Brevet FR2828179A1 — publié le 20030207

L'invention est relative à un procédé de vidange de silo à fond sensiblement plat par au moins une ouverture d'évacuation. L'invention est également relative à un dispositif de vidange de silo à fond sensiblement plat par au moins une ouverture d'évacuation. Les silos à fond sensiblement plat sont habituellement désignés par le terme "cellules"par les hommes du métier et présentent une conformation généralement cylindrique de révolution, des moyens de remplissage situés au sommet du silo et des moyens d'évacuation généralement constitués par une ou plusieurs ouvertures pratiquées dans le fond sensiblement plat du silo. Dans un silo à fond sensiblement plat, le produit stocké s'écoule généralement par une ouverture centrale et éventuellement par des ouvertures latérales disposées en alignement avec l'ouverture centrale, de préférence de part et d'autre de celle-ci. Cette disposition permet un écoulement gravitaire du produit contenu dans le silo dans une galerie ou un caniveau coopérant avec un dispositif de reprise pour transporter le produit à l'extérieur de la galerie ou caniveau. L'écoulement d'un silo s'effectue d'abord par gravité. Dans le cas d'une seule ouverture centrale, une quantité importante de produit demeure dans le silo après un écoulement gravitaire. Le tas de produit restant correspond à un volume limité par la paroi du silo, le fond sensiblement plat, et une surface conique dont la pente correspond à l'angle limite d'écoulement naturel du produit stocké dans le silo. Pour des céréales ou des produits équivalents, le volume restant dans un silo cylindrique après écoulement gravitaire est approximativement donné par la formule suivante : 3 V = 0, ld3, où V est le volume de produit résiduel et d est le diamètre du silo. A titre d'exemple, le volume résiduel de produit restant dans le silo après un écoulement gravitaire est sensiblement égal à 3.277 m3 pour un silo de 32 m de diamètre. En raison de l'augmentation de la taille des silos, il est nécessaire de prévoir un moyen d'extraction complémentaire à l'écoulement gravitaire naturel pour effectuer une vidange du silo. On connaît à cet effet des dispositifs de vidange intégrale fabriqués par la société de droit français DENIS qui comportent une poutre pivotante à vis sans fin. Cette poutre pivotante à vis sans fin est montée à rotation par rapport à un axe situé au centre du silo de manière à balayer radialement la surface du fond sensiblement plat en évacuant continûment le produit contenu dans le silo grâce à la vis sans fin dont l'extrémité radialement intérieure éjecte le produit dans une trémie d'évacuation située à proximité immédiate de l'axe central du silo. Généralement, dans le dispositif de type connu fabriqué par la société de droit français DENIS, un ensemble mécano-soudé est monté dans le plancher du silo. Cet ensemble mécano-soudé comporte la trémie d'évacuation centrale et un carter de protection permettant le montage d'un moteur d'entraînement sous le plancher du silo et le passage d'un arbre d'entraînement à travers le plancher du silo pour entraîner un boîtier de transmission à renvoi d'angle disposé au-dessus du plancher du silo. Cette disposition connue assure la protection du matériel électrique et fournit une source de puissance mécanique au-dessus du plancher du silo pour animer la poutre pivotante à vis sans fin précitée. Cette technique connue donne généralement satisfaction pour des silos à fond sensiblement plat de diamètre inférieur à 25 m. Cependant, avec l'augmentation de la capacité de stockage des silos et les exigences de débit des utilisateurs, il est nécessaire d'accroître considérablement les dimensions et le diamètre des silos de stockage. Dans ce cas, la technique connue présente divers inconvénients liés à la structure de la poutre, à la puissance du groupe moteur et au dimensionnement des composants mécaniques entraînant la poutre pivotante à vis sans fin. D'une part, la structure de la poutre doit être rigide et doit résister à des pressions importantes exercées par le produit, en particulier lors d'une vidange gravitaire. Ces pressions sont notablement accrues lors de l'augmentation des capacités de stockage et lors de l'augmentation des débits d'évacuation. La conservation d'une structure suffisamment rigide exige de renforcer l'ossature de la poutre, ce qui augmente son volume et gêne l'efficacité de la vidange gravitaire et entraîne d'autre part une augmentation du poids et du prix de revient de la poutre. D'autre part, l'augmentation du diamètre d'un silo et l'augmentation souhaitée des débits d'évacuation nécessitent d'utiliser des vis sans fin de diamètre accru, ce qui nécessite d'augmenter la puissance du groupe moteur pour entraîner en rotation la vis sans fin et vaincre la résistance opposée par le produit en contact de frottement avec la vis. Cette augmentation de puissance est particulièrement importante en raison du fait que la puissance au démarrage de la vis sans fin est supérieure de moitié environ à la puissance en fonctionnement de la vis sans fin. Cette augmentation de puissance impose de dimensionner en conséquence les composants mécaniques de transmission de puissance, en augmentant ainsi leur encombrement et leur coût. Enfin, cette augmentation de dimension des composants mécaniques est un obstacle à la vidange gravitaire, car ces composants mécaniques sont situés à proximité de la trémie centrale d'évacuation, dont ils diminuent l'efficacité d'écoulement. En outre, ces composants mécaniques de taille plus importante doivent être protégés par des carters additionnels contre les pressions élevées produites au cours d'une vidange gravitaire. Un but de l'invention est de remédier aux inconvénients de la technique connue, en conservant le principe de vidange par vis sans fin, mais sans augmenter notablement la puissance du groupe moteur ou les dimensions des composants mécaniques transmettant la puissance à la poutre pivotante à vis sans fin. L'invention a pour objet un procédé de vidange de silo à fond sensiblement plat par au moins une ouverture d'évacuation après écoulement gravitaire du silo par au moins une dite ouverture d'évacuation, comportant une première étape de vidange de la partie centrale du silo par des premiers moyens de vidange balayant la partie centrale de silo, une deuxième étape de solidarisation et d'accouplement desdits premiers moyens de vidange à des deuxièmes moyens de vidange radialement extérieurs pour constituer un ensemble unique apte à balayer sensiblement la totalité du fond du silo, et une troisième étape de vidange de la partie radialement extérieure du silo par ledit ensemble unique, de manière à vidanger sensiblement la totalité du silo. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : La deuxième étape de solidarisation et d'accouplement desdits premiers moyens de vidange à des deuxièmes moyens de vidange radialement extérieurs comporte une étape d'alignement desdits premiers moyens et desdits deuxièmes moyens, une étape d'accouplement de moyens de transfert tels que des vis sans fin et une étape de solidarisation. L'invention a également pour objet un dispositif de vidange de silo à fond sensiblement plat par au moins une ouverture d'évacuation, comprenant des premiers moyens de vidange balayant la partie centrale du silo, des deuxièmes moyens de vidange radialement extérieurs et des moyens de solidarisation et d'accouplement desdits premiers moyens de vidange auxdits deuxièmes moyens de vidange pour constituer un ensemble unique apte à balayer sensiblement la totalité du fond du silo après vidange préalable de la partie centrale du silo. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les premiers moyens de vidange comportent au moins un module comportant un élément de poutre en C et une vis sans fin, - le module comporte en outre une vanne de réglage tel qu'un volet à coulissement réglable, - les deuxièmes moyens de vidange comportent au moins un module comportant un élément de poutre en C et une vis sans fin, - les deuxièmes moyens comportent au moins une vanne de réglage tel qu'un volet à coulissement réglable, - lesdits moyens de solidarisation et d'accouplement comportent un moyen d'accouplement de vis sans fin apte à raccorder deux extrémités à vis sans fin, pour constituer une vis sans fin unique balayant sensiblement la totalité du fond du silo, - lesdits moyens de solidarisation et d'accouplement comportent un moyen d'assemblage d'éléments de poutre pour constituer une partie unique formant carter de protection et de support d'une vis sans fin unique balayant la totalité du fond du silo, - les deuxièmes moyens de vidange sont équipés d'au moins une béquille de support permettant l'immobilisation en attente desdits deuxièmes moyens de vidange au cours du remplissage, de l'écoulement gravitaire, ou de la vidange centrale du silo à fond sensiblement plat par lesdits premiers moyens de vidange. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1, représente schématiquement une vue de dessus d'un dispositif de l'art antérieur. - La figure 2, représente schématiquement une vue en perspective avec arrachement partiel du plancher du silo d'un autre dispositif de l'art antérieur. - La figure 3, représente schématiquement une vue en élévation latérale éclatée d'un dispositif selon l'invention. - La figure 4, représente schématiquement une vue en élévation latérale d'un dispositif selon l'invention avant assemblage. - La figure 5, représente schématiquement une vue en perspective d'un module de dispositif selon l'invention. - La figure 6, représente schématiquement une vue partielle en perspective avant dans le sens de la flèche VI de la figure 5 de moyens d'accouplement de dispositif selon l'invention, avant assemblage. - La figure 7, représente schématiquement une vue partielle en perspective arrière dans le sens de la flèche VII de la figure 5 de moyens d'accouplement de dispositif selon l'invention, après assemblage. En référence à la figure 1, un dispositif de l'art antérieur installé sur le fond 1 sensiblement plat d'un silo comporte un bloc central 2 comportant une trémie 2a d'évacuation et un boîtier 2b de renvoi d'angle animant une poutre 3 à vis sans fin équipée de deux roues 4,5 de déplacement sur le fond 1 du silo. Des ouvertures 6a, 6b, 6d, 6e, 6f peuvent éventuellement être prévues dans le fond du silo, pour augmenter le débit d'écoulement gravitaire. L'ensemble est agencé pour que le boîtier 2b soit placé sensiblement au centre du silo, afin que le mouvement radial de la poutre 3 à vis sans fin dans le sens des flèches R balaie continûment la surface du fond sensiblement plat 1 du silo. Dans l'exemple de la figure 1, correspondant à un diamètre de silo important supérieur à 18 m, le dispositif de l'art antérieur comporte deux roues d'avancement 4, 5. En référence à la figure 2, un autre dispositif de l'art antérieur agencé sur le plancher 11 d'un silo à fond sensiblement plat de diamètre inférieur à 18 m comporte un bloc central 12 comportant une trémie 12a et un boîtier 12b formant renvoi d'angle d'entraînement d'une poutre à vis sans fin. Le renvoi d'angle 12b est animé en rotation par un moteur électrique 12c disposé sous le plancher 11 de la cellule. La trémie centrale d'évacuation 12a est reliée à une vanne 12d de fermeture ou d'admission à une galerie ou caniveau C d'évacuation comportant un moyen d'évacuation, par exemple une vis sans fin ou une bande transporteuse. Le boîtier 12b à renvoi d'angle est relié à un ensemble de poutre à vis sans fin composé de trois modules 13 a, 13b, et 13c assemblés entre eux pour former un ensemble mécanique unique. Cet ensemble mécanique unique désigné dans son ensemble par 13 comporte un carter de protection protégeant une vis sans fin ou vis d'Archimède animée de manière à transporter le produit dans le sens de la flèche 14, radialement intérieurement en direction de la trémie 12a d'évacuation. La poutre 13 porte à son extrémité radialement extérieure un mécanisme 15 d'avancement comportant une roue de déplacement, asservie à un limiteur de couple qui permet l'avance de la roue lorsque le couple résistant dû à l'action du produit à évacuer sur la vis sans fin ou vis d'Archimède devient inférieur à une valeur prédéterminée. En référence à la figure 3, un dispositif selon l'invention comporte une partie centrale entourée par le cadre 20 et une partie radialement extérieure entourée par le cadre 21. La partie 21 radialement extérieure peut être accouplée et désaccouplée de la partie 20 centrale. Un moteur 22 destiné à être placé sous le plancher d'un silo peut être monté sur un support 23 destiné à être solidarisé à un bloc de trémie 24. Le moteur 22 entraîne par l'intermédiaire d'un accouplement 25 un boîtier 26 de transmission à renvoi d'angle à deux sorties. Une première sortie du renvoi d'angle 26 entraîne un cardan 27 d'entraînement d'une vis sans fin 28 assemblés à partir de tronçons 28a, 28b, 28c avec interposition de paliers intermédiaires 29a, 29b. La deuxième sortie du renvoi d'angle 26 entraîne un boîtier à chaîne 30 destiné à entraîner par l'intermédiaire du cardan 31 l'arbre de transmission 32 d'avance avec interposition éventuelle de paliers et d'organes de liaison 32a, 32b à un arbre d'entraînement 32c à cardan, pour entraîner un bloc 33 d'avance automatique à deux roues 34a, 34b. Les éléments précités sont assemblés à une poutre en forme de C composée de tronçons 35a, 35b boulonnés entre eux et portant les paliers et organes intermédiaires 29a, 29b, 32a, 32b précités. L'élément de poutre 35a est relié à une bride de liaison 36 destinée à être montée de manière articulée à un bloc 37 solidaire du renvoi d'angle 26 par l'intermédiaire d'une goupille commune non représentée engagée dans les orifices 38 respectivement de l'organe 37 et de la bride de liaison 36.. L'élément de poutre 35b est relié à une extrémité d'accrochage 39 destinée à être assemblée à une extrémité d'accrochage 40 de l'ensemble radialement extérieur 21. Le bloc de liaison 40 porte deux béquilles 41 de support et est relié à un module 42 formant élément de poutre en C. Le module 42 porte à son extrémité radialement extérieure un bloc 43 d'avance automatique comportant une roue 44 et un boîtier 45 à limiteur de couple. L'élément 42 de poutre reçoit un élément 46 de vis sans fin monté sur un palier solidaire du bloc 43 et sur un palier 47 de liaison avec une extrémité 48 de vis sans fin destinée à être accouplée à l'extrémité 28c à vis sans fin. De manière avantageuse, des volets réglables 50,51, 52 sont prévus à la fois sur la partie centrale 20 et sur l'ensemble 21 radialement extérieur pour régler le débit d'extraction et diminuer l'effort de travail de la vis sans fin. En référence à la figure 4, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents aux éléments de la figure 3 sont repérés par des chiffres de référence identiques aux chiffres de la figure 3. Tous les éléments constitutifs de l'ensemble central 20 sont assemblés entre eux et sont assemblés à l'ensemble radialement extérieur 21, de manière à former un ensemble fonctionnel équivalent à une poutre unique pour cellules de grands diamètres comportant un bloc d'avancement intermédiaire 33 comportant deux roues 34 d'avancement. Le raccordement de la partie radialement extérieure 21 n'est effectué à la partie centrale 20 qu'après vidange gravitaire du silo et extraction du produit sur un diamètre correspondant au diamètre balayé par la partie centrale 20. A cet instant, les organes de solidarisation et d'accouplement des parties centrale 20 et radialement extérieure 21 sont découverts au moins partiellement, de manière à permettre leur raccordement par un opérateur, afin d'effectuer l'accouplement des deux parties 20 et 21 en vue de constituer une poutre unique à vis sans fin. Cependant, grâce à l'invention, l'effort subi par le boîtier 26 de renvoi d'angle et à fournir par le moteur 22 n'est pas supérieur à l'effort nominal à fournir lors de l'évacuation centrale du silo. A cet effet, on prévoit que la longueur LI de la partie centrale soit supérieure d'environ 50 % à la longueur L2 de la partie radialement extérieure 21. Cette disposition correspond par exemple au tableau suivant correspondant à des longueurs ayant fait l'objet d'essais pour des diamètres de silos compris entre 22 et 32 m. Dans ce tableau, la puissance du moteur 22 correspondant à un débit d'évacuation nominal de 100 tonnes par heure est toujours inférieure ou égale à 15 kW, ce qui permet d'utiliser des composants déjà utilisés pour des cellules de diamètres inférieurs à 20 m. d Ll L2 Puissance diamètre de Longueur de Longueur de de moteur silo 20 21 22m6, 63m4, 261 m Il kW 24m6, 63m5, 264 m Il kW 28m9, 63m4, 264 m 15 kW 32 m 9, 63 m 6, 264 m 15 kW L'invention procure de ce fait une économie de stock résultant de la diminution du nombre des types différents de modèles de moteurs et de boîtiers de transmission à utiliser. En référence à la figure 5, un module 50 de dispositif selon l'invention comporte un élément 51 de poutre en C, une vanne de réglage 52 constituée par un volet à coulissement réglable et une vis sans fin 53 supportée par deux paliers 54 situés, l'un à l'extrémité du module 50, l'autre à celle du module suivant. Cette disposition permet également de réduire le nombre de références en stock en adaptant le nombre de modules au diamètre du silo et aux débits de produit souhaités. En référence à la figure 6, une partie radialement intérieure 20 comporte une extrémité 39 d'accrochage avec des moyens d'assemblage de poutre comportant deux traverses 54,55 d'accouplement coopérant avec des traverses non représentées d'une partie radialement extérieure 21. La coopération des traverses se fait par accouplement dans des orifices placés en alignement, à l'aide de broches d'accouplement 56,57. Les moyens d'accouplement des parties radialement intérieure 20 et radialement extérieure 21 comportent également des moyens d'accouplement de vis sans fin aptes à raccorder deux extrémités à vis sans fin pour constituer une vis sans fin unique balayant sensiblement la totalité du fond du silo. Dans l'exemple représenté, la partie terminale 60 de vis sans fin comporte deux orifices traversants 61 et 62 pour l'insertion de broches d'accouplement à une extrémité de vis sans fin non représentée destinée à être insérée dans le tube terminal 60 à vis sans fin. Enfin, des moyens d'accouplement peuvent être prévus pour accoupler les roues d'avance 34b à une roue d'avance radialement extérieure non représentée, dans le cas de silos de grand diamètre. En référence à la figure 7, un moyen d'accouplement 64 est monté sur une roue terminale 34b pour l'entraînement éventuel d'une roue d'avance radialement extérieure non représentée. Les béquilles 41 de support sont représentées en position de support de la partie radialement extérieure 21 et sont destinées, après assemblage des parties radialement intérieure 20 et radialement extérieure 21, à être basculées horizontalement autour de leur axe horizontal médian. Les traverses 54 et 55 sont représentées en correspondance avec des traverses 58 et 59 de la partie radialement extérieure 21. On peut en outre prévoir l'insertion d'un plat 54a de réglage en hauteur pour assurer le parfait alignement des parties radialement intérieure 20 et radialement extérieure 21, ceci permettant en particulier d'obtenir une rotation uniforme de la vis sans fin unique constituée par l'assemblage des deux parties à vis sans fin. L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de vidange de silo à fond sensiblement plat par au moins une ouverture d'évacuation, après écoulement gravitaire du silo par au moins une dite ouverture d'évacuation, comportant une première étape de vidange de la partie centrale du silo par des premiers moyens de vidange (20) balayant la partie centrale de silo, une deuxième étape de solidarisation et d'accouplement desdits premiers moyens (20) de vidange, à des deuxièmes moyens (21) de vidange radialement extérieurs pour constituer un ensemble unique apte à balayer sensiblement la totalité du fond du silo, et une troisième étape de vidange de la partie radialement extérieure du silo par ledit ensemble unique, de manière à vidanger sensiblement la totalité du silo. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième étape de solidarisation et d'accouplement desdits premiers moyens (20) de vidange à des deuxièmes moyens (21) de vidange radialement extérieurs comporte une étape d'alignement desdits premiers moyens (20) et desdits deuxièmes moyens (21), une étape d'accouplement de moyens (28,48) de transfert tels que des vis sans fin et une étape de solidarisation. 3. Dispositif de vidange de silo à fond sensiblement plat par au moins une ouverture d'évacuation, comportant des premiers moyens (20) de vidange balayant la partie centrale du silo, des deuxièmes moyens (21) de vidange radialement extérieurs et des moyens de solidarisation et d'accouplement desdits premiers moyens (20) de vidange auxdits deuxièmes moyens (21) de vidange pour constituer un ensemble unique apte à balayer sensiblement la totalité du fond du silo après vidange préalable de la partie centrale du silo. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers moyens (20) de vidange comportent au moins un module (50) comportant un élément (51) de poutre en C et une vis sans fin (53). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit module (50) comporte en outre une vanne de réglage (52) tel qu'un volet à coulissement réglable. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens (21) de vidange comportent au moins un module (50) comportant un élément (51) de poutre en C et une vis sans fin. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comportent au moins une vanne de réglage (52) tel qu'un volet à coulissement réglable. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation et d'accouplement comportent un moyen d'accouplement de vis sans fin apte à raccorder deux extrémités (28c, 48) à vis sans fin, pour constituer une vis sans fin unique balayant sensiblement la totalité du fond du silo. 9. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation et d'accouplement comportent un moyen d'assemblage d'éléments de poutre (35b, 42), pour constituer une partie unique formant carter de protection et de support d'une vis sans fin unique balayant sensiblement la totalité du fond du silo. 10. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens (21) de vidange sont équipés d'au moins une béquille (41) de support permettant l'immobilisation en attente desdits deuxièmes moyens (21) de vidange au cours du remplissage, de l'écoulement gravitaire, ou de la vidange centrale du silo à fond sensiblement plat par lesdits premiers moyens (20) de vidange.