Brevet FR2692871A1 — publié le 19931231

Appareil de reprise du talus résiduel de matériaux pulvérulents, pour silo à fond plat à vidange gravitaire L'invention concerne l'extraction des talus résiduels des silo à vidange gravitaire. Ces silos sont généralement en forme de dôme hémisphérique autoportant de grandes dimensions (typiquement 24 à 50 m de diamètre), ou parfois encore de forme cylindrique ou rectangulaire. Ils sont pourvus d'un fond plat comportant des ouïes d'évacuation par gravité du produit stocké. lls sont notamment destinés à stocker des produits pulvérulents tels que du sucre, de la chaux, des cendres volantes, etc. Toutefois, après la vidange gravitaire, purement passive, et selon la nature du matériau stocké, il peut subsister au fond du silo jusqu'à un tiers du produit. ll est donc nécessaire de prévoir une extraction forcée complémentaire pour évacuer cette quantité résiduelle de matériau. L'un des moyens utilisés pour opérer cette extraction forcée consiste, essentiellement, en une vis d'Archimède s'étendant sur tout un rayon du silo et venant attaquer le talus résiduel et ramener, par sa rotation, le matériau vers le centre où il sera évacué par une trémie. Pour permettre ce transfert du matériau, la vis d'Archimède est placée à l'intérieur d'un auget en forme de U couché ouvert vers l'avant, c'est-à-dire tournant son ouverture en direction du talus. Une double motorisation assure, d'une part, la rotation de la vis d'Archimède sur son axe et donc le transfert du matériau vers l'extrémité de la vis jusqu'à la trémie centrale et, d'autre part, l'avance de la vis perpendiculairement à son axe (balayage circulaire) au fur et à mesure de l'attaque du talus résiduel, afin que cette vis reste en permanence au contact du matériau à extraire. Certains des produits, tout particulièrement le sucre, sont cependant susceptibles d'une prise en masse entraînant une formation de blocs ; le talus pourra donc être beaucoup plus abrupt que l'angle de talus naturel, idéal, du matériau dans sa condition parfaitement pulvérulente (de l'ordre de 30 ) et va en fait présenter face à la vis un profil analogue à celui d'une falaise, entraînant des éboulements brutaux du matériau au fur et à mesure de l'attaque par la vis, qui vient saper le pied de cette falaise (pour permettre une extraction complète du matériau, la vis est en effet disposée au ras du plancher du silo). Ces éboulements peuvent être si importants que, dans certains cas, le produit passe au-dessus de l'appareil d'extraction, de sorte qu'il est nécessaire de prévoir un autre système d'extraction avec une seconde vis et un auget tourné vers l'arrière et d'inverser le sens de balayage pour permettre la reprise du matériau ainsi éboulé. Un tel système à double vis (vis principale plus vis auxiliaire de rétro-extraction) est plus complexe, plus coûteux et n'est pas pour autant sûr à 100%. En effet, si le tas de matériau éboulé est trop important, la vis, noyée, ne peut redémarrer, ce qui impose une intervention manuelle. L'un des buts de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un appareil de reprise de talus résiduel pour silo à fond plat permettant d'extraire la totalité du matériau sans balayage arrière et sans qu'il soit nécessaire de prévoir une vis auxiliaire. Cet appareil comporte, de manière en elle-même connue : une structure porteuse, mobile au-dessus du fond du silo de manière à balayer la surface de celui-ci ; une vis d'Archimède formant vis d'extraction, s'étendant horizontalement le long de cette structure contre le bord du talus résiduel ; un auget collecteur, solidaire de la structure porteuse, s'étendant horizontalement autour de la vis d'extraction dans une région située à l'opposé du talus, et tournant sa concavité en direction du talus ; des moyens d'entraînement de la vis d'extraction en rotation sur elle-même, pour assurer le transfert radial du matériau du talus le long de l'auget collecteur jusqu'à l'une des extrémités de la vis d'extraction, où ce matériau sera évacué ; et des moyens d'entraînement de la structure porteuse, pour faire progresser celle-ci en direction du talus au fur et à mesure de la reprise de ce dernier et maintenir ainsi la vis d'extraction au contact du talus. Selon l'invention, il est caractérisé en ce que l'on prévoit des mo yens de défalaisage, s'étendant au-dessus et en avant de la vis d'extraction par rapport au talus, apte à effriter le matériau du talus pris en masse dans cette zone avant sa reprise par la vis d'extraction et maintenir ainsi un angle de pied de talus sensiblement constant dans la zone d'attaque de la vis d'extraction. En d'autres termes, les moyens de défalaisage viennent effriter le sucre (ou autre matériau ayant des propriétés mécaniques semblables) qui prend alors son angle de talus habituel (300 environ) et alimente la vis d'Archimède assurant l'extraction, cette dernière opération étant, au surplus, réalisée avec une parfaite régularité. Très avantageusement, les moyens de défalaisage comprennent un rotor mené, s'étendant parallèlement à la vis d'extraction. D'autres moyens sont cependant envisageables, notamment des moyens à percussion par exemple. De préférence, il est en outre prévu des moyens déflecteurs s'étendant essentiellement verticalement dans la région située à l'opposé du talus, de manière à empêcher le glissement de celui-ci en arrière du rotor et de l'auget collecteur. Ces moyens déflecteurs sont de préférence montés basculants, autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal de la structure porteuse, dans le sens des moyens de défalaisage, avec venue en butée dans l'autre sens. Le rotor de défalaisage peut être entraîné par les moyens d'entraînement de la vis d'extraction. 1l peut notamment comprendre une vis à filet détaché, ou encore une vis à dents ou à picots. De préférence, les moyens de défalaisage sont montés sur un équipage mobile oscillant (présentant un degré de liberté en rotation autour d'un axe longitudinal de la structure porteuse) et/ou télescopique (présentant un degré de liberté en translation rectiligne perpendiculairement à l'axe longitudinal de la structure porteuse). Dans un mode de réalisation avantageux, l'appareil comporte une pluralité de modules semblables distincts placés bout à bout et comportant chacun des moyens propres d'entraînement de la vis d'extraction, des moyens de défalaisage et de la structure porteuse De préférence, chaque module est alors décalé en direction tangentielle par rapport au module voisin, le décalage étant tel qu'un mo dule extérieur soit décalé vers l'avant par rapport à un module intérieur. 0 On va maintenant décrire, à titre purement illustratif, un exemple de réalisation de l'invention, illustré sur les figures annexées. La figure 1 est une vue en plan de l'un des modules de l'appareil de l'invention, montrant les différents éléments qui le composent sous forme partiellement arrachée. La figure 2 est une vue d'ensemble montrant la manière dont sont configurés et associés les différents modules constituant l'appareil de l'invention. La figure 3 est une vue en élévation, en coupe, montrant la disposition des différents éléments permettant d'assurer le défalaisage et l'extraction du matériau. 0 Sur les figures, la référence 1 désigne le fond du silo, qui est un fond plat pourvu de place en place d'ouïes de vidange gravitaire, non représentées. Une fois la vidange gravitaire achevée, il subsiste un talus 2 de matériau, qui peut prendre une forme relativement abrupte, comme on peut le voir notamment sur la figure 3, en raison de la tendance de certains matériaux tels que le sucre à s'agglomérer et à former des blocs. L'appareil de l'invention comporte une série de modules 3, 3', 3",... mis sensiblement bout-à-bout le long d'un rayon du silo, de manière à réaliser une extraction forcée du matériau du talus et à ramener ce matériau vers le centre 4 jusqu'à une trémie d'évacua tion5. La structure modulaire, bien que non indispensable, est cependant particulièrement avantageuse car elle permet de réaliser des appareils pour divers diamètres de silo par simple assemblage de modules, ces derniers étant en outre, compte tenu de leur faible di mension unitaire, aisés à transporter et à mettre en place. Enfin, chaque module ayant sa propre vis d'extraction, on évite de recourir à une vis de grande longueur, avec les divers risques de torsion excessive qui pourraient en résulter. De préférence, les différents éléments sont disposés les uns par rapport aux autres non pas exactement en alignement, mais avec un léger décalage, l'élément ou module le plus extérieur étant placé en avant (dans le sens du balayage) par rapport à l'élément adjacent, comme cela est illustré figure 2. En effet, dans les silos à vidange gravitaire, le tas de matériau résiduel est plus haut à la périphérie qu'au centre : avec une telle disposition à éléments décalés, la partie périphérique du talus, plus haute, sera attaquée en premier et le matériau extrait viendra alimenter la vis adjacente située plus à l'intérieur, et ainsi de suite de proche en proche, comme cela est illustré par les flèches radiales de la figure 2, chaque élément alimentant son voisin vers l'intérieur. Plus précisément, chacun des éléments ou modules 3 comporte une vis d'Archimède 6 formant vis d'extraction, montée sur une structure porteuse 7 mobile en balayage circulaire et disposée à l'intérieur d'un auget 8 (voir notamment figure 3). Cet auget a une forme générale de U tournant sa concavité en direction du talus 2 ; il a de préférence autour de la vis de reprise 6 une forme enveloppante afin de permettre une rotation de cette vis même si l'appareil venait à se trouver, pour une raison ou pour une autre, recouvert de produit (par exemple en début de reprise, juste après la fin de la vidange gravitaire), ceci afin de permettre en toutes circonstances un transfert du matériau le long de cet auget et éviter absolument toute intervention manuelle. Pour éviter toute flexion excessive, la vis de reprise peut être éventuellement pourvue d'un ou plusieurs paliers intermédiaires 9 portés par des bras 10 solidaires de la structure 7. À son extrémité (figure 1) la vis est entraînée par une motorisation 11 répondant aux normes de sécurité exigées, telle qu'une motorisation antidéflagrante à entraînement hydraulique ou électrique en sécurité intrinsèque. On notera que chacun des éléments 3, 3', ... est pouivu de sa propre vis de reprise 6, 6', ... et que, du fait du décalage des éléments adjacents, la motorisation en bout de la vis de reprise peut être aisément disposée sur une partie dégagée de l'appareil. En outre, cette motorisation joue un rôle de contrepoids le long de la structure, améliorant ainsi le comportement mécanique de celle-ci en situation de fonctionnement. Le balayage circulaire de l'appareil est assuré par un pignon 12 entraîné par une motorisation 13 et venant engrener sur une cré- maillère en caniveau 14 formée sur le fond du silo. Avantageusement, ici encore, chaque élément comporte sa propre motorisation de balayage (une pluralité de crémaillères 14, 14', 14",... étant alors prévue), ce qui permet de répartir les efforts le long de la structure, d'assurer un meilleur guidage et de limiter les efforts ponctuels, notamment si l'on emploie des moteurs-couple à couple plafonné. Éventuellement, des roulettes supports intermédiaires 15 (figure 3), peuvent être prévues pour éviter une flèche trop importante de la structure. La structure porteuse 7 est terminée à ses deux extrémités par des plaques de liaison et d'assemblage 16 permettant, d'une part, d'assurer la rigidification de l'ensemble, le support des motorisations, des paliers d'arbres, etc. et, d'autre part, de permettre l'assemblage à la plaque homologue 16' de l'élément suivant. La structure jusqu'à présent décrite fonctionne parfaitement lorsqu'il s'agit d'évacuer un matériau présentant un profil de talus d'angle constant tel que le profil illustré en trait mixte en 17, figure3. Cependant, comme on l'a expliqué plus haut, le profil réel 18 peut présenter une forme beaucoup plus abrupte avec une falaise de matériau susceptible de s'ébouler sur la vis d'extraction qui vient en saper la base. Pour remédier à cet inconvénient, et de façon caractéristique de l'invention, on prévoit des moyens de défalaisage 19, c'est-à-dire des moyens propres à effriter le matériau du talus abrupt 18 et à permettre une extraction régulière par la vis de reprise 6. Ces moyens de défalaisage 19 comprennent essentiellement un rotor 20 portant un ou plusieurs filets 21 à pas très long et dentelés (dents ou picots) ou à filets détachés. Ce rotor 20 tourne autour d'un axe parallèle à celui de la vis de reprise 6 et il est porté par des bras 22 de manière à s'étendre au-dessus de cette vis de reprise 6 et en avant de celle-ci. Le rotor 20 est entraîné de manière à forcer l'effritement du matériau; cet entraînement peut être soit autonome soit, comme illustré, dépendre de l'entraînement de la vis 6, par exemple au moyen d'une chaîne ou courroie 23. On prévoit en outre, en arrière du rotor 20 et sur toute sa longueur, une lame 24 permettant d'arrêter le matériau en cas de glissement vertical du talus, et d'éviter ainsi que celui-ci ne chute derrière l'auget 8. Un arc-boutant 25 permet au treillis de la structure 7 de reprendre les efforts exercés sur cette lame en cas de glissement brusque. En tout état de cause, le treillis est assez peu sollicité par les charges du produit stocké car, du fait de sa forme tubuIaire, il offre peu de prise au produit. Le matériau effrité par le rotor 20 est évacué vers la vis 6 et repris par celle-ci pour permettre son extraction finale. On notera que l'intervalle 26 est dimensionné en fonction de la capacité d'extraction de la vis de reprise afin d'éviter de saturer celle-ci. Dans une variante avantageuse, l'axe du rotor 20 n'est pas solidaire de la structure 7, mais il est monté sur un équipage mobile télescopique (procurant un degré de liberté en translation perpendiculairement à son axe, comme illustré par la flèche A) et/ou oscillant (présentant un degré de liberté en rotation autour d'un axe longitudinal de la structure porteuse, comme illustré par la flèche B). Cette possibilité supplémentaire de déplacement du rotor permet à celuici, en cas de talus très abrupt, de grimper sur ce dernier afin d'effriter le matériau au sommet de la falaise, la vis de reprise restant, bien entendu, toujours à la même position par rapport à la structure porteuse 7. De cette manière, on améliore encore l'effica- cité du défalaisage. Par ailleurs, la lame 24 est avantageusement montée oscillante, par exemple autour du point 27, de manière à pouvoir basculer librement dans le sens indiqué par la flèche 29 ; dans l'autre sens, en revanche, le déplacement de la lame est empêché par la butée 29. Cette configuration est utile lors du démarrage du dispositif: en effet, au moment de ce démarrage, l'ensemble du dispositif est recouvert de matériau, mais il est arrêté au droit d'une ouïe d'évacuation secondaire, donc au droit d'une vallée formée dans la masse du matériau, avec un talus en avant (vers lequel le dispositif va progresser) et un talus en arrière. Si l'on empêche alors le matériau du talus arrière du dispositif de s'écouler librement vers l'ouïe d'évacuation, le dispositif reste enfoui et ne peut commencer sa progression. Le basculement de la lame 24 dans le sens illustré par la flèche 28 permet précisément de pallier cet inconvénient en laissant libre le passage depuis l'arrière du dispositif vers la vis de reprise 6. REVENDICATIONS 1. Un appareil de reprise de talus résiduel pour silo à fond plat à vidange gravitaire, cet appareil comprenant: - une structure porteuse (7), mobile au-dessus du fond du silo (1) de manière à balayer la surface de celui-ci, - une vis d'Archimède formant vis d'extraction (6), s'étendant horizontalement le long de cette structure contre le bord du talus résiduel (2), - un auget collecteur (8), solidaire de la structure porteuse, s'é tendant horizontalement autour de la vis d'extraction dans une région située à l'opposé du talus, et tournant sa concavité en direction du talus, - des moyens (11) d'entraînement de la vis d'extraction en rota tion sur elle-même, pour assurer le transfert radial du maté riau du talus le long de l'auget collecteur jusqu'à l'une des extrémités de la vis d'extraction, où ce matériau sera évacué, et - des moyens (12, 13) d'entraînement de la structure porteuse, pour faire progresser celle-ci en direction du talus au fur et à mesure de la reprise de ce dernier et maintenir ainsi la vis d'extraction au contact du talus, appareil caractérisé par: - des moyens de défalaisage (19), s'étendant au-dessus et en avant de la vis d'extraction par rapport au talus, apte à effri ter le matériau (18) du talus pris en masse dans cette zone avant sa reprise par la vis d'extraction et maintenir ainsi un angle de pied de talus sensiblement constant dans la zone d'attaque de la vis d'extraction. 2. L'appareil de la revendication 1, dans lequel les moyens de défalaisage comprennent un rotor mené (20), s'étendant parallèlement à la vis d'extraction. 3. L'appareil de la revendication 1, dans lequel les moyens de dé falaisage comprennent en outre des moyens déflecteurs (24) s'éten dant essentiellement verticalement dans la région située à l'opposé du talus, de manière à empêcher le glissement de celui-ci en arrière de l'auget collecteur. 4. L'appareil de la revendication 3, dans lequel les moyens déflec teurs sont montés basculants, autour d'un axe parallèle à l'axe lon gitudinal de la structure porteuse, dans le sens des moyens de défa laisage, avec venue en butée dans l'autre sens. 5. L'appareil de la revendication 2, dans lequel le rotor de défa laisage est entraîné par les moyens d'entraînement de la vis d'ex traction. 6. L'appareil de la revendication 2, dans lequel le rotor de défa laisage comprend une vis à filet détaché. 7. L'appareil de la revendication 2, dans lequel le rotor de défa laisage comprend une vis à dents (21! ou à picots. 8. L'appareil de la revendication 1, dans lequel les moyens de défalaisage sont montés sur un équipage mobile oscillant, présen tant un degré de liberté en rotation (B) autour d'un axe longitudinal de la structure porteuse. 9. L'appareil de la revendication 1, dans lequel les moyens de défalaisage sont montés sur un équipage mobile télescopique, pré sentant un degré de liberté en translation rectiligne (A) perpendicu lairement à l'axe longitudinal de la structure porteuse. 10. L'appareil de la revendication 1, dans lequel l'appareil com porte une pluralité de modules semblables distincts (3, 3', 3") placés bout à bout et comportant chacun des moyens propres d'entraîne ment de la vis d'extraction, des moyens de défalaisage et de la struc turne porteuse. 11. L'appareil de la revendication 10, dans lequel chaque module est décalé en direction tangentielle par rapport au module voisin, le décalage étant tel qu'un module extérieur soit décalé vers l'avant par rapport à un module intérieur.