Brevet FR2639850A1 — publié le 19900608

La présente invention concerne des procédés pour décharger des récipients stationnaires, installés sur des moyens de transport, et a plus particulièrement pour objet un procédé d'élimination, des parois d'un récipient, de ma- tières y ayant adhéré mécaniquement ou par congélation. La présente invention peut être utilisée avec suc- cès dans le transport, au déchargement des matières meubles transportées en vrac et, tellesque des miné- rais, du charbon, de la tourbe, du sable, du gravier, du ciment et autres matériaux de construction, et ayant adhéré aux parois des récipients. La présente invention peut s'appliquer à la produc- tion d'engrais minéraux et autres matériaux aptes au tasse- ment et à la formation de voûtes dans des récipients (farine, médicaments sous forme de poudre), à la production de l'énergie thermique et dans l'industrie du caoutchouc, pour le nettoyage des silos et des trémies à charbon, de la tourbe et de la suie ainsi que pour la lutte contre legivrage des navires en hiver et dans d'autres branches de l'indus- trie. A l'heure actuelle, les procédés existants de net- toyage des parois de récipients de la matière y ayant adhéré par cohésion ou qui est soudée par congélation sont carac- térisés par une haute consommation d'énergie, une faible efficacité et un mauvais rendement, entraînant parfois la destruction des parois du récipient. Le nettoyage final des récipients, y compris des wagons de chemin de fer, se fait souvent à la main, ce qui exige beaucoup de temps et de dépenses financières. Il existe un procédé de dégivrage de la surface de revêtement des aéronefs (SU, A, 213588) qui réside dans une action de force impulsionnelle directement sur ce revê- tement. Cette action impulsionnelle sur un revêtement d'aé- ronef est due à l'interaction des champs magnétiques des courants de Foucault induits par un inducteur sur une zone du revêtement avec le champ magnétique de cet inducteur, ce qui fait apparaître des forces de répulsions entre la zone de revêtement et l'inducteur. Les déformations élasti- ques dues au revêtement provoquent la destruction de la glace et le dégivrage. Pour réaliser le procédé connu, il est nécessaire que la profondeur de pénétration du champ électromagnétique dans le revêtement soit comparable à l'épaisseur de ce revê- tement aux fréquences utilisées du champ magnétique impul- sionnel. En général, un revêtement d'aéronef est fabri- qué en unalliage d'aluminium de 2 à 3 mm d'épaisseur, qui permet au champ magnétique à une fréquence donnée de pénétrer dans le revêtement à la même profondeur. L'utilisation de ce procédé est peu efficace pour éliminer les matières adhérentes des parois des récipients stationnaires ou installés sur des moyens de transport parce qu'elles sont généralement fabriquées en acier de cons- truction de 2 à 3 mm d'épaisseur de haute résistance électri- que, alors que la profondeur de pénétration du champ magné- tique impuisionnel peut atteindre 10 mm aux fréquences uti- lisées. La déformation du revêtement provoque la destruc- tion de la glace sur une zone limitée quiest pratiquementégale ou dépasse un peu la surface de l'inducteur en interaction avec le revêtement. Cependant, si le procédé connu est uti- lisé pour éliminer une substance qui adhère aux parois de récipients, il faut augmenter notablement la consommation d'énergie et les forces de sollicitation, ce qui impose l'utilisation d'inducteurs d'une haute endurance. Il existe un procédé de nettoyage des parois de récipients en les débarrassant des matières adhérentes par cohésion ou par congélation (SU, A, 796136) qui consiste à soumettre ces parois à l'action d'une force impulsionnelle, au moins dans une zone,en déformant cette zone de la paroi là o est appliquée la force impulsionnelle en provoquant des oscillations de la paroi. Dans ce procédé connu, on choisit une zone d'appli- cation de la force impulsionnelle sous la forme d'un cercle et cette action de force impulsionnelle est réalisée par un élément intermédiaire, une plaque de choc, dans laquelle sont induits des courant de Foucault par le champ magnéti- que de l'inducteur. A l'interaction des champs magnétiques- de l'induc- teur et de la plaque de choc, apparaissent des forces de répulsion qui forment une impulsion de force agissant sur la plaque de choc, réalisant une action de force impulsion- nelle sur la paroi du récipient. Dans ces conditions, la paroi devient le siège d'oscillations dont la longueur d'onde est commensurable avec les dimensions de la paroi, ce qui pro- voque un rapide amortissement de ces oscillations, même à une faible distance de la zone d'application des forces. Pour créer des déformations élastiques au pourtour de la paroi sollicitée, il faut augmenter notablement l'amplitude dans la zone d'application de l'action de force. Pourtant, dans la plupart des cas, cela ne provoque la destruction ou l'élimination de la matière adhérant par cohésion ou par - congélation que dans la zone d'application de la force impul- sionnelle. La plus grande partie de l'énergie sert à l'accé- lération de toute la masse de la matière alors qu'il faut simplement détruire la couche qui adhère à la paroi du réci- pient. Pour augmenter la surface de la paroi o a lieu un nettoyage de qualité, il faut augmenter l'amplitude de l'ac- tion de force, ce qui exige une consommation élevée d'éner- gie et peut provoquer parfois la destruction de la paroi du récipient. Pour nettoyer convenablement toute la paroi, il faut exercer une action impulsionnelle de force, successive- ment ou simultanément, sur différentes zones de la paroi, ce qui diminue l'efficacité du procédé et augmente la con- sommation d'énergie. L'invention a pour but de créer un procédé de net- toyage des parois de récipients en les débarrassant des ma- tières qui y ont adhéré par cohésion ou congélation selon lequel, en choisissant la forme de la zone d'application d'une action de force impulsionnelle, des oscillations harmo- niques de la paroi du récipient -sont générées, qui permettent une séparation efficace de la matière adhérente (y compris par congélation) et de la paroi du récipient. Le problème posé est résolu parce que, dans un procédé de nettoyage des parois de récipients consistant à les débarrasser des matières y ayant adhéré, procédé consis- tant à exercer une action de force impuisionnelle sur la paroi du récipient, au moins dans une zone, en déformant cette zone de la paroi eten y provoquant des oscillations, conformément à l'invention, cette zone d'application de la force impulsionnelle est de forme annulaire. Il est avantageux que la largeur de la zone d'appli- cation de la force impulsionnelle de forme annulaire, dans le sens d'une droite passant par son centre, soit choisie égale à la distance entre les points d'intersection de cette droite avec la limite intérieure de la zone annulaire. Le procédé proposé permet d'augmenter notablement l'efficacité et le rendement du nettoyage, l'énergie de l'impulsion unitaire étant réduite, ce qui diminue à son tour les efforts mécaniques appliqués à la paroi à nettoyer. Comme l'action de la force impulsionnelle se fait dans la zone annulaire, la paroi du récipient devient le siège d'oscillations harmoniques, ce qui détruit la couche de matière adhérant à la paroi en diminuant la consomma- tion d'énergie. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs an- nexés dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement la paroi d'un récipient avec une matière qui y a adhéré par cohésion ou par congélation, ainsi que les diagrammes de propagation des oscillations harmoniques dans la paroi du récipient pendant une seule période; et - la figure 2 montre un dispositif pour la réali- sation du procédé de nettoyage des parois de récipients -5 consistant à les débarrasser des matières y ayant adhéré par cohésion ou par congélation, en coupe longitudinale. Le procédé de nettoyage des parois de récipients pour en éliminer des matières y ayant adhéré par cohésion ou par congélation consiste à exercer une action de force impulsionnelle sur une paroi 1, montrée à la figure 1, d'un récipient, à la surface intérieure de laquelle a adhéré une matière 2 par cohésion ou par congélation, au moins dans une zone A d'application de la force impulsionnelle qui est de forme annulaire (et qui est tradionnellement indiqué sur le dessin par des flèches). Au moment de l'application de la force impulsionnelle (figure la), la partie de la paroi 1 qui est disposée dans la zone annulaire A est déformée alors que d'autres parties, à cause de l'inertie, restent sans déformation pendant le premier quart de la période T (figure la,-b). Pendant ce temps, a lieu une brusque et forte compression de la couche d'adhésion de la matière 2 à la paroi 1 ainsi que de toute la matière 2 dans la zone A d'application de la force impulsionnelle, détruisant l'inté- grité de cette couche ainsi que la cohésion entre les par- ticules de la matière 2. Pendant le quart suivant de la pé- riode T (figure Ic, d), la partie de la paroi 1 qui est déli- mitée par la frontière intérieure de la zone annulaire A commence à se déplacerdans le sens d'application de la force, la partie de la paroi 1 dans la zone A commence à revenir à sa position de départ et la masse essentielle de la ma- tière 2 se dirige par inertie dans le sens de l'action impul- sionnelle qui lui a été appliquée. A ce moment a lieu la séparation de la couche de la matière 2 ayant adhéré à la paroi 1, cette séparation exigeant moins d'énergie parce que la cohésion entre les particules de la matière 2 a été détrui- te pendant le premier quart de la période. Les oscillations harmoniques produites de cette façon se propagent le long de toute la paroi 1 avec un certain décrément d'amortissement en s'éloignant de la zone A d'application de la force impulsionnelle, provoquant l'extension et la compression périodiques des parties de la paroi 1 (figure le, f, g, i). Au fur et à mesure du pas- sage du flanc de l'onde et de son arrivée sur les nervures de rigidité 3, la couche de la matière 2 adhérant directement à la paroi 1 se sépare de cette dernière, ce qui est suf- fisant pour son élimination totale. Pour un meilleur nettoyage des parties de la paroi i qui sont adjacentes aux nervures de rigidité 3, il faut que la largeur de la zone A d'application de la force impul- sionnelle dans le sens de la droite passant par le centre de cette zone A, soit égale à la distance entre les points d'intersection de cette droite avec la frontière intérieure de la zone A. I1 est utile que la largeur de la zone A dans le sens de cette droite soit un nombre entier de fois plus petite que la distance maximale entre deux points des bords opposés de la paroi 1. Dans la version décrite, la largeur de la zone A est égale à ut tiers de cette distance maximale, ce qui cor- respond à des conditions réelle de nettoyage de sections de wagons de chemin fer. Dans cette condition de choix de la largeur de la zone A, les oscillations harmoniques atteignent les nervures de rigidité 3 aux points nodaux, ce qui est très avantageux du point de vue préservation de la rigidité de la paroi i et économie de l'énergie parce que, dans ce cas, la paroi 1 à proximité des nervures de rigidité 3 a tendance à pivoter et non pas à fléchir. Dans le cas du nettoyage de la paroi 1 des réci- pients dont la cote linéaire maximale (diagonale pour des parois rectangulaires et trapézoidales) représente plus de fois la largeur de la zone A, il est utile de réaliser l'application de la force impulsionnelle simultanément dans deux zones et plus, en les répartissant régulièrement sur la paroi 1. Le procédé proposé de nettoyage des parois de réci- pients consistant à les débarrasser des matières qui y ont adhéré, est réalisé à l'aide d'un dispositif connu de net- toyage des parois de récipients, qui comporte un inducteur, comme on peut le voir à la figure 2, dont le corps 5 en un matériau électro-isolant abrite une spirale électroconduc- -trice 6 recouverte d'une couche 7 d'isolement entre spires et d'une couche 8 d'isolement de protection qui est disposée à la partie frontale de l'inducteur 4. Du côté de cette par- tie frontale de l'inducteur 4 est appliquée une plaque de choc 9, qui se présente,dans la version décrite,sous la for- me d'un cercle avec un orifice central, en un matériau non magnétique de haute conductivité. Le diamètre de l'orifice et la largeur de la plaque de choc 9 correspondent à la lar- geur de la zone A d'application de la force impulsionnelle, montrée à la figure 1. La plaque de choc 9 est fixée au corps 5 de l'inducteur 4 par l'intermédiaire de ressorts 10 et a la possibilité de réaliser des mouvements de va-et-vient le long de l'axe de l'inducteur 4. Une douille 11 est montée suivant l'axe de l'inducteur 4, qui serre à la couche d'isole- ment de protection 8 contre le corps 5 de l'inducteur 4. Pour'réaliser le procédé proposé à l'aide du dispo- sitif décrit, l'inducteur 4 montré à la figure 2, avec la plaque de choc 9, est placé face à la partie choisie de la paroi i du récipient à la surface intérieure de laquelle la matière 2 adhère ou est soudée par de la glace, les par- ticules de la matière 2 adhérant à la paroi 1 et les unes aux autres. On applique une impulsion de courant, produite par un générateur de courant impuisionnel,-non représenté, à la spirale électroconductrice 6. Autour d'elle apparaît un champ magnétique impuisionnel qui traverse la couche d'iso- lement de protection 8 et induit des courants de Foucault dans la plaque de choc 9. Sous l'action des forces de repul- sion entre les champs magnétiques des courantsde Foucault et le champ magnétique de l'impulsion de courant qui est appliquée, la plaque de choc 9 se décroche de l'inducteur 4 et porte un coup sur la paroi i du récipient. Par suite de l'action de la force impuisionnelle sur une partie de la paroi i du récipient, cette dernière devient le siège d'oscillations harmoniques. Après la fin de l'impulsion de courant, la plaque de choc 9 revient à sa position de départ, rappelée par les ressorts 10. En règle générale, pour une élimination complète de la matière adhérant à la paroi 1, une seule impulsion de force est suffisante, son amplitude étant plus petite que dans les procédés connus. Pour mieux comprendre les avantages de l'invention, un exemple éclaircissant le procédé proposé est donné ci- dessous. De la tourbe soudée par congélation à la paroi d'un wagon de chemin de fer a été éliminée. A l'aide d'un bascu- leur de wagons, le wagon a été renversé et sur chaque sec- tion des parois latérales et du fond du wagon a été placé un inducteur avec plaque de choc. Les dimensions de chaque section de la paroi et du fond du wagon étaient de 1500 x 2000 mm et la zone d'appli- cation de la force impulsionnelle a été chosie dans la par- tie centrale de cette section. Cette zone avait une forme annulaire, avec un diamètre intérieur et une largeur de l'anneau égaux à 455 mm et un diamètre extérieur égal à 1365 mm,correspondant aux cotes de la plaque utilisée. Lors- que l'on a agi selon le procédé proposé, la flèche de la section de la paroi dans la zone de l'application de la force impulsionnelle était de 0, 5 mm en comparaison avec 2 ou 3 mm selon le procédé connu (SU, A, 796316) et la quantité de tourbe séparée était de 90 à 95% en comparaison avec 65 à % suivant le procédé connu. Ainsi, le procédé proposé de nettoyage des parois de récipients consistant à en éliminer des matières adhéren- tes (ou qui y sont soudées par congélation) et caractérisée par de hauts rendements et efficacité, par une faible con- sommation d'énergie et peu de travail exigé. RE V E N D I CA T I 0 N S 1. Procédé de nettoyage des parois de récipients en en éliminant des matières qui y adhèrent, ou qui sont soudées par congélation, du type consistant à exercer une action de force impulsionnelle sur une paroi du récipient, au moins sur une partie de cette paroi, en déformant ladite partie de paroi dans une zone d'application de la force impulsionnelle en provoquant ainsi des oscillations dans ladite paroi du récipient, caractérisé en ce que la zone (A) d'application de la force impulsionnelle est de forme annu- laire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la zone (A) d'application de la force impulsionnelle de forme annulaire, dans le sens de la droite passant par son centre, est égale à la distance entre les points d'intersection de cette droite avec la frontière inté- rieure de la zone (A) de forme annulaire.