Brevet FR2804351A1 — publié le 20010803

La présente invention est relative au domaine du Grattage de matières premières, combustibles etlou sous-produits solides en vrac. Ces matières, notamment les matériaux calcaire , argile, marne entrent dans un procédé de fabrication dans le domaine de la cimenterie, le charbon ou le gypse dans le domaine de l'énergie, les copeaux de bois dans le domaine de la papeterie ou les matériaux urées, nitrates, phosphates dans le domaine de la chimie ou des engrais. Lesdites matières premières, combustibles et/ou sous-produits solides en vrac proviennent de carrières ou d'un recyclage suite à utilisation antérieure. Ceci implique de les déplacer et de les stocker pour des raisons de distance et de volume. Un tas de matière première en vrac présente des faces externes inclinées. Pour réduire l'emprise au sol, le tas peut être placé contre une ou plusieurs parois de mur qui lui imposera une ou plusieurs faces verticales. Certaines de ces matières notamment le gypse sont généralement des sous-produits qui proviennent de recyclage. Le document FR 2761357 décrit un procédé de récupération sous forme de gypse purifié des teneurs en ions sulfate à partir d'effluents industriels. On procède à la séparation préalable de la majeure partie de leur teneur en ions métalliques polluants Fe111 et Cr111à pH compris entre 3 et 4, 5, avant de précipiter le gypse à pH plus acide, compris entre 1 et 2, par addition de chlorure de calcium. Ce procédé connu permet par conséquent une valorisation d'une partie des solides issus des effluents et, par conséquent, la réduction en volume des matières envoyées en décharge. Cette volonté de réduire le volume s'accompagne de l'importance d'économiser de la place ce qui conduit ici encore à placer le tas contre une ou plusieurs parois de mur. La matière première ou le sous-produit en vrac peut devenir collant sous l'effet de l'humidité de l'air. Ce qui entraînera la prise en masse du tas. Pour récupérer la matière première stockée contre un mur, il est connu d'utiliser un bras équipé d'outils de grattage, palettes ou godets. Les palettes sont des tôles qui poussent la matière première, les godets sont des sortes de pelles qui portent ladite matière première. Ces outils sont entraînés par une chaîne qui s'enroule le long du bras de grattage. Ce bras est tenu à son extrémité inférieure par un arbre autour duquel il est mobile en rotation pour parcourir la section du tas ; il est maintenu près de l'autre extrémité par un palonnier qui lui imprime aussi son mouvement de rotation. En premier lieu l'invention s'applique tout particulièrement à un moyen de grattage d'au moins un tas de matières premières combustibles et/ou sous-produits solides en vrac stocké le long d'au moins une paroi. Mais au fur et à mesure du grattage d'une matière collante, il reste une couche de matière collée au mur, et cette couche s'épaissit lorsque le bras descend le long du mur. Afin de gratter le tas sur toute sa hauteur, même à proximité de la paroi du mur dans la partie inférieure du tas et de réduire l'encombrement de l'outil en position de repos, le moyen de grattage présente une surface de travail variable et est apte à être entraîné et porté par une chaîne d'entraînement. Dans le but de le maintenir en position déployée lors du travail, le moyen de grattage comprend au moins un premier outil de grattage fixe par rapport à chaîne tel qu'une palette ou un godet lié à au moins un deuxième outil de grattage mobile en particulier pivotant automatiquement verrouillé en position de travail et déverrouillé en position de repos ou de retour. La surface de travail s'étend sur les deux outils de grattage. En deuxième lieu, l'invention a encore pour objet un bras de grattage d'au moins un tas de matières premières combustibles et/ou sous-produits solides en vrac et collantes stockées le long d'au moins une paroi. Ce bras comporte au moins une chaîne fermée qui entraîne via un arbre moteur au moins un premier moyen de grattage conforme à celui décrit ci- dessus et à l'arrière au moins un deuxième moyen de grattage comprenant au moins un outil de grattage tel qu'une palette ou godet fixe par rapport à chaîne. En position de travail l'outil de grattage pivotant lié au premier moyen de grattage est verrouillé sur le deuxième moyen de grattage. Ce bras de grattage de matières premières combustibles et/ou sous- produits solides en vrac selon l'invention permet d'éviter l'ajout des câbles et/ou tuyaux flexibles supplémentaires imposé par l'automatisation connue de l'état de la technique. Ce qui aurait entraîné des difficultés ou impossibilités de mise en oeuvre du bras, les outils de grattage se déplaçant avec la chaîne qui aurait emmêlée les câbles du fait de la rotation. Afin de permettre de réduire le nombre de pièces du moyen de grattage portant l'outil pivotant et d'assurer sa rigidité, le bras de grattage comprend un outil de grattage présentant au moins deux plats. La surface de travail s'étend sur le premier plat. Le deuxième plat forme un angle par rapport au premier plat. L'outil de grattage pivotant est lié libre en rotation à l'outil de grattage fixe par rapport à la chaîne au niveau de la jonction entre les deux plats. En position de travail le premier plat prolonge la surface de travaille de l'outil fixe du premier moyen de grattage, le deuxième plat venant en butée sur le deuxième moyen de grattage arrière de manière à verrouiller l'outil de grattage pivotant. Dans le but de réduire la largeur de sa partie supérieure , le bras de grattage dont la première extrémité est formée par l'enroulement de la chaîne sur un arbre moteur et l'autre extrémité formée par l'enroulement de la chaîne fermée sur un tambour de rotation, ledit bras étant maintenu en hauteur par un étrier enjambant ladite chaîne et fixant un palonnier situé entre l'arbre et le tambour à l'intérieur de la boucle formée par la chaîne fermée, l'outil mobile de grattage en particulier pivotant est lié libre en rotation à l'outil de grattage fixe par rapport à chaîne. La première palette ou godet de grattage pivote sur son axe de rotation lors de son passage au niveau des enroulements de la chaîne, en se déployant pour le plat de travail en prolongeant la surface de grattage de la première palette ou godet et l'extrémité du plat de verrouillage venant au niveau du moyen de grattage, palette ou godet, suivant lors du passage au niveau du tambour, en se rabattant lors de son passage au niveau de l'arbre, de façon à ce que le moyen de grattage passe lors de son retour entre les fourches de l'étrier. D'autres avantages ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels - La Fig. 1 représente vue schématiquement en coupe longitudinale un bras de grattage selon l'invention, en mouvement ; - La Fig. 2 représente vue schématiquement en coupe verticale le bras de grattage suivant la Fig.1 grattant une matière première collante le long d'un mur; - La Fig. 3 représente vue de dessus un moyen de grattage selon l'invention comprenant deux outils de grattage pivotant. Le bras de grattage 1 représenté à la Fig. 1 comprend une chaîne fermée 2 enroulée sur sa périphérie longitudinale. Cette chaîne 2 supporte et entraîne une suite de moyens de grattage 3 dans le sens des flèches F3 via un arbre moteur 4. Les moyens de grattage 3 comprennent à l'arrière un moyen de verrouillage 5 sur le moyen de grattage 3 qui le suit immédiatement. La chaîne 2 à l'extrémité inférieure 6 du bras 1, s'enroule sur l'arbre moteur 4 et à l'autre extrémité 7, l'extrémité supérieure du bras 1 s'enroule sur un tambour de rotation 8. Le bras 1 est maintenu en hauteur par un étrier 9. L'étrier 9 enjambe la chaîne 2 dans sa partie supérieure 10 et fixe via deux fourches 11 un palonnier 12 situé entre l'arbre 4 et le tambour 8 à l'intérieur de la boucle formée par la chaîne fermée 2. Les mouvements ascendants et descendants de l'étrier 9 entraînent respectivement la montée ou la descente (dans le sens de la flèche F4) de l'extrémité supérieure du bras 1 qui pivote autour de l'arbre 4. L'axe de position supérieure 13 est représenté en pointillés ; dans ce cas l'extrémité inférieure 6 se situe plus bas que l'extrémité supérieure 7. En position basse suivant l'axe 14, le bras 1, représenté en trait plein, se retrouve à l'horizontale et l'extrémité supérieure 7 est descendue au niveau de l'extrémité inférieure 6. Suivant une variante de réalisation de l'invention, l'extrémité supérieure 7 du bras 1 peut même être descendue plus bas que l'extrémité 6 inférieure à l'origine. Sur la Fig. 2 qui représente le bras 1 grattant une matière première collante 15 disposée le long d'un mur 16, les références des éléments identiques à ceux représentés à la Fig.1 ont été conservées. L'étrier 9 est suffisamment large pour laisser passer les moyens de grattage 3s (palettes ou godets) lors de leur trajet de retour sur la partie supérieure 10 de la chaîne 2. Ainsi l'étrier 9 empêche les moyens de grattage 3s du bras 1 dans leur position de retour de s'approcher à moins d'une certaine distance du mur *16 qui peut être de l'ordre de 200 mm. La matière première en vrac 15 étant collante ne s'éboule pas d'elle-même. Afin de décolmater cette matière première collante 15, les moyens de grattage 3i sont plus larges que l'étrier 9 quand ils sont en position de travail sous la partie inférieure 17 de la chaîne 2. Alors que les moyens de grattage 3s situés sur la partie supérieure 10 sont moins larges que l'étrier 9 quand ils sont en position de retour au dessus du bras 1. La largeur supplémentaire des moyens de grattage 3i est obtenue par l'addition à l'outil de grattage fixe par rapport à la chaîne 3p tel qu'une palette ou godet, de deux pièces mobiles de grattage 18. La chaîne tournant, les moyens de grattage 3i, se retrouvent à leur retour être les moyens de grattage 3s. Ceci nécessite que les moyens de grattage 3 présentent une surface de travail 19 variable. Les moyens de grattage 3 verrouillables à surface de travail variable 19 sont représentés à la Fig. 3. Sur cette figure, les références des éléments identiques à ceux représentés aux Fig.1 et 2 ont été conservées. Les moyens de grattage 3 comprennent une palette ou godet 3p sur laquelle sont installées les pièces mobiles 18, qui se positionnent automatiquement vers l'extérieur du bras 1 en position de travail. Les pièces 18 sont les deux outils de grattage pivotants autour des goupilles 20. Cette position extérieure produit des moyens de grattage 3i plus larges que l'étrier 9, et qui se rabattent dans le gabarit du palonnier en position de retour 3s. Les outils de grattage pivotants 18 présentent vue de dessus une forme de boomerang, dont un plat de travail 21 sert au grattage de murs en prolongeant la surface de travail de la palette ou godet, et un autre plat de verrouillage 22 maintient l'outil pivotant 18 en position déployée par verrouillage sur l'outil de grattage fixe 3p, palette ou godet suivant. Pour le retour en position repos l'outil 18 est déverrouillé et rabattu vers l'arrière (vue en pointillé). Le fonctionnement du bras de grattage est le suivant le bras 1 commence à gratter le haut du tas de matière première 15 le long du mur 16. Pour cela il est placé dans sa position supérieure d'axe 13. La chaîne 2 entraîne les moyens de grattage 3 dans le sens F3. La matière première du haut du tas est entraînée sous l'effet du mouvement des outils de grattage 3p fixes par rapport à la chaîne 2. Près de la paroi du mur 16 les outils pivotants 18 fond s'ébouler la matière première qui serait restée collée, celle-ci venant dans la trajectoire des outils de grattage fixes 3p et étant entraînée à son tour. L'effort du tas sur l'outil 18, maintient le plat 22 en butée de verrouillage 5 sur l'outil de grattage 3p suivant fixe par rapport à la chaîne 2. Le tas diminuant le bras descend sous l'effet de la descente du palonnier 9 dans le sens F4. Cette descente du bras 1 permet de gratter la matière première 15 un niveau plus bas à une profondeur de passe P. Simultanément à la descente du bras 1, le mouvement de la chaîne 2 continue ; en bout de bras, les outils de grattage 3p, palettes ou godets, fixes par rapport à la chaîne 2, s'éloignent les uns des autres en passant du dessus vers le dessous du bras 1 ou inversement, ce qui produit le déverrouillage de l'outil pivotant 18. A ce moment sous l'effet conjugué de la gravité et de l'interaction entre un plat fixe 24 et une cale 23 les outils de grattage 18 pivotent. Le mouvement descendant de la chaîne 2 à l'extrémité supérieure 7 du bras 1 provoque le déploiement du plat 21 qui se retrouve verrouillé par le plat 22 sur le moyen de grattage 3p suivant. En continuant sa course jusqu'à l'extrémité inférieure 6 du bras, les outils 18 sont repliés sous l'effet du mouvement montant vers la partie supérieure 10 de la chaîne 2. En vue d'éviter l'utilisation d'un moteur pour déployer ou réduire la surface de travail 19 suivant la position travail ou repos et retour, chaque outil de grattage pivotant 18 du bras de grattage 1 est entraîné en rotation lors de son passage au niveau de l'enroulement 6, 7 de la chaîne 2 sous l'effet de l'action de la gravité sur au moins un de ses plats 21, 22 et/ou d 'un plat 24 fixé sur le bras 1 que la cale 23 placée sur la pièce mobile 18 vient heurter. Cette cale 23 a de préférence une forme triangulaire pour contraindre la pièce mobile 18 dans une position au-delà de la position de travail permettant au verrou constitué par le moyen de grattage suivant de se fermer sans risque de coincer sur l'extrémité 5 du plat 22 de la pièce mobile 18. L'utilisation de la gravité encourage la pièce mobile 18 à se mettre dans la position préconisée dans les deux zones non verrouillées que sont les extrémités de bras 6, 7. Le plat 24 bien placé vient contraindre par l'intermédiaire des cales 23 les pièces mobiles 18 dans leur position préconisée pour que cette position soit garantie. Enfin, l'outil pivotant ou décolmateur 18 est positionné de telle sorte qu'il ne travaille que quand il se trouve à proximité d'un mur 16 encombré de matière première 15. Dans tous les autres cas, se trouvant au-dessus des outils de grattage 3p, palettes ou godets, fixes par rapport à la chaîne 2, il ne travaille pas, et donc ne s'use pas ni ne consomme de l'énergie. Ainsi, l'outil pivotant ou pièce mobile 18 gratte moins de matière 15 que la palette 3p ou le godet. La face inférieure de la surface de travail 19i formée par l'outil de grattage pivotant 18 en position de travail est décalée verticalement par rapport à la face inférieure de la surface de travail 19p formée par l'outil de grattage 3p fixe par rapport à la chaîne 2, palette ou godet, d'une valeur supérieure à la profondeur de passe P. Suivant une autre caractéristique, le bras de grattage 1 comprend des surfaces de travail variables 19, 19i conformes à celles décrites ci-dessus et des surfaces de travail fixes 19p. Afin que pendant un déplacement en position repos, typiquement au retour, l'outil de grattage pivotant 18 se rabatte dans le bras de grattage 1 sans casser lors du contact avec un obstacle éventuel, ledit outil est replié libre en rotation vers l'arrière de façon à se rabattre naturellement lors de passage d'obstacles. Nomenclature 1 bras de grattage 2 chaîne fermée 3 moyens de grattage 3i moyens de grattage inférieurs 3p outil de grattage fixe par rapport à la chaîne 3s moyens de grattage supérieurs 4 arbre moteur 5 moyen de verrouillage des moyens de grattage 6 extrémité inférieure du bras 7 extrémité supérieure du bras 8 tambour de rotation. 9 étrier 10 partie supérieure de la chaîne 11 fourches 12 palonnier 13 position supérieure d'axe du bras 14 position inférieure d'axe du bras 15 matière première collante 16 mur 17 partie inférieure de la chaîne 18 outil pivotant ou décolmateur 19 surface de travail 19i surface de travail de l'outil de grattage pivotant 19p surface de travail de l'outil de grattage fixe 20 goupilles 21 plat de travail 22 autre plat de verrouillage 23 cales triangulaires 24 plat fixe par rapport au bras F3 flèches du sens du mouvement des moyens de grattage F4 flèche du sens de descente du bras P profondeur de passe Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des structures particulières, elle n'y est nullement limitée et on peut y apporter de nombreuses variantes, comme un outil pivotant 18 qui se rabat vers l'avant. Dans ce cas, il est verrouillé en butée sur le moyen de grattage précédent. Suivant une autre variante de réalisation l'outil pivotant 18 est verrouillé fixe par le moyen de grattage suivant ou précédent. L'ajout d'un dispositif complémentaire de verrouillage, fixé sur la chaîne 2, de l'outil pivotant 18 sur le moyen de grattage suivant ou précédent relève encore de la présente invention. Une autre variante consiste à réaliser une autre géométrie des cales 23, par exemple des plats parralélipipèdiques ou analogues. Les combinaisons des différentes réalisations représentées sur les dessins ou décrites ci-dessus ne sortent pas du cadre de l'invention. Les signes de références insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS. 1. Moyen de grattage (3) d'au moins un tas de matières premières, combustibles et/ou sous-produits solides en vrac et collants (15), ledit moyen de grattage (3) comprenant au moins une surface de travail (19) étant apte à être entraîné et porté par une chaîne d'entraînement (2), caractérisé en ce que la surface de travail (19, 19i) est variable. 2. Moyen de grattage (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un outil de grattage (3p) fixe par rapport à la chaîne (2), lié à au moins un outil de grattage mobile (18) en particulier pivotant automatiquement verrouillé en position de travail et déverrouillé en position de repos ou de retour, la surface de travail (19) s'étendant sur les deux outils de grattage (3p, 18). 3. Bras de grattage (1) d'au moins un tas de matières premières, combustibles et/ou sous-produits solides en vrac et collants (15) stockées le long d'au moins une paroi (16), ledit bras comportant au moins une chaîne fermée (2) caractérisée en ce que la chaîne (2) entraîne via un arbre moteur (4) au moins un premier moyen de grattage (3) conforme à la revendication précédente et à l'arrière au moins un deuxième moyen de grattage comprenant au moins un outil de grattage, en position de travail l'outil de grattage pivotant (18) lié au premier moyen de grattage (3p) étant verrouillé sur le deuxième moyen de grattage. 4. Bras de grattage (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'outil de grattage pivotant (18) présentant au moins deux plats (21, 22), la surface de travail (19i) s'étendant sur le premier plat (21), le deuxième plat (22) forme un angle par rapport audit premier plat (21), l'outil de grattage pivotant (18)étant lié libre en rotation à l'outil de grattage fixe par rapport à la chaîne (3p) au niveau de la jonction entre les deux plats (21, 22), en position de travail le premier plat (21) prolongeant la surface de travaille (19p) de l'outil fixe (3p) du premier moyen de grattage le deuxième plat (22) venant en butée (5) sur le deuxième moyen de grattage arrière de manière à verrouiller l'outil pivotant de grattage (18). 5. Bras de grattage (1) selon la revendication précédente une extrémité (6) étant formée par l'enroulement de la chaîne (2) sur un arbre moteur (4) et l'autre extrémité (7) formée par l'enroulement de la chaîne fermée (2) sur un tambour de rotation (8), ledit bras (1) étant maintenu en hauteur par un étrier (9)enjambant ladite chaîne (2) et fixant un palonnier (12) situé entre l'arbre (4) et le tambour (8) à l'intérieur de la boucle formée par la chaîne fermée (2), caractérisé en ce que l'outil de grattage pivotant (18) étant lié libre en rotation à l'outil de grattage fixe (3p) du premier moyen de grattage (3) s'éloigne du moyen de grattage suivant et/ou précédent lors de son passage au niveau des enroulements (6, 7) de la chaîne (2) et pivote sur son axe de rotation (20) en se déployant pour le plat de travail (21) en prolongeant la surface de grattage (19p) de l'outil de grattage fixe (3p) et l'extrémité (5) du plat de verrouillage(22) venant au niveau de la palette suivante lors du passage au niveau du tambour (8), en se rabattant lors de son passage au niveau de l'arbre (4), de façon à ce que le moyen de grattage (3s) passe lors de son retour entre les fourches (11) de l'étrier (9). 6. Bras de grattage (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'outil de grattage pivotant (18) est entraîné en rotation lors de son passage au niveau de l'enroulement (6, 7) de la chaîne(2)sous l'effet de l'action de la gravité sur au moins un de ses plats (21, 22) et/ou d'un plat(24) percuté par une cale triangulaire (23) placée à l'arrière de l'outil de grattage (3p) fixe par rapport à la chaîne. 7. Bras de grattage (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la partie de la surface de travail (19i) formée par l'outil de grattage pivotant (18) en position de travail est décalée verticalement par rapport à la partie de la surface de travail (19p) formée par l'outil de grattage fixe (3p). 8. Bras de grattage (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de grattage (3) à surfaces de travail variables (19, 19i) conformes à la revendication 1 ou 2 et des moyens de grattage (3) à surfaces de travail fixes (19p). 9. Bras de grattage (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que en position retour l'outil de grattage pivotant (18) en position repos est replié libre en rotation vers l'arrière de façon à se rabattre d'avantage lors de passage d'obstacles.