Brevet FR2747113A1 — publié le 19971010

AIRE DE STOCKAGE D'UN PRODUIT EN VRAC,ETNOTAMMENT CALE DE NAVIRE, EOUIPEE D'UN CONE OU TRONC DE CONE DE VIDANGE La présente invention concerne l'extraction d'un produit en vrac d'une manière générale disposé sur une aire de stockage, et plus particulièrement contenu à l'intérieur d'une enceinte de stockage. Il s'agira par exemple d'un produit granulaire tel que du sucre en vrac, du clinker, du sable,..., ou encore de matières pulvérulentes telles que des cendres volantes. L'invention a plus particulièrement pour objet une aire de stockage, qui peut être fixe du type silo, ou encore mobile pour le transport du produit en vrac, du type cale de navire, et qui équipée de moyens de vidange spécifiques pour l'évacuation du produit en vrac contenu dans l'enceinte. Il est connu à ce jour de nombreux dispositifs permettant d'extraire un produit en vrac stocké à l'intérieur d'un silo. Un type particulier de dispositif d'extraction, décrit notamment dans les demandes de brevets français FR 2 303 141 et FR 2 156 504, consiste en une ou plusieurs chaînes ou vis sans fin qui sont montées dans le fond du silo constituant une aire de stockage, et qui sont entraînées en rotation selon un axe vertical de préférence centré par rapport au silo. Dans le fond du silo sont en outre prévues au moins une ouverture centrale permettant l'évacuation par gravité du produit en vrac, et éventuellement plusieurs ouvertures secondaires. La fonction des vis ou chaînes sans fin est d'acheminer le produit en vrac jusqu'à l'ouverture centrale et s'il y a lieu jusqu'aux ouvertures secondaires, au niveau desquelles le produit en vrac s'évacue par gravité. La mise en rotation des vis ou chaînes sans fin selon l'axe central vertical, permet d'effectuer un balayage de toute la surface du fond du silo. On a déjà proposé d'utiliser en combinaison avec les vis ou chaînes sans fin d'extraction une vis centrale verticale à inclinaison réglable, montée au-dessus de l'ouverture d'évacuation centrale. Ce type de dispositif est par exemple décrit dans les demandes de brevets européens EP 471 136 et EP 592 276. Avec les dispositifs d'extraction précités, les débits d'extraction atteignent au maximum 200 à 300 tonnes/heure. De plus, ces dispositifs d'extraction présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir être adaptés à la vidange d'aires de stockage du type cale de navire, pour lesquelles il n'est pas possible d'extraire le produit en vrac par gravité. Dans ce dernier type d'aire de stockage, on est obligé de réaliser l'extraction forcée du produit en le faisant remonter par tout moyen approprié jusqu'à l'extérieur de la cale. Le but de la présente invention est de proposer une aire de stockage équipée de moyens de vidange, qui d'une part peuvent être adaptés aussi bien pour réaliser une extraction par gravité qu'une extraction forcée, et qui d'autre part lorsqu'ils sont prévus pour extraire un produit en vrac par gravité, permettent d'obtenir un débit d'extraction nettement plus élevé que les débits obtenus jusqu'à ce jour. De manière connue l'aire de stockage de l'invention comprend au moins un dispositif d'extraction , du type vis ou chaîne sans fin, positionné au niveau de la surface de l'aire de stockage. De manière caractéristique selon l'invention, la surface de l'aire de stockage est équipée d'une cône ou tronc de cône de vidange, dont la base est ouverte et orientée vers le haut ; chaque dispositif d'extraction est monté sur la périphérie et au-dessous du niveau de la base d'ouverture du cône ou tronc de cône de vidange. S'agissant d'une aire de stockage fermée à extraction forcée du type cale de navire, le ou les dispositifs d'extraction du type vis ou chaîne sans fin ont nécessairement pour fonction d'acheminer le produit en vrac jusqu'à l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange, et l'aire de stockage est en outre équipée de moyens de vidange spécifiques, qui ont pour fonction de remonter le produit en vrac contenu à l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange jusqu'à l'extérieur de l'aire de stockage. S'agissant d'une aire de stockage de type silo, pour laquelle le produit en vrac est extrait par gravité, le fond du cône ou tronc de cône de vidange est obturé par un système de fermeture à ouverture et fermeture commandées, du type vanne. Pour évacuer le produit en vrac contenu dans l'enceinte, on commande l'ouverture du cône ou tronc de cône de vidange, ce qui permet dans une première phase d'évacuer rapidement toute la masse du produit en vrac située à l'aplomb du cône ou tronc de cône de vidange. Dans une seconde phase, on poursuit l'extraction du produit en vrac restant en mettant en action les dispositifs d'extraction du type vis ou chaîne sans fin. Etant donné que selon une caractéristique essentielle de l'invention chaque dispositif d'extraction est monté sur la périphérie, et au-dessous du niveau de la base d'ouverte, du cône ou tronc de cône de vidange, le ou les dispositifs d'extraction ne viennent pas faire obstacle à l'évacuation par gravité du produit, et ce contrairement à ce que l'on peut observer avec les dispositifs d'extraction connus à ce jour, et notamment ceux décrits dans les demandes de brevets français FR 2 303 141 et FR 2 156 504 et les deux demandes de brevets européens EP 471 136 et EP 592 276. Le débit d'extraction se trouve donc augmenté comparativement aux dispositifs connus. Dans le cadre de l'invention, les dispositifs d'extraction du type vis ou chaîne sans fin peuvent avoir pour fonction d'acheminer le produit en vrac restant jusqu'à l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange et/ou avoir pour fonction d'acheminer le produit en vrac restant jusqu'à des ouvertures secondaires prévues dans l'aire de stockage. Selon une variante préférée de réalisation de l'invention, quel que soit le type d'aire de stockage, le cône ou tronc de cône de vidange est constitué par la cavité ouverte d'une tourelle, laquelle tourelle abrite le mécanisme moteur de chaque dispositif d'extraction. Cette tourelle permet donc avantageusement de protéger les mécanismes moteurs des dispositifs d'extraction en les isolant de la masse de produit en vrac. Avantageusement, cette tourelle est équipée de moyens pour sa mise en rotation sur elle-même par rapport à la surface de l'aire de stockage selon un axe vertical. On obtient ainsi par là-même une mise en rotation du ou des dispositifs d'extraction qui sont montés sur la périphérie de cette tourelle. Dans une variante particulière de réalisation, chaque dispositif d'extraction est une vis sans fin qui est encastrée en porte-à-faux dans la tourelle par l'intermédiaire de l'une de ses deux extrémités, et qui est montée rotative par rapport à la tourelle en étant supportée par au moins deux paliers de roulement espacés selon l'axe de la vis. Cette variante de réalisation permet d'utiliser des vis d'extraction ayant une longueur de plusieurs mètres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va à présent être donnée de deux variantes de réalisation d'une enceinte de stockage selon l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une représentation schématique d'une cale de navire selon l'invention, équipée d'une tourelle rotative qui présente une cavité formant un tronc de cône de vidange, et d'un système à vis sans fin permettant de faire remonter le produit en vrac depuis l'intérieur du tronc de cône de vidange jusqu'à l'extérieur de la cale, - la figure 2 est une représentation schématique d'un silo selon l'invention équipé d'un tronc de cône de vidange dont l'ouverture et la fermeture sont commandés par une vanne pour permettre l'évacuation par gravité du produit en vrac par le fond du silo, - et la figure 3 est vue agrandie de la tourelle de la cale de navire de la figure 1 On a représenté sur la figure 1 une aire de stockage particulière, qui consiste en une cale 1 d'un navire 2 remplie d'un produit en vrac 3. Le chargement de la cale 1 du navire avec le produit en vrac 3 se fait par l'intermédiaire d'une ouverture 4 prévue dans la paroi supérieure 5 du navire. Le déchargement de la cale 1 est réalisé au moyen d'un système de vidange 6 à vis sans fin qui permet de faire remonter le produit en vrac contenu à l'intérieur de la cale 1 jusqu'à un tapis transporteur 7 monté à l'extérieur de la cale 1, sur la surface extérieure de la paroi supérieure 5 du navire 1. Ce système de vidange 6 sera détaillé ultérieurement. Dans l'exemple particulier illustré à la figure 1, le fond 8 de la cale constitue une aire de stockage et est composé d'une partie centrale formant un plan horizontal 8a et de deux parties latérales formant deux plans inclinés 8b. A la surface de la partie centrale 8a du fond 8 est montée une tourelle rotative 9 de forme cylindrique, qui est équipée de moyens permettant sa mise en rotation sur elle-même selon un axe vertical 10 correspondant à l'axe central de la cale 1. Plus particulièrement, si l'on se réfère à la figure 3, à la surface de la partie centrale 8a est fixée une platine 26 sur laquelle est montée la partie inférieure fixe 28a d' une couronne de roulement. La partie supérieure mobile 28b de cette couronne de roulement est fixée sur la tourelle 9. Un moteur-réducteur 27 dont l'axe est couplé à la partie supérieure 28b de la couronne de roulement par l'intermédiaire d'un engrenage 29, permet d'entraîner en rotation la partie supérieure 28b de la couronne, et par là-même d'entraîner en rotation la tourelle 9 selon l'axe 10, par rapport au fond 8 de la cale 1. La tourelle 9 comporte une cavité de vidange intérieure 11 ayant la forme d'un tronc de cône. La base 1 la de ce tronc de cône est ouverte, orientée vers le haut et débouche au niveau de la partie supérieure 9a de la tourelle 9. Le fond 1 lb de la cavité 1 1 en forme de tronc de cône est fermé. L'axe central de la cavité 11 est confondu avec l'axe de rotation 10 de la tourelle 9. La tourelle 9 comprend en outre une galerie périphérique 12, qui dans l'exemple illustré forme un anneau entourant la cavité 11 et situé au-dessous du niveau de la base ouverte lla de la cavité. Plusieurs vis sans fin d'extraction 13, d'axe 13a, sont montées sur la périphérie de la tourelle 9, en étant encastrées par l'une de leur extrémité 13b à l'intérieur de la galerie 12. Par souci de simplification, une seule de ces vis d'extraction 13 a été représentée sur la figure 1. Chaque vis d'extraction 13 est positionnée à proximité et sensiblement parallèlement à la partie centrale horizontale 8a du fond 8 de la cale 1. Si l'on se réfère à l'exemple particulier de la figure 3, au niveau de l'extrémité 13b chaque vis d'extraction 13 est prévu un fourreau tubulaire 13~ qui entoure et est soudé à la vis 13. Chaque vis d'extraction 13 est montée en porte-àfaux par rapport à la tourelle 9, en étant supportée, par l'intermédiaire du fourreau tubulaire 13c par deux paliers de roulement 14 qui sont espacés l'un de l'autre selon l'axe 13a de la vis 13. Ces deux paliers de roulement seront de préférence constitués par deux roulements de type couronne. Chaque vis d'extraction 13 est entraînée en rotation sur elle-même par rapport à la tourelle 9, et selon l'axe 13a, par tout moyen approprié connu de l'homme du métier. Dans l'exemple de la figure 3, Le fourreau tubulaire est équipé d'une denture 13d centrale fixée sur sa périphérie extérieure. Un moteur-réducteur (non représenté) est logé à l'intérieur de la tourelle 9 et entraîne en rotation, par l'intermédiaire de la denture 130, le fourreau 13c et par là-même la vis d'extraction 13 sur elle-même. Ce mécanisme moteur de chaque vis d'extraction étant logé à l'intérieur de la tourelle 9, il se trouve avantageusement isolé et protégé de la masse du produit en vrac 3. Au niveau de chaque vis d'extraction 13, la cavité 1 1 comporte un raccord extérieur 15 dont une extrémité 15a (figure 3) débouche à l'intérieur du tronc de cône formé par la cavité 11, et dont l'autre extrémité 156 communique avec l'intérieur du fourreau tubulaire 13c de la vis d'extraction 13 correspondante. Ainsi, la mise en rotation de chaque vis d'extraction 13 selon son axe 13a permet d'acheminer le produit en vrac situé dans le fond de la cale 1 jusqu'à l'intérieur du fourreau 13~ puis d'acheminer ce produit en vrac jusqu'à l'intérieur de la cavité 1 1 par l'intermédiaire du raccord 15. Le système de vidange 6, qui permet de faire remonter le produit en vrac 3 jusqu'au tapis transporteur 7 extérieur, consiste dans l'exemple illustré en une vis sans fin 16 qui est inclinée par rapport à la verticale, qui est montée rotative à l'intérieur d'un manchon tubulaire 18 et qui est entraînée en rotation selon son axe 16a au moyen d'un moteur-réducteur 17. L'ensemble vis sans fin 16- manchon 18 passe à travers la paroi supérieure 5 du navire. L'extrémité inférieure 19 de cet ensemble est située à l'intérieur de la cavité 11 en forme de tronc de cône. Son extrémité supérieure 20 est située à l'extérieur de la cale 1 du navire. Au niveau de cette extrémité supérieure 20, le manchon tubulaire 18 communique avec un raccord 21 pour l'acheminement par gravité du produit en vrac depuis cette extrémité supérieure 20 jusqu'au tapis transporteur 7. La vidange de la cale 1 qui vient d'être décrite s'effectue en deux phases successives telles que cela va à présent être expliqué. Dans une première phase, on met en action uniquement la vis sans fin 16 au moyen du moteur réducteur 17. On force ainsi le produit en vrac contenu à l'intérieur de la cavité 11 à remonter à l'intérieur du manchon tubulaire 18 jusqu'à l'extrémité supérieure 20 de l'ensemble vis 16-manchon 18, au niveau de laquelle le produit est évacué jusqu'au tapis transporteur 7. Au fur et à mesure où l'on remonte du produit en vrac depuis l'intérieur de la cavité 11 on observe un effondrement de la masse de produit en vrac 3 situé à l'aplomb de la cavité 11, c'est-à-dire dans une zone qui a été représentée fictivement sur la figure 1 par les deux droites D. Cette masse de produit forme un tronc de cône situé sensiblement dans le prolongement du tronc de cône formé par la cavité 11. Une fois cette première phase de vidange achevée on évacue la masse de produit en vrac restant, c'est-à-dire celle située au niveau des deux droites D en mettant en action les vis d'extraction 13 simultanément à la vis de vidange 16. A cet effet, on met en rotation la tourelle 9 sur elle-même selon l'axe 10, au moyen du moteur-réducteur 27, et on commande la mise en rotation des vis d'extraction 13 selon leur axe 13a. La masse de produit restant est donc acheminée par les vis d'extraction 13 jusqu'à l'intérieur de la cavité 1 1 en forme de tronc de cône, ou elle est évacuée au fur et à mesure par le système de vidange 6 à vis sans fin précédemment décrit. Sur la figure 1, on a désigné par r le rayon de balayage des vis d'extraction 13 lors de leur rotation autour de l'axe 10. En pratique, un navire comportera sur toute sa longueur de cale plusieurs tourelles d'extraction 9 selon l'invention, dont les axes de rotation 10 sont espacés selon l'axe longitudinale du navire d'une distance correspondant sensiblement à la somme des rayons de balayage de leurs vis d'extraction 13. Dans un exemple précis de réalisation, la longueur de la cale 1 du navire valait environ 139 mètres et la cale I était équipée de 5 tourelles d'extraction 9 selon l'invention, ayant chacune un rayon de balayage r d'environ 12 mètres On a représenté à la figure 2 un second type d'enceinte de stockage 1' de stockage selon l'invention, dans laquelle la vidange du produit en vrac se fait par gravité. Dans l'exemple particulier illustré à la figure 2, cette enceinte de stockage est constituée par une cuve 1' en forme de cylindre, de diamètre intérieur d. Ce diamètre d pourra atteindre 35 à 45 mètres. Par souci de simplification, les éléments communs avec la cale du navire de la figure I sont référencés avec les mêmes numéros et ne seront pas décrits. Il suffira de se référer à la description qui en a été donnée précédemment. Les principaux éléments qui différencient l'enceinte de stockage 1' de la figure 2 de celle de la figure I vont à présent être détaillés. Tout d'abord, audessous du fond 8 de la cuve 1' est prévue une galerie souterraine longitudinale 22, à l'intérieur de laquelle est monté un tapis transporteur 25 en vue de l'évacuation du produit en vrac. Le fond 1 lb de la cavité 1 1 de la tourelle 9 n'est plus fermé, mais est ouvert et communique avec un goulot d'évacuation 23 de forme conique et présente un angle de conicité légèrement supérieur à celui de la cavité 11. Ce goulot d'évacuation 23 est fermé par une vanne 24, qui lorsqu'elle est ouverte laisse passer le produit en vrac par gravité à destination du tapis transporteur 25. De manière usuelle, cette cuve est remplie par sa partie supérieure avec le produit en vrac, la vanne 24 étant fermée. Lorsque l'on veut évacuer le produit en vrac contenu à l'intérieur de la cuve, il suffit d'ouvrir la vanne 24. Dans une première phase de vidange, le produit en vrac situé à l'aplomb de la cavité 11, c'est-à-dire situé entre les deux droites D sur la figure 2 s'évacue très rapidement par gravité en étant canalisé à l'intérieur de la cavité 11. Dans une deuxième phase de vidange, on met en action les vis d'extraction 13 de la même manière que pour la cale de navire de la figure 1, ce qui permet d'acheminer le produit en vrac restant jusqu'à l'intérieur du tronc de cône au niveau duquel il est évacué par gravité jusqu'au tapis transporteur 25. Il est important de noter que lors de la première phase de vidange, les vis d'extraction et leur mécanisme moteur ne viennent pas faire obstacle à l'évacuation par gravité du produit en vrac, car ces éléments sont situés à la périphérie et audessous du niveau de la base ouverte lla de la cavité 11 en forme de tronc de cône. L'évacuation par gravité du produit en vrac est donc plus efficace et il est possible d'obtenir des débits d'extraction beaucoup plus importants et pouvant atteindre 2 000 à 3 000 tonnes/heure. Dans l'exemple de la figure 2, la vis d'extraction a pour fonction d'acheminer le produit en vrac restant jusqu'à l'intérieur du tronc de cône de vidange 11. Néanmoins, dans une autre variante, il est possible de prévoir des ouvertures additionnelles pratiquées dans le fond 8 de l'enceinte en vue d'évacuer par gravité le produit en vrac, notamment lors de la deuxième phase. Il n'est dans ce cas plus nécessaire que chaque vis d'extraction 13 ait pour fonction d'acheminer le produit en vrac jusqu'à l'intérieur du tronc de cône de vidange. L'invention n'est pas limitée aux deux modes particuliers de réalisation qui viennent d'être décrits en référence aux figures 1 à 3. On pourra notamment envisager de réaliser une cavité intérieure 11 de forme conique. La base ouverte 1 la du cône ou tronc de cône de vidange pourra être de forme variée, et notamment circulaire ou polygonale. Les vis d'extraction 13 pourront être remplacées par tout moyen équivalent connu de l'homme du métier, et notamment par des chaînes sans fin se déplaçant sur un bras porteur. Le dispositif d'extraction de la figure 1 pourra être adapté non seulement à des cales de navires mais à tout type d'enceinte de stockage dans laquelle il n'est pas possible d'effectuer une évacuation du produit en vrac par gravité. Le système de vidange 6 à vis sans fin de la figure 1 pourra être remplacé par tout système connu de l'homme du métier et remplissant la même fonction c'est-à-dire permettant de faire monter le produit en vrac jusqu'à l'extérieur de l'enceinte. Dans une autre application, il est en outre possible que l'axe de la vis 16 soit vertical et non plus incliné tel que cela est représenté sur la figure 1. Enfin, dans le cadre de l'invention l'aire de stockage n'est pas nécessairement fermée telle que les enceintes décrites aux figures 1 et 2, mais pourra être ouverte. REVENDICATIONS 1. Aire de stockage (8) d'un produit en vrac (3), qui comprend au moins un dispositif d'extraction , du type vis (13) ou chaîne sans fin, positionné au niveau de la surface de l'aire de stockage (8), caractérisée en ce que sur la surface de l'aire de stockage (8) est prévu au moins un cône ou un tronc de cône de vidange (11) , dont la base (1 la) est ouverte et orientée vers le haut, et en ce que chaque dispositif d'extraction (13) est monté sur la périphérie et au-dessous du niveau de la base ouverte (lia) du cône ou tronc de cône de vidange (11). 2. Aire de stockage selon la revendication I caractérisée en ce que le cône ou tronc de cône de vidange (I 1) est constitué par la cavité ouverte d'une tourelle (9), laquelle tourelle (9) abrite le mécanisme moteur de chaque dispositif d'extraction (13). 3. Aire de stockage selon la revendication 2 caractérisée en ce que la tourelle (9) est équipée de moyens pour sa mise en rotation sur elle-même par rapport à la surface de l'aire de stockage (8) selon un axe vertical (10). 4. Aire de stockage selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que chaque dispositif d'extraction consiste en une vis sans fin (13) qui est encastrée en porte-àfaux dans la tourelle (9) par l'intermédiaire de l'une de ses deux extrémités (13b), et qui est montée rotative par rapport à la tourelle (9) en étant supportée par au moins deux paliers de roulement (14) espacés selon l'axe (13a) de la vis. 5. Aire de stockage selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'au niveau de son extrémité d'encastrement (13k) chaque vis d'extraction 13 comporte un fourreau tubulaire (13c) qui est solidaire de la vis, qui est supporté en rotation par les paliers de roulement (14), et qui est équipé de moyens pour sa mise en rotation sur lui-même. 6. Aire de stockage selon la revendication 5 caractérisée en ce que le fourreau tubulaire (13c) comporte une denture extérieure périphérique (13d) pour sa mise en rotation. 7. Aire de stockage selon la revendication 4 caractérisée en ce que la tourelle (9) comporte une galerie périphérique (12), pour l'encastrement de la ou des vis d'extraction. 8. Aire de stockage selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque dispositif d'extraction (13) est conçu pour acheminer du produit en vrac jusqu'à l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange (11). 9. Aire de stockage selon les revendications 5 et 8 caractérisée en ce que le cône ou tronc de cône de vidange (11) comporte au niveau de chaque vis d'extraction (13) un raccord extérieur (15) qui permet de faire communiquer l'intérieur du fourreau (13c) de la vis d'extraction avec l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange. 10. Aire de stockage (1) fermée selon la revendication 8 ou 9 et l'une quelconque des revendications 1 à 7, et plus particulièrement cale de navire, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de vidange (6), dont l'extrémité inférieure (19) est située à l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange (11), dont l'extrémité supérieure (20) est située à l'extérieur de l'enceinte, et qui a pour fonction de remonter le produit en vrac contenu à l'intérieur du cône ou tronc de cône de vidange (11) jusqu'à l'extérieur de l'aire de stockage. 11. Aire de stockage (1') selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le fond (lad) du cône ou tronc de cône de vidange (11) est obturé par un système de fermeture (24) à ouverture et fermeture commandées, du type vanne, en sorte de permettre l'évacuation du produit en vrac par gravité.