Brevet FR2600400A1 — publié le 19871224

L'invention a pour objet un dispositif de supportage et de mise en rotation d'un matériel ou d'un appareil dont la forme extérieure est de révolution autour d'un axe sensiblement horizontal. De tels appareils comprennent notamment les cribles, les broyeurs, les digesteurs, les mélan- geurs, les incinérateurs, les fours rotatifs, les cylindres de fermentation. De tels appareils sont actuellement utilisés dans divers domaines de l'industrie et ils nécessitent d'avoir un supportage efficace et un dispositif d'entraînement pour la mise en rotation autour de l'axe de révolution.La surface externe du matériel repose généralement sur deux paires de galets par l'intermédiaire de deux bandes de roulement solidaires de cette surface externe. L'entraine- ment est assuré par une couronne dentée entraînée par un pignon solidaire de l'axe d'un moteur plus particulièrement un moteur électrique. La longueur de ces appareils est de quel= ques dizaines de mètres, les diamètres extérieurs pouvant atteindre 4 à 5 mètres. L'intérieur de ces appareils est muni suivant l'utilisation, d'un matériau réfractaire de four, de spirales, d'ailettes de mélanges dans le cas de broyeur, ou bien de tôles perforéesdars le cas des cribles. Le poids résultant de ces appareils est donc très élevé. La construction de tels appareils généralement de forme cylindrique est obtenue, par liaison d'un ensemble de tronçons de cylindre aboutés et soudés les uns aux autres. Les deux chemins de roulement sont alors rapportés sur ce cylindre ainsi que la couronne d'entrainement. Afin de ne pas introduire de contraintes différentielles le long du tube notamment par un appui sur trois points au lieu de quatre, il est nécessaire que ces deux chemins de roulement aient un diamètre parfaitement identique et que leur concentricité soit parfaite ainsi que leur alignement. De mème la couronne d'entrainement nécessite un montage particulier effectué à l'aide d'un dispositif de pré-contrainte permettant de tenir compte des efforts réactifs très importants du pignon d'entraînement avec cette couronne lors du fonctionnement. De telles réalisations conduisent à utiliser pour les besoins de résistance mécanique, des tôles de très forte épaisseur et il s'avère que même en faisant varier cette épaisseur en fonction du profil la masse finale est excessivement élevée et les réalisations très coûteuses. Le fonctionnement de ces appareils du type cylindre rotatif est généralement continu mais la charge de travail varie en permanence suivant la quantité de produits issus de lralimentation, de la quantité de produits évacués, ou plus simplement de la vitesse de rotation du cylindre et de son inclinaison. Aussi, de tels cylindres ont une tendance à la déformation notamment,par flexion entre les deux dispositifs de supportage à galets et sous l'effet des efforts réactifs de ces galets. De façon à minimiser les déformations qui conditionnent la durée de vie de l'appareil les dimensionnements sont calculés avec de forts coefficients multiplicateurs.Par ailleurs, ces cylindres constitués d'une suite de tronçons liés les uns aux autres et renforcés éventuellement par des viroles, possèdent un très fort moment d'inertie dt à la forte épaisseur, et conduisent à des déformations par torsion autour de l'axe de rotation. De même le dispositif de mise en rotation demande des couples d'entraînement très élevés et un parfait ajustage des dentures du pignon et de la couronne outre les dispositifs de précontrainte déjà mentionnés. Des perfectionnements ont conduit à réaliser la liaison du chemin de roulement et de la structure cylindrique par un montage sur clavettes de façon à autoriser un déplacement différentiel suffisant entre le chemin de roulement et la surface externe du cylindre. Un tel montage impose néanmoins des recalages fréquents et ne solutionne que le problème de la destruction de la soudure entre le chemin de roulement et le tube. Un exemple de réalisation d'un tel appareil type incinérateur d'une longueur de 40 mètres, conduit à utiliser des tôles dont l'épaisseur varie de 0,018 mètre pour les parties les moins chargées à 0,035 mètre pour les parties les plus chargées. Dans le but de remédier à ces divers inconvénients, la présente invention propose un dispositif de supportage et de mise en rotation d'un appareil de forme générale de révolution à axe de rotation sensiblement horizontal, d'une grande longueur par rapport au diamètre constitué de tronçons aboutés, appareil dans lequel la charge peut varier suivant la longueur, ce dispositif de supportage et de mise en rotation étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles de supportage disposés le long de l'axe de révolution et montés mobiles sur un système à compensation de pression, au moins deux dispositifs d'entraînement, au moins un capteur de déplacement associé à chaque ensemble-de supportage et une centrale de pilotage. Ce supportage est en outre caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux galets montés sur un système à compen sation de pression de façon à équilibrer en permanence la force exercée sur le galet par un effort résistant strictement équivalent. Un tel système à compensation utilise des vérins hydrauliques , pneumatiques ou électro-mécanique. Le dispositif d'entrainement selon l'invention est constitué d'au moins un moteur et d'une chaine d'entraînement, plusieurs de ces dispositifs d'entraînement étant répartis sur toute la longueur de l'appareil. Un galet tendeur est prévu sur chacun de ces dispositifs, il sera solidaire d'un système permettant de régler en fonc- tion de la charge l'effort de pression tenant ainsi compte des efforts éventuels de répulsion. Un tel dispositif permet de diminuer fortement la masse de l'appareil et par la même son inertie.Cette répartition permet d'utiliser des matériels-et des matériaux beaucoup plus courants et évite tout sur-dimensionnement inutile. La flexion résultante peut être considérée comme négligeable et les efforts de torsion quasiment nuls. De même, l'épaisseur de la paroi de l'appareil restera constante sur toute la longueur. En effet, un tel système de supportage permet de compenser toute variation de charge sur la longueur de l'appareil. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en relation avec les dessins annexés qui représentent Figure 1 : vue longitudinale du dispositif selon l'invention; Figure 2 : coupe transversale du dispositif selon A-A; Figure 3 : coupe transversale du dispositif selon B-B. Sur la figure 1, on voit un appareil 1 selon l'invention de forme générale de révolution pouvant tourner autour d'un axe 2 sensiblement horizontal. Le cylindre qui constitue cet appareil est réalisé par aboutement de plusieurs tronçons cylindriques tels que 3 et 4 aboutés et assemblés par soudure. Une virole telle que 5 située entre les deux tron çons 3 et 4 facilite l'opération de liaison par soudage et renforce cette partie plus fragile. Par ailleurs, cette virole 5 est utilisée comme chemin de roulement. En effet, l'appareil 1 repose sur des ensembles de supportage tels que 6 qui prennent appui sur le sol en-7 et restent en contact avec le chemin de roulement 5, par l'intermédiaire d'un dispositif à galets 8 qui sera décrit plus en détail ultérieurement.Le cylindre est entraîné en rotation par un moteur hydraulique 9 et une chaîne 10 associée en prise sur une couronne 11 solidaire de la paroi externe de la partie cylindrique 4. Ce module constitué de deux tronçons aboutés et liés entre eux, renforcé par une virole qui assure la fonction de chemin de roulement, d'un ensemble de supportage et d'un dispositif d'entraînement peut être répété autant que nécessaire en fonction de la longueur du dispositif souhaitée. Sur la figure 1, on peut dénombrer une succession de cinq tronçons munis de six viroles et de six ensembles de supportage et mis en rotation par cinq dispositifs d'entraînement. L'appareil 1 est complété par un dispositif d'alimentation 20 du cylindre en matière première, constitué d'un moteur 21 entraînant un dispositif à vis sans fin 22 et recevant suivant la flèche 23 la matière première par une tré- mie 24. L'extrémité de l'appareil 1 est complétée par un crible 25 constitué d'une tôle perforée assemblée par la virole 26 au dernier tronçon de l'appareil. La matière traitée qui passera à travers le crible sera évacuée sur une bande transporteuse représentée en 27. Le refus sera alors évacué sur un deuxième système à bande transporteuse 28. La figure 2 représente l'ensemble de supportage 80 en appui d'une part sur le sol en 7 et d'autre part sur la virole 5 elle--mêrne soudée au tronçon 3. L'ensemble de supportage 80 est plus particulièrement constitué d'une structure métallique 81 sur laquelle sont disposées deux boggies 82, 83 constitués chacun d'une paire de galets de roulement respectivement 820, 821 et 830, 831, au contact par une de leur génératrice avec la surface courbe 50 du chemin de roulement. Le boggie 82 plus particulierement appelé boggie de supportage est lié à un bras 822 monté pivotant par un axe 823 sur la structure métallique 81. Un vérin 824 est monté pivotant sur la structure 81 par l'intermédiaire d'un'axe 825 et l'extré- mité supérieure de son piston est liée au bras 822 par un étrier 826 et un axe 827. L'axe 827 est plus particulièrement situé entre l'axe 823 et le boggie 82 de manière à pouvoir déplacer le bras 822 par pivotement autour de l'axe 823. Le boggie 83 plus particulièrement appelé boggie de centrage est porté par un bras 832 monté pivotant sur un axe 833 tandis qu'un vérin 834 monté pivotant sur un axe 835 est relié par l'intermédiaire d'un étrier 836 et d'un axe 837 à ce même bras 832. Cet axe 837 sera situé entre le boggie et l'axe 833 de manière à pouvoir faire pivoter le bras 832 autour de ce même axe 833. Un capteur de déplacement 84 par exemple du type inductif est fixé sur la structure métallique 81 et l'extré- mite de ce capteur vient en appui sur le chemin de roulement 50. L'axe du capteur de déplacement est confondu avec une droite perpendiculaire à l'axe longitudinal du cylind-re. I1 est ainsi possible à partir des informations recueillies par le capteur de connaître les déplacenulnts du tronçon 3 suivant l'axe vertical et l'axe horizontal. L'ensemble de supportage 80 est reproduit l'identique et de façon symétrique par rapport à un plan vertical passant par l'axe de rotation de manière à ce que chaque chemin de roulement prenne appui sur deux boggies porteurs et deux boggies de centrage. Le dispositif d'entraînement 9 est plus particulièrement representé en figure 3 sur laquelle on peut voir la couronne dentée 11 et sa chaîne 10. Cette même chaîne 10 à la partie inférieure de l'appareil est mise en mouvement par le pignon 90 situé sur l'arbre du moteur hydraulique 91. Par ailleurs la chaîne passe également sur un galet tendeur monté libre sur un bras 93 lui-même monté pivotant sur un axe 94. L'extrémité du piston d'un vérin 95 lié par un axe 96 à la structure fixe 97 est montée sur un axe 98 situé entre le galet et l'axe 94. Le système hydraulique non représenté est constitué de façon classique d'une centrale hydraulique fournissant un fluide à très haute pression, d'un ensemble d'électrovannes, pilotées par une centrale de pilotage du type calculateur. Ces électrovannes sont donc disposées entre la source de pression et les différents vérins. Le caleulateur est également relié aux différents capteurs de déplacement. Nous allons maintenant décrire le fonctionnement d'un tel appareil appliqué notamment à un cylindre pour le traitement par fermentation accélérée des ordures ménagères. Les ordures ménagères sont amenées à l'aide de moyens de transport dans la trémie 24 et sont distribuées à l'intérieur de l'appareil 1 grâce à la vis sans fin 22 mise en rotation par le moteur électrique 21. Le traitement de fermentation accéléré consiste à laisser fermenter les matières organiques contenues dans les ordures de façon à ce que la température s'élève aux environs de 70"C tout en assurant un brassage en continu. La longueur de l'appareil , la vitesse de rotation et l'inclinaison seront calculées de manière à ce que le temps de séjour des ordures soit de 48 heures minimum . Ainsi,on obtient un compost vert, stérilisé et sans odeur.Le criblage final aura pour but de retirer les matières non organiques telles que ferrailles, verres, et autres matières plastiques. La masse du produit à traiter varie tout au long de l'appareil en fonction de l'alimentation et de l'évacuation. Les différentes sections sont donc plus ou moins sollicitées. La multiplication des points de supportage permet de diminuer de façon considérable les contraintes mécaniques auxquelles chacun des tronçons est soumis. En effet, chaque tronçon est muni d'au moins un capteur de deplacement qui détecte tout déplacement du cylindre sous l'effet de la charge locale.Le déplacement est alors transmis au calculateur qui interprète cet élément pour délivrer un signal électrique à l'électrovanne qui à son tour laisse passer une certaine quantité de fluide à très haute pression en direction de la chambre désignée du vérin associé ce qui a pour effet résultant de compenser la surcharge et de conserver la position initiale donc un parfait alignement. Un tel ensemble de supportage à compensation hydraulique permet également d'absorber les faux ronds et les défauts de concentricité des chemins de roulement. Ces divers Composants ne demandent donc pas des usinages de haute précision en fabrication et le prix de revient en est diminué d'autant. Le dispositif d'entraînement est également divisé en plusieurs sous-ensembles identiques pour chacun des tronçons. Le moteur hydraulique est alimenté par la même centrale de pression ainsi que les différents vérins y compris les vérins tendeurs. Ces différents moteurs hydrauliques et ces différents vérins tendeurs sont egalement munis d'électrovannes pilotées par le calculateur. En fonction des informations des capteurs de déplacement donc de la charge, la tension pourra être augmentée ou diminuée de manière à supprimer les différents effets de répulsion ou simplement faire varier le couple. Les avantages qui découlent de la mise en place des ensembles de supportage et des dispositifs d'entraînement selon l'invention conduisent à la réalisation d'un cylindre de fermentation dont l'épaisseur de la tôle est de 6 à 10 mr, constante tout au long due l'appareil et ceci indépendamment de la longueur dudit appareil. En effet, chaque tronçon rajouté sera muni d'un ensemble de supportage et d'entraînement indépendant qui sera simplement relié à la centrale hydraulique et à la centrale de pilotage. A l'heure actuelle, on estime qu'un tube de 40 mètres est capable de traiter une quantité d'ordures correspondant à environ 150 à 200 000 habitants. Dans les réalisations à supportage mécanique, des problèmes de torsions importants ou des colts prohibitifs empêchaient la réalisation d'appareils de longueur supérieure à 60 mètres. On peut donc maintenant réaliser des tubes proportionnellement à la quantité d'ordures à traiter. L'invention n'est pas limitée à la description et au fonctionnement du mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit, mais peut en comprendre de nombreuses variantes. Ainsi, ensemble du système hydraulique pourrait être remplacé par un système pneumatique. Le traitement des différentes informations et le pilotage pourraient également être effectués à l'aide d'une carte analogique. Le chemin de roulement en U peut également être remplacé par un profilé en T, la partie horizontale faisant fonction de chemin de roulement et la largeur étant calculée pour tenir compte des dilatations éventuelles de l'appareil. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de supportage et de mise en rota tion d'un appareil (1) de forme générale de révolution à axe de rotation sensiblement horizontal dans lequel la charge peut varier suivant la longueur, constitué de plusieurs tronçons (3,4) aboutés et liés les uns aux autres, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles de supportage (6) montés mobiles sur un système à compensation de pression (8), et disposés le long de l'axe de révolution (2), au moins deux dispositifs d'entraînement (9) dudit appareil, au moins deux capteurs de déplacement (84), et une centrale de pilotage. 2- Dispositif de supportage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un galet monté sur au moins un système à compensation de pression hydraulique (8). 3 - Dispositif de supportage selon la revendication 2,'caractérisé en ce que le système de compensation hydraulique comprend une centrale hydraulique des vérins hydrauliques et un ensemble de distribution. 4 - Dispositif de supportage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des galets de supportage (820,821) et des galets de centrage (830,831). 5 - Dispositif de supportage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'll est constitué d'au moins un galet monté sur au moins un système à compensation de pression. 6 - Dispositif de supportage selon 1-' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ensembles de supportage et les galets associés sont disposés de façon symétrique de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe de révolution (2) de l'appareil. 7 - Dispositif de supportage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux capteurs disposés de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe de révolution de l'appareil. 8 - Dispositif de supportage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la centrale de pilotage est un calculateur disposé en interface entre les différents capteurs et les ensembles de supportage mobiles. 9 - Dispositif de supportage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le calculateur agit directement sur des électrovannes elles-mêmes disposées entre la centrale hydraulique et les différents vérins hydrauliques de compensation (824,834). 10 - Dispositif de mise en rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un moteur hydraulique (91), d'une chaîne d'entraînement (10) et d'un galet tendeur hydraulique (92,93,95,96). 11 - Dispositif de mise en rotation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tendeur hydraulique est commandé par la centrale de pilotage en fonction des informations des capteurs. 12 - Dispositif de mise en rotation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le couple moteur-est commandé par la centrale de pilotage en fonction des informations des capteurs. 13 - Dispositif de mise en rotation selon l'une quelconque des revendications 9, 10 et 11, caractérisé en ce que à chaque ensemble de supportage est associé un dispositif de mise en rotation et que ce dernier est situé à proximité immédiate de l'ensemble de supportage. 14 - Cylindre de fermentation accélérée pour le traitement des ordures ménagères,caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de supportage selon l'une des revendications 1 à 8 et d'un dispositif de mise en rotation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13.