Brevet FR2655958A1 — publié le 19910621

METHODE ET APPAREIL POUR REDUIRE LA VELOCITE DE MATIERE GRANULEUSE La présente invention est orientée en général vers un appareil amélioré réduisant la vitesse de substance en mouvement et plus particulièrement vers un appareil et une méthode pour contrôler le flot d'écoulement de substances granuleuses tombant dans un conduit s'inclinant vers le bas. Une substance granuleuse, telle que le grain, est transportée plusieurs fois de son point initial de récolte à son éventuel point de transformation Des grains tels le blé, le maïs, les fèves de soja et ainsi de suite, sont habituellement transportés par camion dans des contenants d'entreposage Le grain est vidé dans une fosse o il est monté par un convoyeur vertical, passé à travers un distributeur, descendu dans un conduit incliné et ensuite, dans un contenant d'entreprosage à grain. Afin de fournir plusieurs contenants, le convoyeur vertical doit être sufisamment haut pour que les conduits allant du distributeur aux contenants d'entreposage les plus éloignés du convoyeur, soient assez abruptes pour que le grain s'écoule aisément Cette inclinaison doit être de 300 au moins pour du grain sec et d'au moins 450 pour du grain à haute teneur d'humidité. Il est évident que la pente du conduit de ces contenants d'entreposage les plus éloignés du distributeur va dicter l'inclinaison du conduit de tous les autres conteneurs Ainsi ces conteneurs presque contigus au convoyeur vertical auront des conduits inclinés à un angle presque vertical. Puisqu'un grain de céréale descendant un conduit vertical tombera avec un degré de friction négligeable, sa vélocité peut être calculée à partir de cette formule Vf = /( 2 gh), O Vf est la vélocité finale, g est l'accélération de la gravité ( 9.8 m/s 2) h est la longueur d'un conduit presque vertical. La vélocité d'un grain de céréale sera réduite par les forces de friction alors qu'il descend un conduit en position inclinée l'accélération d'une telle particule peut être calculée selon la formule suivante: a = g sin e (f/r), o a est l'accélération de la particule, g est l'accélération de la gravité ( 9 8 m/s 2), e est l'angle d'inclinaison du conduit i 2655958 2 verticalement à l'horizon, f est la force de friction, et m est la masse de la particule. La vélocité d'une telle particule peut être calculée selon la formule suivante: Vf = /( 2 as) o S est la longueur du conduit incliné. Il est aisé de remarquer que la vélocité des particules jetées dans les contenants d'entreprosage dépendra de la proximité du contenant d'entreposage au convoyeur vertical Or, la vélocité est dépendante de la longueur et de l'inclinaison du conduit. Il est bien connu, par ceux impliqués dans la manutention du grain, qu'une diminution dans la vitesse de manutention signifie une diminution de dommage au grain et à l'équipement De même, il est connu que la cause première de ces dommages se produit au moment de la collision grain-conteneur et grain-grain, alors que le grain est déchargé d'un conduit au réservoir ou dans le transporteur. Il est également bien connu que le dommage subi par les grains est proportionnel à la vélocité au moment o il est déchargé des conduits aux conteneurs Puisqu'un minot de céréales contenant des grains endommagés à une valeur réduite sur le marché, il y a longtemps que l'objectif des manutentionnaires de grain est de découvrir un moyen économique de réduire la vitesse de manutention du grain. Dans ce domaine, il existe des solutions qui rejoignent une des deux catégories suivantes: la première catégorie de solutions consiste à redessiner les installations en réduisant la hauteur du convoyeur vertical ou en éloignant les conteneurs du convoyeur vertical Selon l'une ou l'autre des configurations, peu de conteneurs peuvent utiliser le même convoyeur vertical Ce désavantage empêche cette catégorie de solution d'être pratique. la deuxième catégorie de solutions connue dans ce domaine n'est pas non plus économique Les appareils inclus dans cette catégorie cherchent à réduire la vélocité du grain en controlant son débit De précédents appareils de ce genre sont illustrés par WOOD, Brevet d'invention Numéro 4,159; 151, BEAVER AT AL, Brevet d'Invention numéro 4,342,383 Tous ces appareils sont coûteux à installer, à faire fonctionner et à entretenir. De plus, dans le but de réduire la vélocité de matière granuleuse, plusieurs constructeurs de moulins installent des amortisseurs à grain 46 tels qu'illustrés dans les figures 3 et 4 De tels appareils 46 sont fabriqués en bouchant l'extrémité d'une partie d'un conduit à un bout et en reliant l'autre extrémité 50 au conduit existant Une ouverture est alors pratiquée dans la pièce attenante en tant que port de sortie La matière granuleuse entrant dans l'appareil remplit d'abord l'espace de la partie bouchée de la pièce attenante Les particules suivantes rebondissent alors sur les matières granuleuses bloquées dans l'extrémité bouchée avant qu'elles soient déchargées par la sortie. Comme ces appareils sont assez peu coûteux, ils s'usent rapidement au point 52, et la matière granuleuse pénétrant l'appareil est endommagée alors qu'elle subit les collisions particule-particule avec les particules prises dans l'extrémité bouchée de l'appareil 46. Par conséquent, le premier et l'un des principaux objectifs de cette présente invention est d'apporter une méthode améliorée et un appareil pour réduire la vélocité de la matière granuleuse. Le second objectif de l'invention est d'apporter une méthode et un appareil pour contrôler la vélocité de la matière granuleuse dans de petites et grandes installations de manutention de grain. Le troisième objectif de cette invention est de fournir une méthode et un appareil pour réduire de façon économique la vélocité de la matière granuleuse. Le quatrième objectif de l'invention est de fournir une méthode et un appareil qui est facile à installer dans des installations de manutention de grain déjà existantes. Le cinquième objectif de l'invention est de fournir une méthode et un appareil pour réduire la vélocité de la matière granuleuse qui fonctionnera sans problème. Le sixième objectif de l'invention est de fournir une méthode et un appareil qui peut s'adapter à toutes sortes de conditions de manutention de grain. Le septième objectif de l'invention est de fournir un appareil facile à fabriquer. Le huitième objectif de l'invention est de fournir un appareil qui ne réduit pas de manière significative la vitesse à laquelle une telle matière peut être manipulée. Le neuvième objectif de l'invention est de fournir un appareil qui augmentera la vitesse à laquelle le grain peut être déchargé sans danger pour les installations, d'entreprosage du grain. Enfin, le dixième objectif de l'invention est de fournir un appareil qui réduira de manière significative les dommages causés à la matière granuleuse se déplaçant dans et hors des installations d'entreposage. RESUME DE L'INVENTION (page 6 de la traduction) La présente invention comprend une chambre ayant un port d'entrée adapté pour recevoir la matière granuleuse d'un conduit, et un port de sortie adapté pour décharger la matière La chambre consiste en une surface de support curviligne dont les extrémités opposées sont reliées aux ports d'entrée et de sortie La surface de support curviligne comprend une partie ascendante courbe entre les ports d'entrée et de sortie. Une matière granuleuse tombant à travers un conduit accélère généralement selon une trajectoire parallèle à la surface du conduit La matière granuleuse déchargée d'un conduit et dans le port d'entrée de la présente invention, subit une série de collisions latérale avec la surface de support curviligne Avec chaque collision latérale, l'énergie cinétique est transférée de de la matière à la surface du support La réduction en énergie cinétique peut être calculée selon la formule suivante lmm(v 2 l + v 11)km(v 2 2 + V 12) 4 m(V 213 + v nm(v 2 + vin) ou m est la masse de la particule, va est la composante perpendiculaire de la vélocité de la particule et V 1 ' est la composante parallèle de la vélocité de la particule. Antérieurement à la première collision latérale entre la particule et la surface curviligne, v 1 sera plus grande que zéro, et va sera égale à zéro A chaque collision successive van diminuera et Vin augmentera de sorte que la particule suivra une trajectoire généralement parallèle à la surface de support 2655958 5 curviligne Puisque l'énergie cinétique de la particule est réduite avec chaque collision latérale la somme de V 1 Xi + v Lx sera inférieure à la somme de VI + V L Donc, on peut dire que la présente invention réduit la vélocité de la matière granuleuse sans dommage en faisant subir aux particules une série de collisions latérales. De plus, puisque l'énergie cinétique des particules est réduite après chaque collision latérale, la surface curviligne peut être formée de sorte que le rayon de courbure décroît graduellement De cette façon, la vélocité de la matière granuleuse peut être réduite sans danger à l'intérieur d'un espace limité. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS FIGURE 1 Vue en perspective de la construction recommandée de l'invention. FIGURE 2 vue en perspective d'une petite installation de manutention de grain. FIGURE 3 vue partielle d'une élévation latérale en coupe d'un appareil préexistant monté au-dessus du contenant d'entreposage à grain. FIGURE 4 vue partielle latérale en coupe de l'appareil préexistant montré dans la figure 3 FIGURE 5 vue latérale montrant une paire de bagues 54 et 56 joignant l'appareil au conduit FIGURE 6 vue partielle de l'élévation latérale en coupe montrant la construction recommandée assemblée pour décharger la matière dans un contenant d'entreposage à grain FIGURE 7 vue partielle latérale en coupe montrant la matière granuleuse circulant à travers la construction de la figure 1. FIGURE 8 vue partielle de l'élévation frontale en coupe montrant la construction recommandée assemblée pour décharger la matière dans un contenant d'entreposage à grain. FIGURE 9 vue partielle de l'élévation frontale montrant la matière granuleuse se déchargeant du port de sortie de la construction figure 1. FIGURE 10 vue de l'élévation latérale montrant l'entrée de nettoyage de la construction figure 1. FIGURE 11 vue de l'élévation latérale de la construction figure 1. FIGURE 12 vue partielle de l'élévation latérale en coupe de la construction figure 1 montrant la chambre de freinage et la surface de support curviligne. FIGURE 13 vue partielle de l'élévation latérale en coupe de la construction figure 1 montrant la diminution graduelle du rayon de courbure de la surface de support curviligne. FIGURE 14 vue en perspective du grand volume de la construction de l'appareil chargeant un wagon de chemin de fer dans une installation de manutention de grain à grande échelle. FIGURE 15 vue en perspective d'un grand volume de la construction de l'appareil figure 14. FIGURE 16 vue partielle de l'élévation latérale en coupe du grand volume de la construction figure 14. FIGURE 17 vue partielle de l'élévation latérale en coupe du grand volume de la construction figure 14. FIGURE 18 vue de l'élévation frontale du grand volume de la construction figure 14. FIGURE 19 vue de l'élévation latérale d'une construction en spirale de l'invention. FIGURE 20 vue en perspective frontale de la construction en spirale de la figure 19. FIGURE 21 vue partielle de l'élévation latérale en coupe de la figure 19 de la construction montrant la diminution graduelle dans le rayon de courbure dans la surface de support curviligne en spirale, et FIGURE 22 graphique de longueur et d'inclinaison du conduit contre la vélocité du déchargement des particules. DESCRIPTION DE LA CONSTRUCTION RECOMMANDEE Il est bien connu dans le domaine qu'il est grandement probable que le grain sera endommagé s'il frappe une surface largement perpendiculaire à sa trajectoire, à une vélocité plus grande que 8 mètres par seconde (m/s) La figure 22 représente graphiquement les configurations d'un conduit qui peut vraisemblablement produire une vélocité de déchargement de grain excédant 8 m/s. L'appareil de réduction de vélocité de matière granuleuse 10 peut être installé sur les configurations du conduit qui occasionnent des vélocités dommageables pour le grain. L'appareil ( 10), Figs 1, 8, 9 comprend une chambre de freinage 12 ayant un port d'entrée 14 pour recevoir la matière granuleuse 60 d'un conduit 42 et un ou plusieurs ports de sorties 16 et 18 pour décharger continuellement la matière granuleuse ( 46) circulant à travers la chambre ( 12) Fig 10 et 11 montre que la surface transversale de la sortie ( 16 et 18) est plus grande que la surface transversale de l'entrée ( 14) La chambre ( 12) a une surface de support curviligne ( 20) comprise entre les murs ( 28 et ). Tel que montré dans la Fig 13, le rayon de courbure ( 26) de la surface de support curviligne ( 20) décroît progressivement entre le port d'entrée ( 14) et les ports de sortie ( 16 et 18) de façon à former une spirale formant les surfaces supérieures et inférieures ( 22 et 24) de la chambre de freinage ( 12). La Figure 2 montre une petite installation de manutention de grain telle que trouvée sur les fermes et les élévateurs à grain Après la récolte, le grain peut être apporté par camions ( 34) o le grain est vidé dans une fosse à grain ( 36) à un distributeur ( 40) via un convoyeur vertical ( 38) Le grain est alors dirigé par le distributeur ( 40) vers l'un parmi plusieurs des conduits ( 42) o il tombe à travers un conduit et dans un contenant d'entreposage ( 44). Afin de réduire la vélocité du grain, l'appareil ( 10) peut être installé à l'extrémité inférieure du conduit ( 42) Le port d'entrée ( 14) s'adapte au conduit par un ensemble de bagues ( 54 et 56) figure 5, une soudure ou semblable Afin que le grain étant déchargé des ports de sortie ( 16 et 18) de l'appareil ( 10), ne soit pas exposé aux éléments de température, il peut être installé à l'intérieur d'un contenant d'entreposage ( 44), ou placé dans un abri ( 62) attaché ( 48) au-dessus d'un contenant d'entreposage ( 44) tel que montré dans les figures 6 et 8. Les Figures 1, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 13 montrent une construction recommandée de l'appareil ( 10) La figure 13 montre la diminution progressive du rayon de courbure ( 26) de la surface de support curviligne ( 20) La vitesse à laquelle le degré de courbure ( 26) décroît peut être controlée au moment de sa fabrication pour toutes sortes de conditions de manutention du grain. Les Figures 1 et 10 montrent le mur latéral ( 30) ayant un port d'accès ou ouverture ( 32) construit au travers pour nettoyer les bouchons dans la chambre de freinage ( 12) Cette ouverture ( 32) faite dans cette chambre ( 12) possède un couvercle amovible fixé sur le dessus. La Figure 9 montre de la matière granuleuse étant déchargée des ports de sortie ( 16 et 18), et la figure 7 montre la trajectoire générale de la matière granuleuse ( 60) à travers la construction recommandée de l'appareil ( 10). Les Figures 14 à 18 montrent une autre construction de l'appareil utilisé dans des installations commerciales de manutention du grain ( 44) La figure 14 montre l'appareil ( 64) en marche chargeant des wagons de chemin de fer à travers une série d'ouvertures ( 66) Le grain est transporté des conteneurs d'entreposage ( 44), à travers un conduit de déchargement ( 42), dans le port d'entrée ( 58), à travers la jonction ( 68), et sur les surfaces de support curvilignes ( 72) de la construction à grand volume ( 64). Les Figures 16 et 17 montrent la trajectoire de la matière granuleuse ( 60), tel du grain, à travers l'appareil ( 64) La matière granuleuse ( 60) est déviée par une série de surfaces de support curvilignes ( 72) de façon à réduire la vélocité de la matière granuleuse avant qu'elle soit déchargée par le port de sortie ( 70) L'extrémité qui est en avant de la seconde surface, est généralement verticale pour décharger vers le bas ladite matière granuleuse Les figures 16 et 18 montrent le grand volume de la construction ( 64) dans différentes perspectives. Une autre construction recommandée ( 76) est montrée par les figures 19, 20 et 21 L'appareil ( 76), comprend une chambre de freinage comprenant une surface de support tubulaire hélicoïdale jointe entre un port d'entrée ( 74) et un port de sortie ( 80) La matière granuleuse entrant par le port d'entrée ( 74) est déversée verticalement vers le bas par le port de sortie ( 80) après avoir été ralentie et contrebalancée latéralement à l'intérieur de la surface de support tubulaire hélicoïdale de la chambre de freinage en spirale universelle ( 78) De cette façon, la vélocité d'un très grand flux de matière granuleuse peut être réduite sans boucher l'appareil ( 76). Alors que les matériaux avec lesquels l'appareil est fabriqué ne sont pas cruciaux pour l'invention, une construction recommandée sera fabriquée avec de l'acier Cette surface de support curviligne ( 22, 24) en acier est polie pour réduire la friction De la même façon, les dimensions de l'appareil peuvent varier de façon à se conformer à n'importe quelles configurations d'installations d'entreposage à grain. Figs 12, 13, 16, et 17 montrent une méthode d'amortissement du flux de matière granuleuse tombant d'un conduit incliné vers le bas ( 42) Cette méthode constitue en fournissant une chambre de freinage ( 12) ayant une entrée ( 14), une sortie ( 16, 18) et une surface de support curviligne ayant une partie courbe ascendante ( 36) et en dirigeant ledit flux de matière granuleuse dans ladite entrée ( 14) et au-dessus de ladite partie courbe ascendante de façon à ce que la vélociété de ladite matière granuleuse soit réduite et en déchargeant ladite matière granuleuse de ladite sortie ( 16,18) En plus, cette méthode constitue en la diminution progressive du rayon de courbure ( 26) de la surface de support curviligne ( 22, 24), donc en augmentant la vitesse à laquelle la matière granuleuse ralentit alors qu'elle passe sur la surface de support curviligne En plus, cette méthode constitue en dirigeant ledit flux de matière granuleuse sur plusieurs surfaces de support curvilignes ( 70 a, 70 b), donc réduisant la vélocité dudit flux de matière granuleuse. Fig 19, 20 montrent une méthode d'amortissement du flux de matière granuleuse tombant d'un conduit incliné vers le bas Cette méthode constitue en fournissant une chambre de freinage de matière en mouvement possédant une entrée ( 74), une sortie ( 80) et une surface de support en spirale ( 78) ayant une partie courbe ascendante et en dirigeant ledit flux de matière granuleuse dans ladite entrée ( 74) et vers le haut sur ladite partie courbe ascendante de sorte que la vélocité de ladite matière granuleuse est réduite, et en déchargeant ladite matière granuleuse par la sortie ( 80) En plus, cette méthode constitue en la diminution progressive du rayon de courbure de la surface de support en spirale (Fig 21), donc en augmentant la vitesse à laquelle la matière granuleuse ralentit alors qu'elle passe sur la surface de support tubulaire en spirale. Alors que l'invention a été décrite en relation avec des constructions recommandées, il est évident que plusieurs additions, modifications et substitutions peuvent être apportées à l'intérieur des immenses possibilitées voulues des réclamations ci- jointes. Donc, il a été démontré et décrit une méthode et un appareil pour réduire la vélocité d'un flux de matière granuleuse qui atteint au moins tous les objectifs fixés. _ A A _ REVENDICATIONS 1 Un appareil pour réduire la vélocité d'un flux de substance tombant dans un conduit incliné vers le bas, comprenant, une chambre de freinage ( 12) de substance en mouvement ayant: un port d'entrée ( 14) adapté pour recevoir un flux de matière d'un conduit ( 42), et un port de sortie ( 16, 18) adapté pour décharger un flux de matière, une surface de support curviligne ( 22, 24) ayant les extrémités opposées reliées auxdits ports, ladite surface de support curviligne incluant une partie courbe ascendante entre ledit port d'entrée et ledit port de sortie ( 26), par laquelle la vélocité du flux de ladite matière en mouvement est réduite avant son déchargement afin de prévenir tout dommage à ladite matière en mouvement. 2 L'appareil selon la revendication 1 dans lequel le rayon de courbure de ladite surface de support curviligne décroît progressivement entre lesdites entrée et sortie (Fig 13, 26). 3 L'appareil selon la revendication 1 dans lequel la surface transversale de la sortie ( 16 et 18) est plus grande que la surface transversale de l'entrée ( 14). 4 L'appareil selon la revendication 1 dans lequel ladite surface de support curviligne ( 22, 24) est polie pour réduire la friction. L'appareil selon la revendication 1 dans lequel ladite chambre comporte une ouverture ( 32) pour nettoyer les bouchons qui peuvent se produire à l'intérieur de la chambre ( 12) formée par ladite surface de support curviligne ( 22, 24). 6 L'appareil selon la revendication 5 dans lequel ladite ouverture faite dans ladite chambre ( 12) possède un couvercle amovible fixé sur le dessus. 7 L'appareil selon la revendication 1 dans lequel il y a plusieurs desdits ports de sortie ( 16, 18). 8 L'appareil (Fig 16 et 17) selon la revendication 1 dans lequel ladite suface de support curviligne comprend une première et une deuxième surface. ladite première surface comprenant une surface curviligne ascendante vers le haut par laquelle la matière granuleuse reçue par le port d'entrée ( 68) est dirigée vers le haut, ladite seconde surface étant contrebalancée par en arrière par la partie supérieure de ladite première surface et courbant vers le haut, vers l'avant, et vers le bas pour diriger la matière granuleuse vers le haut, vers l'avant et vers le bas dans une trajectoire courbe pour le déchargement de ladite seconde surface, et moyen pour supporter ( 68, 70) lesdites première et deuxième surfaces. 9 L'appareil ( 64) Figs 16, 17 de la revendication 8 dans lequel l'extrémité qui est en avant de la seconde surface est généralement verticale pour décharger vers le bas ladite matière granuleuse. L'appareil Figs 19, 20, 21 de la revendication 1 dans lequel ledit port de sortie ( 80) fait face vers le bas la surface de support curviligne comprend une spirale universelle ( 78) dans laquelle la matière granuleuse traversant ladite spirale ( 78) est contrebalancée latéralement Fig 20 pour le déchargement dudit port de sortie faisant face vers le bas. 11 Une méthode d'amortissement Figs 12, 13, 16, 17 d'un flux de matière granuleuse tombant d'un conduit incliné vers le bas ( 42), ladite méthode constitue en: fournissant une chambre de freinage ( 12) ayant une entrée ( 14), une sortie ( 16, 18) et une surface de support curviligne ayant une partie courbe ascendante ( 36). dirigeant ledit flux de matière granuleuse dans ladite entrée ( 14) et audessus de ladite partie courbe ascendante de façon à ce que la vélocité de ladite matière granuleuse soit réduite et déchargeant ladite matière granuleuse de ladite sortie ( 16, 18). 12 La méthode de la revendication 11 constitue de plus en la diminution progressive du rayon de courbure ( 26) de la surface de support curviligne ( 22, 24), de là l'augmentation de la vitesse à laquelle la matière granuleuse ralentit alors qu'elle passe sur la surface de support curviligne. 13 La méthode de la revendication 11 constitue de plus en la direction dudit flux de matière granuleuse sur plusieurs s 2655958 surfaces de support curvilignes ( 70 a, 70 b), donc réduisant la vélocité dudit flux de matière granuleuse. 14 Une méthode d'amortissement Fig 19, 20 du flux de matière granuleuse tombant d'un conduit incliné vers le bas, ladite méthode consitue en: fournissant une chambre de freinage de matière en mouvement possédant une entrée ( 74), une sortie ( 80) et une surface de support en spirale ( 78) ayant une partie courbe ascendante, dirigeant ledit flux de matière granuleuse dans ladite entrée ( 74) et vers le haut sur ladite partie courbe ascendante de sorte que la vélocité de ladite matière granuleuse est réduite, et déchargeant ladite matière granuleuse par la sortie ( 80). La méthode de la revendication 14 constitue de plus en la diminution progressive du rayon de courbure de la surface de support en spirale Fig 21, donc en augmentant la vitesse à laquelle la matière granuleuse ralentit alors qu'elle passe sur la surface de support tubulaire en spirale. fpl 7 01 91