Brevet FR3040986A1 — publié le 20170317

Racleur pour bande transporteuse, transporteur à bande et procédé de raclage correspondant L'invention concerne en général les racleurs pour une bande transporteuse. Plus précisément, l'invention concerne selon un premier aspect un racleur pour une bande transporteuse circulant longitudinalement d'une direction amont vers une direction aval, le racleur étant du type comprenant : - une structure porteuse ; - au moins un organe racleur ayant un bord d'attaque prévu pour venir en contact avec la bande transporteuse, l'organe racleur étant lié à la structure porteuse. Les bandes transporteuses sont fréquemment utilisées pour transporter des produits en vrac, par exemple des matériaux extraits d'une mine, d'un site en cours d'excavation, etc. La bande transporteuse est typiquement agencée de manière à comporter un brin de transport et un brin de retour. Les matériaux à transporter sont chargés sur une grande face de la bande, qui est tournée vers le haut le long du brin de transport. Dans certaines bandes, ladite grande face, le long du brin de retour, est tournée vers le bas et est donc en contact avec les rouleaux ou les patins de support de la bande. Ceci est le cas en particulier pour les bandes de faibles longueurs, dans lesquelles il n'est pas possible d'effectuer un retournement de la bande en amont du brin de retour, de manière à orienter vers le haut la grande face. Cette grande face est souillée par le produit transporté. Des résidus de produit restent collés à la grande face, après déchargement à l'extrémité du brin de transport. A chaque contact entre la bande et un des rouleaux ou un des patins, un peu de produit se détache de la bande et tombe sur le sol. En quelques heures, un petit monticule de produit se forme au pied de la station de support, et doit être évacué par un ouvrier, par exemple à l'aide d'une pelle. Ceci mobilise une main d'ceuvre importante, et entraine des coûts significatifs. Il existe de nombreux racleurs sur le marché, qui sont utilisés pour nettoyer la grande face de la bande, à l'extrémité amont du brin de retour. Toutefois, l'efficacité des racleurs existants est limitée de telle sorte que le problème de la formation d'un monticule de produit au pied des stations de support n'est pas réellement résolu. Un exemple de racleur pour bande transporteuse est décrit dans FR 2 976 930. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un racleur pour bande transporteuse qui soit plus efficace. 3040986 2 A cette fin, l'invention porte sur un racleur pour bande transporteuse du type précité, caractérisé en ce que au moins le bord d'attaque de l'organe racleur comprend : - une couche de substrat en un premier matériau ayant une dureté Vickers comprise entre 10 et 45 GPa, tournée vers la direction aval ; 5 - une couche de superstrat en un second matériau différent du premier matériau, ayant une dureté Vickers supérieure ou égale à 40 GPa, et supérieure à celle du premier matériau, tournée vers la direction amont, la couche de superstrat couvrant la couche de substrat. La couche de substrat, qui est en un matériau relativement moins dur, va être 10 rapidement usée du fait du frottement contre la bande transporteuse. Au contraire, la couche de superstrat, qui est dans un matériau extrêmement dur, ne sera pas ou très peu usée du fait du frottement contre la bande transporteuse. Ainsi, au bout de quelques jours, le bord d'attaque est constitué presque entièrement de la couche de superstrat. La couche de substrat est usée en biseau. Il se forme ainsi au niveau du bord 15 d'attaque une arête étroite, effilée, constituée presque seulement de la couche de superstrat. La surface de contact entre la bande et l'organe racleur est limitée à cette arête et est donc plus faible que quand l'organe racleur est neuf, c'est-à-dire quand la couche de substrat n'est pas usée. La couche de superstrat est en effet significativement plus fine que l'ensemble des 20 deux couches, à savoir la couche de substrat et la couche de superstrat superposée sur la couche de substrat. De manière surprenante, il a été constaté que ceci permettait un raclage extrêmement efficace de la bande transporteuse, permettant d'éliminer tous les dépôts sur la bande transporteuse, ou quasiment tous les dépôts. La couche de superstrat du fait 25 de la dureté du second matériau, ne s'use qu'extrêmement lentement, de telle sorte que l'organe racleur a une durée de vie très élevée. Cette durée de vie est beaucoup plus élevée que celle des plaquettes raclantes de l'état de la technique, constituées par exemple de carbure de tungstène. La minceur de l'arête constituée presque seulement par la couche de superstrat, 30 contribue significativement à augmenter l'efficacité du raclage. De manière surprenante, il a été constaté que la bande transporteuse, qui est typiquement constituée de caoutchouc, n'est pas endommagée de manière significative par le raclage bien que la couche de superstrat soit en un matériau extrêmement dur. Le racleur peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- 35 dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 3040986 3 - le premier matériau présente un module d'Young compris entre 300 GPa et 800 GPa, et le second matériau présente un module d'Young supérieur à 900 GPa ; - le second matériau comprend des particules de diamant poly-cristallin, ou des particules de diamant monocristallin, ou des particules de nitrure de bore cubique poly- 5 cristallin, ou des particules de nitrure de bore cubique monocristallin, ou des particules de nitrure de carbone ou des particules d'un composé ternaire BNC ; - le second matériau est obtenu par compression des particules à haute température ou par frittage ou par électrodéposition ; - la couche de superstrat présente une épaisseur comprise entre 0,4 et 1,6 mm ; 10 - la couche de substrat présente une épaisseur comprise entre 0,8 et 5 mm ; - le premier matériau est un carbure cémenté ; - la structure porteuse comprend un organe porteur, chaque organe racleur étant fixé à l'organe porteur par une colle ; et - la structure porteuse comprend un dispositif d'orientation de l'organe racleur, 15 agencé pour sélectivement modifier un angle entre l'organe racleur et la bande. Selon un second aspect, l'invention porte sur un ensemble comprenant : - un transporteur à bande comportant une bande transporteuse ; - un racleur ayant les caractéristiques ci-dessus, le bord d'attaque de l'organe racleur étant en contact avec la bande. 20 Selon un troisième aspect, l'invention porte sur un procédé de raclage d'une bande transporteuse, le procédé comprenant : - se procurer un racleur ayant les caractéristiques ci-dessus ; - racler une grande face de la bande transporteuse avec le racleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description 25 détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un ensemble comportant une bande transporteuse et un racleur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie de l'organe porteur et de l'organe 30 racleur du racleur de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de l'organe racleur de la figure 2. L'ensemble 1 représenté sur la figure 1 comprend : - un transporteur à bande 3, comportant une bande transporteuse 5 ; - un racleur 7, prévu pour racler la bande transporteuse 5. 35 La bande transporteuse 5 est typiquement fermée en boucle, et comporte un brin de transport 7 et un brin de retour 9. Elle s'étend d'une première extrémité (non 3040986 4 représentée) à une seconde extrémité 10, des rouleaux de retournement 11 étant placés à chaque extrémité. La bande circule autour des rouleaux de retournement 11. Le brin de transport 7 sert à transporter des matériaux, qui sont typiquement des produits en vrac, par exemple des produits extraits de carrières ou de sites d'excavation. 5 Ces produits sont déposés sur une grande face 13 de la bande 5, tournés vers le haut le long du brin de transport 7. Le brin de transport 7 circule de la première extrémité de la bande 5 vers la seconde extrémité 10 de la bande 5, les produits étant déchargés du brin de transport 7 quand ils arrivent au niveau de la seconde extrémité. 10 La bande 5 circule à vide le long du brin de retour. En variante, la bande 5 est chargée le long du brin de retour 9. La grande face 13 de la bande est tournée vers le bas le long du brin de retour 9. Elle porte des résidus de produits, qui sont restés collés à la bande au moment du déchargement. 15 La bande 5 est typiquement en caoutchouc. Le racleur 7 est prévu pour racler la grande face 13 de la bande transporteuse. Il est positionné à proximité de la seconde extrémité 10 de la bande. Il est typiquement implanté à l'extrémité amont du brin de retour 9. Dans la présente description, l'amont et l'aval sont entendus relativement à la 20 direction de déplacement de la bande transporteuse au niveau du brin de retour. En variante, le racleur 7 est prévu pour racler la bande 5 au niveau du tambour de retournement 11 situé à la seconde extrémité 10 de la bande 5, ou même est prévu pour racler la bande 5 au niveau du brin de transport 7, entre le point de déchargement des produits et le rouleau de retournement 11. 25 Selon une autre variante, le racleur 7 est prévu pour être implanté en tout autre point de la bande 5. Comme le montre la figure 1, le racleur 7 comprend une structure porteuse 15, et au moins un organe racleur 17 ayant un bord d'attaque 19 prévu pour venir en contact avec la bande transporteuse 5. 30 L'organe racleur 17 est lié à la structure porteuse 15 d'une manière qui sera décrite plus bas. Le bord d'attaque 19, comme illustré sur la figure 1, est en contact avec la grande face 13 de la bande transporteuse. La bande transporteuse 5, en passant au droit du racleur 7, circule 35 longitudinalement depuis une direction amont vers une direction aval comme illustré par les flèches de la figure 1. 3040986 5 Selon l'invention, le bord d'attaque 19 de l'organe racleur 17 comprend : - une couche de substrat 21 en un premier matériau ayant une dureté Vickers comprise entre 1020 et 4590 HV, c'est-à-dire entre 10 et 45 GPa, tournée vers la direction aval ; 5 - une couche de superstrat 23 en un second matériau différent du premier matériau, ayant une dureté Vickers supérieure ou égale à 4080 HV, c'est-à-dire supérieure ou égale à 40 GPa, et supérieure à celle du premier matériau,, tournée vers la direction amont, la couche de superstrat 23 couvrant la couche de substrat 21. Par ailleurs, de préférence, le premier matériau présente un module d'Young 10 compris entre 300 GPa et 800 GPa, et le second matériau présente un module d'Young supérieur à 900 GPa. Typiquement, la différence de dureté entre le second matériau et le premier matériau est supérieure à 10 GPa, de préférence supérieure à 20 GPa et encore de préférence supérieure ou égale à 40 GPa. 15 Typiquement, l'organe racleur 17 est une plaquette de surface déterminée, la couche de substrat et la couche de superstrat 21, 23 s'étendant sur toute la surface de la plaquette. L'organe racleur 17 est délimité vers la bande par le bord d'attaque 19. Il est délimité vers la direction amont par une grande face 25 amont et vers la direction aval, 20 par une grande face aval 27. Typiquement, les grandes faces amont et aval 25, 27 sont définies par la couche de superstrat et la couche de substrat 23, 21 respectivement. Le bord d'attaque 19 s'étend typiquement suivant une direction horizontale et transversale. La direction transversale est perpendiculaire à la direction longitudinale ; La couche de superstrat 23 couvre la couche de substrat 21 au sens où elle est 25 directement déposée sur la couche de substrat 21 et est en contact avec celle-ci. Il n'y a typiquement aucune couche intermédiaire entre la couche de superstrat 23 et la couche de substrat 21. Le second matériau comprend avantageusement des particules de diamant poly- cristallin (PCD, polycristalline diamond), ou des particules de diamant monocristallin, ou 30 des particules de nitrure de bore cubique (cBN) poly-cristallin, ou des particules de nitrure de bore cubique monocristallin, ou des particules de nitrure de carbone ou des particules d'un composé ternaire BNC. Le second matériau est typiquement obtenu par compression des particules à haute température. 35 Plus précisément, les particules sont dispersées dans une matrice, et le mélange est soumis à une opération de compression à haute pression et haute température. 3040986 6 Ce type de matériau est typiquement utilisé pour réaliser des têtes de forage dans le domaine minier ou pétrolier. Selon une variante, les particules sont frittées ou électro-déposées sur la couche de substrat 21. 5 Le frittage est une opération au cours de laquelle les particules sont mélangées à une poudre de liants, puis chauffées à une température légèrement inférieure à la température de fusion du liant. Les particules s'agglomèrent les unes avec les autres sous l'effet de la chaleur. L'électrodéposition consiste à appliquer un courant électrique continu à un substrat 10 dont une surface est en contact avec un liquide contenant la substance à déposer en solution dans un solvant. Dans le cas présent, la substance à déposer est un biphasé comprenant du métal et les particules à déposer, en solution dans un solvant. De préférence, le premier matériau est un carbure cémenté, appelé aussi cermets (céramique métal). Le carbure cémenté est typiquement choisi dans la liste suivante : 15 carbure de tungstène, carbure de titane, carbure de tungstène nickelé. Le carbure de tungstène a une dureté Vickers de l'ordre de 2040 HV, c'est-à-dire 20 GPa. En variante, le premier matériau est un acier cémenté, ou un acier présentant une dureté très élevée. Dans un premier exemple de réalisation, la couche de substrat est en un acier 20 présentant une dureté de 20 GPa environ, et la couche de superstrat comprend des particules de nitrure de bore cubique (cBN) poly-cristallin, la couche de superstrat ayant une dureté de 60 GPa environ. Dans un second exemple de réalisation, la couche de substrat est en carbure de tungstène et présente une dureté de 42 GPa environ. La couche de superstrat comprend 25 des particules de diamant poly-cristallin (PCD), la couche de superstrat ayant une dureté de 90 GPa environ. La couche de superstrat présente avantageusement une épaisseur comprise entre 0,4 et 1,6 mm, de préférence comprise entre 0,5 et 0,8 mm. Elle présente par exemple une épaisseur de 0,6 mm. Une telle épaisseur est suffisamment faible pour constituer, 30 après usure de la couche de substrat 21, une arête d'attaque fine, présentant une surface de contact réduite avec la bande. Cette épaisseur est suffisamment grande pour que la couche de superstrat, et en particulier l'arête d'attaque, ait une résistance mécanique suffisante pour ne pas casser. La couche de substrat 21 quant à elle présente une épaisseur comprise entre 0,8 35 et 5 mm, de préférence comprise entre 0,9 et 3 mm, et valant par exemple 1 mm. Cette épaisseur ne doit pas être trop grande, pour ne pas augmenter inutilement le coût de 3040986 7 l'organe racleur, et pour permettre la formation rapide d'une arête d'attaque constituée presque uniquement par la couche de superstrat 23. En revanche, elle ne doit pas être trop fine, de manière à conférer une certaine rigidité et une certaine résistance mécanique à l'organe racleur 17. 5 La structure porteuse 7 est de tout type adapté. Elle est par exemple du type décrit dans le brevet publié sous le numéro FR 2 976 930. En tout état de cause, la structure porteuse 7 comprend un organe porteur 29 auquel chaque organe racleur est fixé. Typiquement, chaque organe racleur 17 est fixé à l'organe porteur 29 par une colle 30 (voir figure 3), et plus précisément par une colle bi-composante pour métaux. 10 Un tel mode de fixation permet une grande flexibilité dans la mise en place des organes à racleur 17. Par ailleurs, le collage confère une certaine souplesse à la liaison entre l'organe racleur et l'organe de support, et permet une bonne absorption des vibrations résultant du défilement de la bande au contact de l'organe racleur. En variante, l'organe racleur 17 est fixé par des organes de fixation tels que des 15 vis ou des tirants à l'organe porteur 29. Typiquement, le racleur comporte une pluralité d'organes racleurs 17, juxtaposés transversalement les uns à côté des autres, de manière à couvrir toute la largeur transversale de la bande 5. Les organes racleur 17 sont de préférence tous fixés sur le même organe porteur 20 29. Avantageusement, la structure porteuse 7 comprend un dispositif 31 d'orientation de l'organe racleur 17, agencé pour sélectivement modifier l'angle a, formé entre le ou chaque organe racleur 17 et la bande 5. En effet, il a été constaté que l'efficacité du raclage était plus grande si l'organe 25 racleur n'était pas perpendiculaire à la bande 5. L'angle a, correspond ici à l'angle formé entre la couche de superstrat 23 et la grande face 13 de la bande, pris au niveau de la zone de contact de la grande face 13 avec l'organe racleur 17. De préférence, cet angle a est compris entre 60° et 120°. Un angle de 120° correspond à une rotation de l'organe racleur 17 vers l'amont. 30 Un angle de 60° correspond à une rotation de l'organe racleur 17 vers l'aval. On a observé que le raclage est plus efficace quand l'angle a varie entre 90° et 120°, un peu moins efficace quand l'angle a varie entre 90° de 60°, et encore un peu moins efficace quand l'angle a est proche de 90°. Le dispositif d'orientation 31 est de tout type adapté, et est par exemple du type 35 décrit dans la demande publiée sous le numéro FR 2 976 930. 3040986 8 Par exemple, la structure porteuse 15 comporte un châssis 33, le dispositif d'orientation 31 étant agencé pour déplacer en rotation l'organe porteur 29 par rapport au châssis 33 autour d'un axe de rotation X sensiblement horizontal et transversal, comme représenté sur la figure 1. 5 En variante, l'organe porteur 29 n'est pas orientable par rapport au châssis 33. En revanche, l'organe porteur 29 est agencé de telle sorte que chaque organe racleur 17 peut être monté dans différentes positions sur l'organe porteur 29, chaque position correspondant à une orientation différente par rapport à la bande 5. Selon encore une autre variante, le racleur 7 comporte plusieurs organes porteurs 10 différents. Chaque organe porteur correspond à une orientation différente des organes racleurs 17 par rapport à la bande 5. Ainsi, pour modifier l'orientation des organes racleurs par rapport à la bande, on démonte les organes racleurs de l'organe porteur, et on les remonte sur un autre organe porteur, permettant de conférer aux organes racleurs l'angle souhaité par rapport à la bande. 15 Le fonctionnement du transporteur à bande et du racleur va maintenant être détaillé. Quand le transporteur à bande 3 fonctionne, la bande transporteuse 5 se déplace autour des tambours de retournement 11. Le brin de retour 9 de la bande transporteuse circule longitudinalement depuis la direction amont vers la direction aval comme 20 matérialisé par les flèches de la figure 1. Le bord d'attaque 19 de l'organe racleur 17 est appliqué en contact avec la bande transporteuse 5, et plus précisément avec la grande face 13 de la bande transporteuse au niveau du brin de retour 9 On voit sur la figure 1 que le contact entre l'organe racleur 17 et la bande 5 entraine une légère déformation de la bande 5 vers le haut. 25 L'orientation de l'organe racleur 17 par rapport à la bande est choisie et ajustée, en montant les organes racleurs sur un organe porteur 29 de forme prévue à cet effet, et/ou en utilisant le dispositif d'orientation 31, qui permet de modifier la position de l'organe porteur 29 par rapport au châssis 33. Quand l'organe racleur 17 est neuf, la couche de substrat 21 et la couche de 30 superstrat 23, au niveau du bord d'attaque 19, ont sensiblement la même forme. Elles sont superposées le long du bord d'attaque 19 et s'étendent donc vers la bande sensiblement jusqu'au même niveau, comme illustré en traits mixtes sur la figure 3. La bande 5 frotte sur la tranche de la couche de substrat 21 et sur la tranche de la couche de superstrat 23. 3040986 9 Du fait de la différence de dureté entre la couche de substrat 21 et la couche de superstrat 23, la couche de substrat 21 va s'user beaucoup plus vite que la couche de superstrat 23. Ainsi, au bout de quelques jours, et comme illustré sur la figure 3, la couche de 5 superstrat 23 ne sera pratiquement pas usée. Au contraire, la couche de substrat 21 sera usée, de telle sorte qu'il se créé une différence de niveau entre la couche de substrat 21 et la couche de superstrat 23 au niveau du bord d'attaque 19. La figure 3 montre l'organe racleur 17 en coupe, dans un plan vertical contenant la direction longitudinale. On voit que la couche de substrat 21 est usée en biseau, cette usure étant plus prononcée au niveau 10 de la grande face aval 27, et allant en se réduisant jusqu'à la couche de superstrat 23. Ainsi, la couche de superstrat 23, au niveau du bord d'attaque, est proéminente par rapport à la couche de substrat 21, et crée une arête en saillie vers la bande par rapport à la plus grande partie de la couche de substrat 21. Ceci contribue à augmenter l'efficacité du raclage. En effet, la pression exercée 15 augmente car la surface en contact diminue. REVENDICATIONS1.- Racleur (7) pour une bande transporteuse (15) circulant longitudinalement d'une direction amont vers une direction aval, le racleur (7) comprenant : - une structure porteuse (15) ; - au moins un organe racleur (17) ayant un bord d'attaque (19) prévu pour venir en contact avec la bande transporteuse (5), l'organe racleur (17) étant lié à la structure porteuse (15) ; caractérisé en ce que au moins le bord d'attaque (19) de l'organe racleur (17) comprend : - une couche de substrat (21) en un premier matériau ayant une dureté Vickers comprise entre 10 et 45 GPa, tournée vers la direction aval ; - une couche de superstrat (23) en un second matériau différent du premier matériau, ayant une dureté Vickers supérieure ou égale à 40 GPa, et supérieure à celle du premier matériau, tournée vers la direction amont, la couche de superstrat (23) couvrant la couche de substrat (21). 2.- Racleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier matériau présente un module d'Young compris entre 300 GPa et 800 GPa, et le second matériau présente un module d'Young supérieur à 900 GPa. 3.- Racleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second matériau comprend des particules de diamant poly-cristallin, ou des particules de diamant monocristallin, ou des particules de nitrure de bore cubique poly-cristallin, ou des particules de nitrure de bore cubique monocristallin, ou des particules de nitrure de carbone ou des particules d'un composé ternaire BNC. 4.- Racleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second matériau est obtenu par compression des particules à haute température ou par frittage ou par électrodéposition. 5.- Racleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de superstrat (23) présente une épaisseur comprise entre 0,4 et 1,6 mm 6.- Racleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de substrat (21) présente une épaisseur comprise entre 0,8 et 5 mm 7.- Racleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau est un carbure cémenté. 8.- Racleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse (15) comprend un organe porteur (29), chaque organe racleur (17) étant fixé à l'organe porteur (29) par une colle. 3040986 11 9.- Racleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse (15) comprend un dispositif (31) d'orientation de l'organe racleur (17), agencé pour sélectivement modifier un angle (a) entre l'organe racleur (17) et la bande (5). 5 10.- Ensemble (1) comprenant : - un transporteur à bande (3) comportant une bande transporteuse (5) ; - un racleur (7) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le bord d'attaque (19) de l'organe racleur (17) étant en contact avec la bande (5). 11.- Procédé de raclage d'une bande transporteuse (5), le procédé comprenant : 10 - se procurer un racleur (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ; - racler une grande face (13) de la bande transporteuse (5) avec le racleur (7). 15