extracteur et le distribuer à une opération suivante, caractérisée t - en ce que le dit ressort a les caractéristiques suivantes en fonction de la largeur La lOOmm de la section transversale carrée d'un auget parallèlépipédique : diamètre du fil 0,04 à 0,06 L diamètre des spires 0,4 à 0,6 L ; pas des spires 0,35 à 0,65 L d'où il résulte qu'à l'arrêt le dit ressort empoche un compactage du matériau dans l'auget en refoulant la matière amenée par l'extracteur, ce qui permet de laisser tourner l'extracteur en permanence, que le ressort de l'auget soit en marche ou arrêté.