Brevet FR2302023A1 — publié le 19760924

L'invention concerne la ventilation du grain dans les silos, notamment dans les cellules de silos en béton de grande hauteur atteignant jusqu'à 50 mètres, par exemple. On sait qu'il est très intéressant de faire circuler 11 air de conservation du grain dans une cellule de silo en évitant de lui faire traverser une grande épaisseur de grains parce qu'on évite ainsi des pertes de charge excessives et que, par conséquent, on réduit dans des proportions très importantes l'énergie nécessaire à la ventilation ainsi que l'échauffement de l'air correspondant à l'action mécanique du ventilateur sur l'air, alors que la ventilation a pour but de refroidir les grains et d'évacuer le gaz carbonique. En vue d'éviter d'obliger l'air à traverser verticalement toute l'épaisseur du grain sur la hauteur du silo, on a déjà proposé d'utiliser des dispositifs comportant des gaines verticales en communication avec l'intérieur du silo par des ouvertures permettant d'échanger de l'air à différents niveaux dans la cellule, en faisant circuler l'air d'une gaine à l'autre dans le plan horizontal et en faisant traverser des épaisseurs de grains qui, par conséquent, ne dépassent pas le diamètre de la cellule. Les installation de ce genre sont cependant relativement compliquées, car on ne doit mettre en communication que des gaines déjà recouvertes de grains, ce qui nécessite donc toute une installation de sélection des gaines à mettre successivement en service au fur à à mesure que le niveau du grain varie dans le silo. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de ventilation du grain dans les silos par une circulation horizontale de l'air à tous les niveaux, qui ne présente pas les inconvénients précités des dispositifs connus de ce genre. A cet effet, suivant l'invention, le dispositif comporte au moins une gaine de soufflage qui s'étend sur toute la hauteur du silo et qui est alimentée, par sa base, en air sous pression, la partie de cette gaine de soufflage qui se trouve au-dessus du niveau variable du grain dans le silo étant automatiquement obturée par un piston mobile librement dans ladite gaine et dont le poids taré détermine la valeur de la pression de l'air souffle à travers le grain. Grace à cette nouvelle conception, on n'a, en aucune façon, à se soucier du niveau du grain dans les cellules du silo, car le piston mobile dans la gaine de soufflage suit automatiquement les mouvements de montée ou de descente du niveau du grain par un maintien automatique de la pression dans la gaine sous l'action du poids du piston qui s'oppose à une sortie appréciable d'air hors de la gaine de soufflage au-dessus du niveau du grain. Cette solution permet de diminuer le plus possible les pertes de charge de l'air soufflé dans le grain et, par conséquent, de réduire le plus possible la consommation d'énergie nécessaire à la ventilation. Le débit d'air est constant et sa pression demeure sensiblement constante, de sorte que la puissance demandée au ventilateur est également sensiblement constante, condition favorable à un fonctionnement économique. D'autres caractéristiques de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation de dispositifs de ventilation de grains dans les silos suivant l'invention. Sur ces dessins La Figure 1 représente un silo à deux cellules, en coupe suivant la ligne brisée I-I de la figure 2, muni d'un dispositif de ventilation suivant l'invention ; La Figure 2 est une coupe horizontale faite suivant la ligne II-II de la figure 1 La Figure 3 est, à plus grande échelle, une coupe verticale partielle faite suivant la ligne III-III de la figure 2. Les Figures 4 à 6 illustrent le fonctionnement du piston libre pour différentes hauteurs du grain dans le silo, et Les Figures 7 et 8 représentent schématiquement, en plan, la disposition des gaines de ventilation pour diverses configurations de silos à une seule cellule. Sur les figures 1 et 2, on a représenté deux cellules adja centes l, 1A, d'un silo à plusieurs cellules en béton. A chaque cellule est associée une gaine de soufflage 2 ou 2A ménagée dans la paroi 3 de jonction des deux cellules. La gaine de soufflage 2 communique avec l'intérieur de la cellule 1 par une ligne verticale d'ouvertures en forme de persiennes 4 inclinées vers le bas et vers l'intérieur de la cellule, de manière à permettre à l'air soufflé par la gaine 2 de pénétrer dans ladite cellule, mais à empécher le grain de passer de cette cellule dans la gaine de soufflage 2 (voir aussi Fig. 3). Dans certains cas, il peut étre intéressant de réaliser des gaines diffusantes et collectrices d'air en tble persiennée ou perforée. Dans la partie de la paroi de la cellule 1 opposée à la ligne verticale d'ouvertures 4, se trouvent plusieurs lignes d'ouvertures analogues 5, 6 7 également en forme de persiennes inclinées vers le bas et vers l'intérieur de la cellule, de manière à permettre à l'air de s'échapper de la cellule, mais à empocher le grain de sortir de la cellule par lesdites ouvertures. Chaque ligne verticale d'ouvertures de sortie d'air, telle que 5, 6, 7 peut étre recouverte extérieurement d'une gaine telle que 9, par exemple, pour la ligne d'ouvertures 5, de manière qu'on puisse récupérer l'air qui s'échappe, soit en vue d'abaisser sa température en le faisant passer dans un groupe dé refroidissement avant recyclage, soit parce qu'il contient un produit de traitement du grain qu'on désire ne pas perdre. L'air sous pression est fourni, par exemple, par un ventilateur 12 dont l'oute de refoulement est reliée à la base des deux gaines de soufflage 2, 2A. Dans chaque gaine de soufflage telle que 2, est disposé un piston 13 (voir aussi Fig.3), qui peut monter et descendre librement dans ladite gaine sous l'effet des variations de pression qui règnent dans celle-ci, comme on le verra plus loin. Le piston 13 est muni d'ailettes 14 inclinées par rapport à des plans radiaux et destinées à imprimer audit piston un mouvement de rotation sur son axe qui facilite ses mouvements de montée et de descente dans la gaine, par une réduction du frottement de ce piston contre la paroi de la gaine. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Lorsque le niveau du grain lO est très bas dans le silo, comme représenté sur la figure 4, l'air refoulé par la gaine de souflage 2, à travers le grain, rencontre une section de passage de grain relativement petite sur une longueur égale au diamètre de la cellule, avant d'atteindre les gaines de sortie d'air 5, 6 ou 7, de sorte que la pression croît dans une certaine mesure dans la gaine de soufflage 2 et que le piston 13 est soulevé, par la pression qui règne dans cette gaine, un peu au-dessus du niveau 15 du grain lO, une petite quantité d'air s'échappant directement par les ouvertures 4 qui se trouvent entre le niveau 15 du grain et le piston 13.La position en hauteur de ce dernier se stabilise automatiquement puisque, s'il avait tendance à monter, il découvrirait un plus grand nombre d'ouvertures 4 et la pression baisserait alors dans la gaine de soufflage 2, ce qui aurait pour effet de tendre à le faire redescendre. Inversement, s'il avait tendance à trop descendre, il recouvrirait un plus grand nombre d'ouvertures 4, ou toutes les ouvertures 4 situées entre lui et le niveau 15 du grain, de sorte que la pression monterait dans la gaine de soufflage 2 et que, par conséquent, ledit piston remonterait à sa position d'équilibre. Sur la Figure 5, le niveau 15 du grain est plus élevé, de sorte que la section de passage de l'air, en direction horizontale depuis la gaine de soufflage 2 jusqu'aux gaines de soufflage 5, 6, 7, est beaucoup plus grande. La quantité d'air devant s'échapper en partie haute du grain ayant diminuée, le piston 13 se trouve plus bas par rapport au grain que sur la figure 4. Pour la méme raison, dans le cas de la figure 6, le piston 13 a encore baissé par rapport au niveau du grain. La perte de charge horizontale dans le grain étant constante pour une pression donnée par le piston, chaque mètre de hauteur de grain absorbe une quantité d'air constante.En supposant une cellule d'une hauteur infinie, le piston se stabiliserait à un niveau correspondant à la production du ventilateur, dans ce cas Débit ventilateur hauteur = Débit admis par mètres de hauteur de grains D'une manière générale, approximativement toutes les ouvertures 4 de soufflage d'air qui se trouvent au-dessus du niveau du grain dans le silo, quelle que soit la hauteur du niveau du grain, sont donc sensiblement obturées par le piston mobile 13, de sorte que tout l'air soufflé par la gaine 2 se répand seulement dans la partie du silo garnie de grains qu'il traverse en direction horizontale, une très faible partie seulement s'échappant par la surface supérieure du grain. On peut tarer le poids du piston 13 en fonction de la pression dont on a besoin dans la gaine de soufflage 2 pour l'obtention d'une ventilation convenable du grain dans le silo. Les ouvertures 4 de soufflage d'air, ou bien 5, 6, 7 de sortie d'air, ne sont pas nécessairement pratiquées individuellement dans la paroi en béton du silo. Elles peuvent, en effet, être prévues dans des éléments préfabriqués adéquats ou bien encore être réalisées sous la forme d'une fente verticale recouverte d'un grillage ou d'une ttle perforée dont les mailles ou les perforations ont des dimensions suffisamment petites pour empêcher le grain de les traverser. Une disposition analogue de gaines de soufflage et de sortie d'air pourrait évidemment être prévue sur un silo à une seule cellule. Sur la figure 7, à titre de variante, on a représenté, en coupe horizontale, un silo de section carrée 21. Dans cet exemple, on a disposé deux gaines de soufflage 2, 2A dans deux angles opposés et deux gaines de sortie d'air 5, SA dans les deux autres angles. En fonctionnement, on pourra, par exemple, utiliser alternativement la gaine 2 et la gaine 2A pour le soufflage de l'air, pendant que les deux autres gaines 5 et 5A seront en permanence utilisées pour la sortie de l'air. Sur la figure 8, on a représenté en coupe horizontale une autre variante d'un silo de section circulaire de diamètre relativement grand avec une gaine centrale de sortie d'air 5 et toute une série (six dans l'exemple) de gaines de soufflage 2 régulièrement réparties autour de la paroi cylindrique du silo ; certaines de ces gaines 2 peuvent entre utilisées pour la sortie de l'air. On pourrait également utiliser les gaines périphériques 5 comme gaines de sortie d'air, tandis que la gaine centrale 2 fonctionnerait alors comme gaine de soufflage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ; on peut y apporter de nombreuses modifications, suivant les applications envisagées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de ventilation du grain dans un silo par échange d'air entre des gaines verticales en communication avec l'intérieur du silo par des ouvertures munies de moyens de retenue du grain, l'air soufflé dans une gaine traversant ensuite horizontalement le grain à l'intérieur du silo et s'échappant finalement par une autre gaine, caractérisé en ce qu'il comporte une gaine de soufflage qui s'étend sur toute la hauteur du silo et qui est alimentéepar sa base en air sous pression, la partie de cette gaine de soufflage qui se trouve au-dessus du niveau variable du grain dans le silo étant automatiquement obturée par un piston mobile librement dans ladite gaine et dont le poids taré détermine la valeur de la pression de l'air soufflé à travers le grain. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le piston libre est muni d'ailettes inclinées par rapport à des plans radiaux. 3. Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce que les gaines sont des gaines métalliques perforées. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gaines sont formées d'éléments préfabriqués en béton. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gaines sont formées directement dans l'épaisseur de la paroi du silo. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui empêchent le grain de pénétrer dans les gaines sont des grillages ou des tôles perforées. 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui empéchent le grain de pénétrer dans les gaines sont des persiennes formées éventuellement directement dans les parois en béton des gaines et servant d'ouvertures de passage d'air. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une gaine de soufflage le long d'une ligne verticale de la paroi du silo et plusieurs gaines de sortie d'air disposées le long d'autres lignes verticales sensiblement sur la partie opposée de la paroi du silo. 9. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux gaines de soufflage diamétralement opposées et alimentées alternativement en air sous pression. 10. Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce qu'il comporte une gaine centrale disposée dans l'axe du silo et d'autres gaines réparties sur la paroi du silo. 11. Silo à grain équipé d'un dispositif de ventilation horizontale suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10.