Brevet FR2625988A1 — publié le 19890721

DISPOSITIF PERMETTANT D'EXTRAIRE D'UN SILO A FOND PLAT DES PRODUITS SOLIDES FRAGMENTES. La présente invention concerne un dispositif per fectionné permettant d'extraire, de manière automatique, en assurant un débit régulier de produits, des produits solides fragmentés contenus à l'intérieur d'une enceinte de stockage. De nombreux matériaux se présentent sous la forme de fragments ayant une dimension pouvant varier de quelques millimètres à quelques dizaines de centimètres sont stockés à l'intérieur d'enceintes, silos par exemple, desquelles ils doivent être extraits de manière automatique en ayant un débit régulier dudit produit. Parmi de tels produits, on peut citer le charbon, la tourbe, la lignite, le bois, les écorces, les déchets urbains ou industriels, des sous-produits agricoles tels que la paille de blé, les rafles de maïs, ainsi que divers matériaux de construction comme les graviers, cailloux, pierres ou sable. Parmi les différents types de stockage et de modes d'extraction utilisés, le silo à fond plant avec extracteur à raclettes mues par vérin hydraulique est le plus utilisé pour les matériaux difficiles à extraire comme le bois, les écorces et les sous-produits agricoles qui ont une tendance naturelle à se tasser du fait de leur structure ligneuse. Les fragments de ces produits s'imbriquent les uns dans les autres et, comme ils sont élastiques et peu friables, des efforts considérables sont nécessaires pour les extraire des silos de stockage. Comme ces produits n'ont aucune tendance à s'ébouler, on utilise en général des silos à fond plat, plus faciles à réaliser étant donné qu'une pente serait inutile. Les extracteurs à raclettes, disposés sur le fond, permettent d'extraire régulièrement le produit,.ce qui est indispensable dans certains cas, par exemple lorsque l'on souhaite alimenter une installation de combustion. De tels extracteurs à raclettes sont en général commandés par des vérins hydrauliques qui présentent l'avantage hêtre très robustes. La figure 1 illustre de manière schématique, la structure et le fonctionnement d'un silo comportant un extracteur à raclettes destiné à assurer la reprise de la matière (M) contenue à l'intérieur dudit silo, de manière automatique avec un débit régulier de produits. D'une manière générale,dans une telle installation, la matière (M) est extraite de l'intérieur du silo (S) par sa partie inférieure au travers d'une ouverture (O). Pour ce faire, un extracteur désigné par la référence générale (E) est prévu au fond (1) dudit silo. Cet extracteur (E) est constitué'essentiellement par un lon-' geron (2-) sur lequel sont soudées des ailes transversales (3), en général à sections triangulaires. Ce longeron (2) est actionné par un vérin (4) dont la partie fixe (5) est solidaire du massif avant (6), en béton armé, par l'intermédiaire d'une semelle (7). Dans un tel mode de réalisation, la tige (8) du vérin permet de communiquer au longeron (2) un déplacement longitudinal alternatif à l'intérieur du silo -S et ce, à la base de la matière (M). Par suite, lorsque le vérin (4) pousse le longeron (2) à l'intérieur du silo, les ailes (3) pénètrent sous le tas de produits. En revanche, lorsque le vérin tire sur le longeron (2) vers l'avant du silo, le produit est extrait et est entrainé par les faces v'erticales (9) des ailes (3). Le produit extrait est déversé sur un appareil de transfert (10) (tel que tapis roulant, bande transporteuse, table vibrante, vis ou autre) disposé en-dessous de l'ensemble d'extraction (E) proprement dit, en général à l'intérieur d'une fosse (11). Un tel mode de réalisation donne satisfaction en ce qui concerne l'extraction du produit.contenu à l'intérieur du silo, mais en revanche, présente un certain nombre d'inconvénients dus notamment au fait de la difficulté d'arrimer la partie fixe du vérin dans le socle en béton (ou massif avant) à l'extérieur du silo. En général, la semelle d'ancrage (7) doit avoir des fondations très profondes mais, malgré cette'précaution, compte-tenu que l'effort exercé par le vérin est alternatif (en général une inversion toutes les trois minutes), il arrive très souvent que la semelle (7) soit progressivement descellée, voire même arrachée. En conséquence, dans toutes les installations de ce type, la capacité d'extraction est limitée par le fait que la force du vérin doit être réduite.En conséquence, en général, pour éviter les risques de descellement de la partie fixe, il est impératif de limiter la hauteur de chargement des produits sur la raclette (deux à trois mètres selon les produits) et/ou la longueur des raclettes ce qui, dans l'un et l'autre cas, diminue le volume du silo desservi par l'ensemble extracteur (vérin + raclette) et oblige, pour assurer une capacité de stockage donnée, à multiplier les ensembles extracteurs et à majorer le cout du stockage. Enfin, malgré les précautions prises pour limiter le risque de descellement de la semelle, celui-ci subsiste toujours et un tel type d'installation manque donc de fiabilité. Or, on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement à de tels dispositifs d'extraction de produits solides fragmentés, contenus à l'intérieur d'un silo (à fond plat horizontal ou en pente) et qui surmonte les inconvénients des solutions antérieures et élimine tout risque de descellement de la partie fixe du vérin commandant les déplacements de l'extracteur à l'intérieur du silo. Par ailleurs, le dispositif conforme à l'invention permet de réaliser des extracteurs à raclettes de grande longueur, actionnées par des vérins de très forte puissance, la hauteur du stockage pouvant être notablement augmentée par rapport aux solutions connues à ce jour. D'une manière générale, l'invention concerne donc un dispositif permettant d'extraire d'un silo des produits solides fragmentés, dispositif constitué par un extracteur à raclettes constitué essentiellement d'un longeron muni d'ailettes, soumis à l'action d'un vérin de commande permettant -de le déplacer à l'intérieur du silo afin d'en extraire le produit et l'amener sur des moyens d'évacuation et il se caractérise par le fait que l'ensemble longeron/vérin de commande est monté sur une structure noyée à l'intérieur de la base du silo et qui transmet l'effort axial du vérin à la dalle dudit fond, ladite structure débordant librement à l'extérieur du silo, la partie fixe du vérin étant montée sur cette partie libre qui peut donc se dilater axialement sous l'effet d'une variation de chaleur et/ou de la charge axiale. Avantageusement, la partie libre de la structure porteuse est associée à un "gousset" qui limite la flexion éventuelle de cette partie libre tout en'autorisant les déplacements axiaux. De plus, selon une forme de réalisation, le vérin de commande est associé à des moyens permettant de faire varier' sa puissance, de telle sorte qu'elle soit plus faible lors de l'introduction de l'ensemble extracteur à l'intérieur du silo que lors de son retour pendant la période d'extraction. Dans un dispositif conforme à l'invention, le vérin de commande est monté à l'avant du silo, du côté de l'extraction du produit et la structure porteuse est constituée par une poutre noyée dans la dalle de fond du silo, poutre qui déborde librement au-dessus de la zone de reprise. a section de cette poutre fixe peut être soit régulière soit variable, par exemple diminuer progressivement depuis l'extrémité solidaire du vérin où l'effort est maximum jusqu'à son autre extrémité où l'effort est minimum. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à-titre indicatif mais non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 illustre comme vu précédemment un dispositif extracteur à raclettes pour silo à fond plat de type connu ; - la figure 2 est une vue de côté, d'un silo à fond plat équipé d'un dispositif d'extraction conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail illustrant la manière dont peut être assuré le guidage et le maintien de la partie libre de la poutre support d'un dispositif d'extraction conforme à l'invention ;; - la figure 4 illustre un autre mode de réalisation selon lequel le vérin de commande de l'ensemble extracteur est situé non pas du côté de la zone d'extraction mais au contraire à l'arrière du silo - la figure 5 est une vue schématique du mode de réalisation illustré à la figure 2 dans le cas d'un silo à fond en pente - la figure 6 illustre une autre forme de réalisation d'une structure porteuse - les figures 7 et 8 sont respectivement des vues de dessus et de côté d'une variante d'un dispositif d'extraction conforme à l'invention, variante dans laquelle le vérin commande deux longerons, munis d'ailettes d'extraction ; - la figure 9 est une vue schématique d'un système d'alimentation du vérin de commande permettant de mo difier l'effort exercé par le vérin lors de son introduction à l'intérieur du silo et lors de son extraction dudit silo. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation d'une installation réalisée conformément à l'invention. Si l'on se reporte à cette figure, pour laquelle les mêmes références que celles utilisées pour décrire l'état de la technique à la figure 1 sont employées pour désigner les mêmes éléments, le dispositif d'extraction (E) de la matière (M) contenu à l'intérieur du silo (S) est constitué essentiellement d'un longeron (2) sur lequel sont soudées des ailes transversales (3) à section triangulaire. Ce longeron (2) est actionné par un vérin (4), à commande hydraulique, permettant de le déplacer à l'intérieur du silo afin d'en extraire le produit (M) et l'amener sous les moyens d'évacuation (10) (tapis transporteur par exemple), disposés à l'intérieur d'une fosse (11) en-dessous du système d'extraction proprement dit. Conformément à l'invention, le vérin (4) est non pas fixé dans un socle en béton (6) comme dans les solutions antérieures, mais est fixé sur une poutre (12), ayant par exemple une section en H. Cette poutre (12) comporte une partie (12a) noyée dans la dalle de fond du silo (1) et une partie (12b) qui dépasse librement jusqu'au massif avant (6). La tête (13) du vérin (4) est soudée à l'extrémité (12b) de la poutre. Le vérin (4) peut être soit en position avancée au-dessus du tapis de réception (10) comme représenté à cette figure 2, soit éventuellement être situé en retrait de telle sorte que son corps (4) soit disposé au-dessus du massif avant (6). Dans un tel mode de réalisation, conformément à l'invention, l'extrémité (12b) de la poutre peut donc se dilater axialement sous l'effet des varia tions thermiques et de la charge axiale. Si cette partie (12b) peut être libre, avantageusement, un dispositif de maintien et de guidage tel qu'illustré à la figure 3 peut être envisagé pour éviter qu'elle ne fléchisse. Il est cependant impératif qu'un tel dispositif de maintien (14) autorise un déplacement axial de l'extrémité libre (12b) de la poutre (12). Un tel dispositif de maintien permet de reprendre l'e couple de flexion exercé par le vérin (4) sur la poutre (12), compte-tenu du décalage vertical de leurs axes. Un tel maintien nécessite un ancrage beaucoup plus léger que celui utilisé dans les solutions antérieures selon lesquelles le vérin est solidaire du massif avant étant donné que, par exemple, dans le cas d'un vérin d'une puissance de quatre vingt tonnes, il ne s'exercera sur le massif qu'un effort vertical de dix tonnes contre un effort horizontal de quatre vingt tonnes selon les solutions antérieures. Un tel dispositif de maintien et guidage, illustré comme précédemment à la figure 3, est constitué essentiellement d'un ensemble (14) comportant deux éléments latéraux (15,16) formant gousset et qui viennent entourer les bords (12c,12d) inférieurs de la poutre (12) dans son extrémité (12b). Cet ensemble (14) est de préférence conçu de manière démontable afin de faciliter le montage. Ce mode de réalisation est constitué essentiellement d'une plaque (17) sur laquelle sont montés les éléments latéraux (15,16) qui sont boulonnés sur des tirants (18,19) ancrés dans la dalle (6) sur des fers (20,21). Selon un tel mode de réalisation, la partie (12b) de la poutre peut donc se déplacer librement suivant son axe entre' la plaque support (17) et les parties débordantes'des éléments de maintien (15,16). Si la poutre (12) peut avoir une section en H constante sur toute sa longueur, l'invention permet égale ment d'envisager d'avoir une poutre dont la section est décroissante lorsque l'on s'éloigne du vérin vers le fond du silo où la contrainte axiale est moindre. Comme dit précédemment, un tel mode de réalisation permet de modifier aisément la position du vérin (4) par rapport à la zone d'évacuation (11). Ainsi, le vérin (4) peut être situé soit au-dessus de cette zone tel que représenté à la figure 2, de telle sorte que la tête (22) du longeron (2) à laquelle est fixée l'extrémité de la tige (8) du vérin, n'entraîne pas le produit extrait au-delà du système de reprise (8), voire éventuellement être disposé au-dessus du massif avant (6). Par ailleurs, un système d'étanchéité peut être associé au dispositif afin de retenir le produit qui passerait sur le vérin (4) et sa tige (8), un tel système d'étanchéité pouvant être constitué par une plaque protectrice t23) comportant un orifice à l'intérieur duquel passe la tige (8), cette plaque (23) étant solidaire du système de reprise (10). Un tel type de conception du système d'extraction peut éventuellement être adapté de la manière illustrée à la figure 4 afin que le vérin de commande (4) soit disposé non pas du côté de l'extraction du produit mais au contraire à l'arrière du silo. Dans un tel cas, le vérin de commande (4) est également monté sur une poutre (12) comportant une partie (12a) noyée dans la dalle du silo et une partie (12b) en retrait supportant vérin (4) et qui est susceptible de pouvoir recevoir des déplacements axiaux, cette partie (12b) étant éventuellement associée à un système de maintien et de guidage (14) comme dans l'exemple précédent. Dans une telle forme de mise en oeuvre, on dispose alors de la force maximale des vérins (poussée lors de la phase d'extraction où l'effort à fournir est le plus grand). La taille, et donc le coût des vérins, est réduit bien que la capacité d'extraction soit conservée. A titre indicatif, avec des vérins de deux cent mil'limè- tres de diamètre, la force de poussée est de oixante tonnes alors que la force de traction ne peut pas dépas ser ..s v ;7neg * Selon cette variante, le longeron (2) muni des ailettes (3) repousse donc le produit vers l'avant (Q) du silo d'où il se déverse sur le système de reprise (12). Dans les deux modes de réalisation précités, la dalle de fond du silo (1) peut être soit horizontale, soit être légèrement inclinée de façon à ce que l'avant du silo soit surélevé et que le produit puisse se déverser sur le système de reprise (12) posé à même le sol, sans que l'on soit obligé de creuser une fosse. Par suite, le volume utile du silo est maximisé pour un coût minimal. Les figures 7 et 8 illustrent un troisième mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention. Selon ce mode de réalisation, la poutre fixe (12) est disposée dans l'axe même du vérin (4). Le longeron supportant les ailettes (3) est, dans ce mode de réalisation, constitué de deux longerons élémentaires (2a,2b), disposés de part et d'autre de la poutre fixe (12}, de telle sorte que leurs axes soient confondus. Les efforts transmis aux poutres sont uniquement axiaux et il n'y a plus de flexion sur la poutre. Le vérin (4) est placé avec la partie fixe vers le silo de telle sorte que la force maximale soit disponible pour la phase d'extraction. La tige (8) du vérin entraîne les deux longerons élémentaires (2a) et (2b) par l'intermédiaire d'une liaison transversale (24). Bien entendu, dans ce mode de réalisation, des ailes (3a,3b) sont également soudées à chacun des longerons élémentaires. Dans tous les exemples de réalisation conformes à l'invention, l'ancrage de la poutre (12) dans la dalle de fond du silo (1) est de préférence réalisé à l'aide d'une structure telle que illustrée à la figure 6, un tel ancrage de la partie (12a) de la poutre étant obtenu par l'intermédiaire de poutrelles parallèles (25) placées de part et d'autre, par l'intermédiaire de traverses perpendiculaires (26) ou en biais (27). Les ferrailles d'ancrage (28) dans le béton sont soudées à ces différentes pièces mécaniques. L'écartement des poutrelles (25) par rapport à la poutre centrale (12) peut être compris entre un mètre et 1,50 m et les poutrelles, dépassant de la dalle de fond du silo, servent de guides aux ailes de vérin. Enfin, conformément à l'invention, l-a conception du groupe hydraulique alimentant les vérins, ainsi que son système de commande,-peut être adaptée afin de réduire les coûts et améliorer la fiabilité de l'ensemble. En effet, à ce jour, les silos sont habituellement équipés de plusieurs extracteurs à raclettes, groupés en deux, trois ou quatre, alimentés par une même centrale hydraulique. L'inversion 'du sens de marche est assurée soit par un contact électro-mécanique de fin de course, soit par la détection d'une montée de pression lorsque le vérin est en bout de course. Le premier inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que lorsque le vérin effectue la rentrée sous le tas de produits, la puissance maximale du vérin est exercée alors qu'elle est inutile. Un tel inconvénient est particulièrement grave lorsque le vérin extrait en tirant, car on utilise alors la plus grande surface du piston. Cela entraîne une fatigue des pièces et ancrages 'sous l'effet des efforts alternatifs. Selon l'invention, la distribution de fluide hydraulique des vérins peut être améliorée en prévoyant deux moteurs, entrainant deux pompes de pression différente, et placés sur la même cuve. Le moteur le moins puissant (par exemple 7 KW) alimente les vérins lors de leur rentrée sous le tas ; le moteur le plus puissant (15 KW) alimente les vérins lors de l'extraction. La figure 9 illustre le schéma de principe d'une telle solution. Dans une variante, on peut éventuellement ne conserver qu'un seul moteur et on alimente les deux côtés du piston du vérin à une' pression identique pour la rentrée et l'extraction sous le tas. Le déplacement a donc eu sa force réduite du fait des écarts de surface. Enfin, un deuxième inconvénient des solutions connues à ce jour, réside dans le fait que pour contrôler que les mouvements des vérins ont été effectués, on attend qu'ils soient en fin de course, donc, la pompe hydraulique étant volumétrique, à débit nul la pression monte jusqu'à une valeur limite qui, dès qu'elle est atteinte, est détectée par un pressostat qui commande l'inversion du sens des vérins. Ainsi, à chaque mouvement, toute la structure est soumise à 1'effort maximum. Des détecteurs de proximités peuvent éventuellement être utilsiés pour commander l'inversion, ce qui permet de supprimer cet inconvénient. Par rapport aux solutions antérieurement proposées, la présente invention. présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer le fait.que l'on élimine pratiquement tout risque de descellement des moyens de commande du système extracteur et que, par suite, pour une puissance de vérins donnée, il est possible d'avoir une capacité de stockage et un débit notablement augmenté. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation donnés précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS 1/ Dispositif permettant d'extraire d'un silo (S) à fond plat des produits solides fragementés (M), dispositif constitué par un extracteur (E) à raclettes, constitué essentiellement d'un longeron (2) muni d'ailettes (3), soumis à l'action d'un vérin (4) de commande permettant de le déplacer à l'intérieur du silo (S) afin d'en extraire le produit (M) et i'amener sur des moyens d'évacuation (10), caractérisé par le fait que l'ensemble longeron (2)/vérin (4) de commande est monté sur une structure (12) noyée à l'intérieur de la base (1) du silo (S) et qui transmet l'effort axial du vérin (4) à la dalle dudit fond, ladite structure (12) débordant librement à l'extérieur du silo, la partie fixe du vérin (4) étant montée sur cette partie libre (12b) qui peut donc se dilater axialement. sous l'effet d'une variation de chaleur et/ou de la charge axiale. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie libre (12b) de la structure porteuse (12) est associée à des moyens (14) limitant la flexion éventuelle de cette partie'libre (12b) tout en autorisant les déplacements axiaux. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le vérin de commande (4) est monté à l'avant du silo (S) du côté de l'extraction du produit (M) et la structure porteuse (12) est constituée par une poutre noyée dans la dalle de fond (1) du silo (S), poutre (12) qui déborde librement au-dessus de la zone de reprise (10). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens (14) permettant de limiter la flexion de la partie libre (12b), sont constitués par un gousset démontable comportant une plaque support (17) sur laquelle sont montés des éléments latéraux (15,16) boulonnés sur des tirants (18,19) an crés dans la dalle (6) sur des fers (20,21). 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la section de la partie fixe (lit) et de la poutre (12) n'est pas constante mais diminue progressivement depuis l'extrémité solidaire du vérin où l'effort est maximum jusqu'à son autre extrémité où l'effort est minimum. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un système d'étanchéité permettant de retenir le produit qui passerait sur le vérin (4) et sa tige (8), ce système étant constitué par une plaque protectrice (23) comportant un orifice à l'intérieur duquel passe la tige (8), cette plaque (23) étant solidaire du système de reprise (10). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le vérin de commande (4) est disposé à l'arrière du silo (S), ce vérin étant monté sur une structure (poutre) (12) comportant une partie (12a) noyée dans la dalle de fond du silo et une partie (12b) en retrait supportant le vérin et qui est susceptible de recevoir des déplacements axiaux, cette partie (12b) étant éventuellement associée à un système de maintien et de guidage (14). 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la poutre fixe (12) est disposée dans l'axe même du vérin (4) et est solidaire de la dalle de fond (1) du silo, le longeron supportant les ailettes (3) étant constitué de deux longerons élémentaires (2a, 2b) disposés de part et d'autre de la poutre fixe (12), de telle sorte que leurs axes soient confondus, le vérin (4) étant orienté avec son coin fixe vers le silo, de telle sorte que la force maximale soit disponible en phase d'extraction, le vérin (4) étant monté du côté où se fait l'extraction, l'extrémité libre (12b) de la structure porteuse (12a). 9/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par-le fait que le vérin hydraulique (4) est alimenté par une centrale hydraulique à deux moteurs de puissance différente, entraînant deux pompes à pression différente, la distribution des fluides hydrauliques étant effectuée de telle sorte que la pression la plus faible soit utilisée lors de la rentrée des raclettes (3) sous le tas de matières (M) et la pression la plus forte lors de la phase d'extraction. 10/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le vérin (4) est alimenté par un groupe hydraulique à un seul moteur, la distribution étant effectuée de telle sorte que les deux côtés du vérin soient alimentés simultanément lors de la rentrée des raclettes sous le tas de matière (M), le vérin. (4) travaillant alors en différentiel avec une force réduite.