Brevet FR3092089A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : MÉCANISME AUTOMATISÉ DE VIDAGE D'UN ENSEMBLE DE STOCKAGE AVEC FERMETURE MANUELLE DE SÉCURITÉ Domaine technique de l'invention 100011 La présente invention concerne un mécanisme de vidage d'un ensemble de stockage et de distribution de produits fluides, tels que des produits liquides, visqueux ou granuleux, ainsi qu'une benne à béton équipée d'un tel mécanisme de vidage. Arrière-plan technologique [0002] Pour réaliser le stockage et la distribution de produits fluides, en particulier pour la distribution de béton sur un chantier de construction, il est connu d'utiliser une benne disposant d'une large ouverture supérieure de remplissage, cette benne, après qu'elle est remplie de la quantité nécessaire de béton, étant déplacée à l'aide d'une grue et amenée ensuite jusqu'à l'endroit du chantier où il convient de la vider de son chargement de béton. [0003] Un type de benne à béton connu, exposé notamment dans le brevet européen publié sous le n° 1.449.984, est essentiellement constitué d'une cuve dont les diverses faces inclinées convergent afin d'acheminer le béton en un point central inférieur formant un passage pour l'écoulement de la matière, passage qui est prolongé vers le bas par un dispositif de vidage comprenant une manchette verticale. Cette manchette dispose d'un mécanisme de vidage comprenant une trappe pivotante insérée sensiblement horizontalement dans une fente pratiquée dans une face de ladite manchette, afin de pénétrer ou de sortir de celle-ci pour respectivement fermer ou ouvrir le passage. [0004] A l'extérieur de la manchette verticale, un réceptacle de forme conique ou de forme tronc-pyramidale inversée est disposé de sorte à s'étendre au-dessus et en-dessous de la fente recevant la trappe afin de recevoir les débordements, les projections et autres fuites de laitance s'écoulant vers l'extérieur de la manchette par cette fente. [0005] Le grand avantage de ce type de benne est de pouvoir séparer aisément ledit dispositif de vidage relativement à la base de la cuve et de pouvoir ainsi changer tout aussi aisément un mécanisme défectueux d'ouverture/fermeture de la trappe sans avoir à intervenir sur la cuve de la benne. [0006] Par ailleurs, d'une manière générale, il est connu de motoriser la trappe du mécanisme de vidage avec un vérin hydraulique ou pneumatique, ou encore avec un vérin électrique, afin de réaliser sans effort sa manoeuvre à distance, notamment par une télécommande. Dans ce cas, on dispose un actionneur alimenté en énergie qui, par une liaison, manoeuvre la trappe en l'ouvrant ou en la fermant. 2 100071 Dans le cas particulier d'un vérin électrique, un moteur entraîne un réducteur, comprenant par exemple un système de vérin à vis et écrou, pour déplacer la trappe. Le système le plus usuel de vérin à vis est celui dénommé à recirculation de billes, avec report de la charge de la vis filetée sur l'écrou via les billes. [0008] En cas de panne de cc type de mécanisme de vidage, notamment en cas de manque d'énergie d'une batterie d'alimentation, ou encore en cas de défaillance de la motorisation, on peut prévoir un système manuel de commande permettant d'intervenir sur la motorisation pour la faire tourner en déplaçant la trappe, afin d'obtenir l'ouverture ou la fermeture du passage délimité à l'intérieur de la manchette. Ce système manuel peut comporter par exemple une manivelle de rotation du moteur ou du réducteur pour déplacer la trappe, permettant d'agir sans démontage du mécanisme de vidage mais de manière lente sur la commande. [0009] La demande de brevet français n° 18.00344 déposée le 20 avril 2018 par la déposante de la présente demande de brevet décrit la motorisation d'un tel vérin électrique ainsi que des moyens pour déplacer la trappe en cas de défaillance de la motorisation. [0010] Toutefois, certaines opérations de vidage d'un ensemble de stockage peuvent présenter des aspects sécuritaires, nécessitant d'arrêter rapidement l'écoulement du fluide qu'il contient, par exemple pour éviter un débordement du réceptacle le recevant ou pour protéger des personnes se trouvant à proximité. [0011] Pour une motorisation de la trappe comprenant un vérin hydraulique ou pneumatique, il est possible de prévoir une commande d'urgence, comprenant par exemple une vanne qui ouvre en grand un retour du fluide, afin d'obtenir une chute de la pression dans ce vérin et la fermeture très rapide de la trappe. [0012] En revanche, dans le cas d'une motorisation comprenant un vérin électrique, il faut lui appliquer un certain nombre de toms dans le sens de la fermeture, ce qui ne peut se faire rapidement. On est alors confronté à des problèmes de rapidité d'intervention pour assurer la sécurité. [0013] La présente invention a notamment pour but d'éliminer les inconvénients détaillés ci- dessus à propos de la dernière motorisation exposée, à savoir celle utilisant un vérin électrique. Présentation de l'invention [0014] La présente invention propose à cet effet un mécanisme de vidage d'un ensemble de stockage prolongé en partie basse par une manchette verticale, une trappe mobile venant ouvrir ou fermer cette manchette, une motorisation de la trappe commandée par un vérin électrique comportant un moteur et un réducteur de vitesse, et un système de liaison entre la sortie du réducteur et la trappe pour la déplacer, ce mécanisme étant remarquable en ce qu'il comporte une commande manuelle extérieure comprenant, pour 3 un même mouvement de cette commande, un dispositif de débrayage du système de liaison actionné au début de ce mouvement, puis un entraînement de la trappe vers sa fermeture actionné dans la suite de ce mouvement. [0015] Un avantage de ce mécanisme de vidage utilisant un vérin électrique est qu'en prévoyant une commande manuelle extérieure facilement accessible sur le côté du mécanisme, par exemple une poignée suspendue à un câble, un opérateur peut la manoeuvrer rapidement pour réaliser automatiquement d'abord le débrayage du système de liaison séparant la trappe du réducteur, cc qui dans la suite du même mouvement de l'opérateur permet de fermer la trappe. [0016] Quelle que soit la défaillance de la motorisation, par exemple un défaut d'alimentation électrique, et sans avoir à réaliser une rotation lente du moteur électrique ou du réducteur, on obtient dans tous les cas une fermeture très rapide de la trappe qui assure la sécurité. [0017] Le mécanisme de vidage selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0018] Avantageusement, le mouvement du dispositif de débrayage est un mouvement linéaire suivant un axe longitudinal. [0019] Dans cc cas, le dispositif de débrayage peut en particulier comporter une fourchette coulissant suivant l'axe longitudinal, comprenant deux bras présentant chacun une rainure recevant un axe transversal entraîné par le réducteur, qui sort de l'extrémité de ces rainures lors du débrayage. [0020] Toujours dans ce cas, la fourchette est alors avantageusement guidée entre deux plaques allongées présentant chacune une rainure longitudinale recevant un tenon disposé latéralement en saillie de cette fourchette. [0021] Dans une construction préférentielle, le mécanisme de vidage comporte un ressort s'opposant au déplacement du dispositif de débrayage lors de son actionnement. [0022] En particulier, le ressort peut être un vérin à gaz appliquant un effort longitudinal sur la fourchette. [0023] Avantageusement, la commande manuelle comporte un câble fixé au dispositif de débrayage. [0024] En particulier, le câble peut être fixé à la fourchette. [0025] Avantageusement, la trappe étant montée basculante sur un axe de pivot, la direction longitudinale du mouvement linéaire du dispositif de débrayage est une direction radiale par rapport à cet axe de pivot, qui est inclinée en dessous de la position horizontale quand la trappe est ouverte. [0026] Bien évidemment, l'invention a aussi pour objet une benne à béton formant une trémie comprenant une ouverture inférieure équipée d'un mécanisme de vidage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Brève description des dessins [0027] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre (l'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [fie.l] est une vue de côté d'un mécanisme de vidage conforme à l'invention ; [fie.2] est une vue en coupe verticale de ce mécanisme passant par le plan de coupe II-II ; [fie.3] est une vue de dessus de ce mécanisme ; et [fie.4] [fie..51 [fig.6] sont des vues en coupe de détail de ce mécanisme, respectivement suivant les plans de coupe IV-IV, V-V et VI-VI. Description des modes de réalisation préférés [0028] Les figures 1, 2 et 3 présentent un mécanisme de vidage comprenant une manchette verticale 2 équipée en partie supérieure d'une bride horizontale 3 recevant des boulons de fixation 4 sous un ensemble de stockage (non représenté), en particulier sous la cuve d'une benne recevant du béton. Dans cette construction, la cuve de la benne est elle-même dotée d'une bride horizontale percée d'orifices en regard de ceux percés dans la bride 3, pour le passage des boulons de fixation. La manchette verticale 2, par exemple de section transversale carrée, comporte à proximité de sa base des faces inclinées 5 dont le rôle est de resserrer le flux du fluide stocké avant de l'évacuer vers une ouverture centrale circulaire 6. 100291 Deux faces opposées de la manchette verticale 2, à savoir ses deux faces latérales, reçoivent chacune un bras fixe 8 qui s'étend vers le haut, en s'écartant latéralement de ladite manchette, chaque bras comprenant à son extrémité supérieure un pivot transversal 10 aligné sur l'autre pivot. 100301 Un système de trappe monté articulé autour des pivots 10 comporte une barre transversale 14 disposée en arrière de la face arrière de la manchette verticale 2, cette barre 14 étant reliée à ses extrémités aux pivots 10 par deux leviers 12 dits leviers " entraînés" dans toute la suite de cette description. Une trappe 16 sensiblement carrée, qui est fixée par un côté à la barre transversale 14, et qui présente une courbure centrée sur l'axe des pivots 10, de concavité tournée vers lesdits pivots, pénètre par une fente 15 réalisée dans la face arrière de la manchette verticale 2 pour, dans une position fermée, obstruer entièrement le passage intérieur de ladite manchette et, dans une position ouverte, libérer entièrement ce passage et permettre ainsi le libre écoulement du fluide. [0031] Un réceptacle 18, de forme pyramidale tournée vers le bas, entoure la manchette verticale 2 pour contenir des projections ou des fuites de laitance du béton, venant en particulier de la fente 15 traversée par la trappe 16, afin soit de retenir lesdites projections ou fuites dans l'attente d'un basculement du réceptacle 18 provoqué par l'utilisateur, soit d'amener celles-ci jusqu'à une sortie cylindrique verticale 20 recevant l'ensemble du béton. [0032] La face arrière de la manchette 2 est en outre dotée de deux bras 24, disposés dans des plans perpendiculaires à ladite face arrière et inclinés relativement à celle-ci, les extrémités de ces bras 24 recevant une barre transversale 22 autour de laquelle le réceptacle 18 peut précisément basculer après déblocage d'un dispositif 23 de serrage rapide monté pour partie à l'avant du réceptacle 18 et, pour son autre partie, monté solidaire de la face avant de la manchette 2. [0033] Un seul des deux côtés du mécanisme de vidange qui comportent l'un et l'autre un levier entraîné 12 relié à la trappe 16 reçoit une motorisation électrique 30 disposée dans un plan vertical parallèle à ce côté. Cette motorisation électrique 30 comprend un moteur 32 qui est disposé parallèlement à la tige d'un vérin électrique 34 du type vis-écrou, et qui entraîne la vis afin de déplacer axialement son écrou ajusté et guidé dans un coulisseau. [0034] Une armoire électrique de commande 26 reliée à une source d'énergie 28 et au moteur 32 commandant la rotation de la vis du vérin 34 ainsi qu'une plaque 29 support du pied dudit vérin complètent l'installation électrique. [0035] L'axe de la tige du vérin 34, tourné sensiblement vers le milieu du levier entraîné 12 solidaire dudit vérin, est dans cette direction légèrement incliné vers le haut. Un déploiement du vérin 34 pousse donc le levier entraîné 12 dans une direction sensiblement tangentielle par rapport à son mouvement pivotant, afin de faire basculer la trappe 16 en commandant son ouverture. A l'inverse, une rétractation du vérin 34 tire sur le levier 12 pour commander la fermeture de la trappe 16. [0036] Les figures 4 à 6 présentent deux plaques allongées de guidage 44 parallèles et espacées, qui s'étendent suivant une direction longitudinale disposée radialement par rapport à l'axe des pivots 10. L'une de ces deux plaques 44 est fixée à plat le long du côté extérieur du levier entraîné 12. L'espace entre les deux plaques 44 est défini au moyen d'entretoises 45 rendues solidaires des plaques par soudures 47. L'axe de la tige du vérin 34 est situé dans un plan médian entre les deux plaques 44. [0037] Une fourchette plate 38, ajustée dans sa largeur entre les deux plaques de guidage 44, comporte en saillie sur chacun de ses deux côtés un tenon allongé 42 qui est engagé dans une fente longitudinale pratiquée dans chaque plaque 44, ces deux systèmes tenon 42 - fente permettant de réaliser un guidage du coulissement de ladite fourchette suivant la direction longitudinale, entre les deux plaques 44. [0038] La fourchette 38 se termine en partie haute sous la forme de deux bras parallèles 40 6 comportant chacun une rainure longitudinale formée dans l'épaisseur de cette fourchette et s'étendant jusqu'au bout du bras, les deux rainures en vis-à-vis constituant un guidage recevant un axe transversal 50 traversant l'extrémité de la tige du vérin 34. Un écrou 36 est intercalé de chaque côté entre l'extrémité de la tige de vérin 34 et le bras 40 de la fourchette 38 qui lui correspond. [0039] Un ressort, constitué par exemple par un vérin à gaz 46, est disposé longitudi- nalement dans le plan médian, entre les deux plaques de guidage 44. Ce vérin à gaz prend appui sur une barrette transversale 52 qui, montée fixement sur les plaques 44, permet d'appliquer une poussée constante vers le haut dans une direction avant sur la fourchette 38, et ce afin d'éviter un recul de ladite fourchette. De cette manière, on maintient l'axe transversal 50 qui traverse l'extrémité de la tige du vérin 34 à l'intérieur des rainures des bras 40 de la fourchette 38. [0040] Un anneau 49, fixé en partie basse de la fourchette 38, reçoit un câble 48 comportant à sa hase une poignée 54 facilement accessible par un opérateur se tenant sur le côté du mécanisme de vidage. Avantageusement, le câble 48 passe entre les deux entretoises inférieures 45, lesquelles constituent alors des guides et des renvois d'angle pour le câble 38. [0041] Le fonctionnement du mécanisme de vidage est le suivant. En fonctionnement normal, le vérin électrique 34 entraîné par son moteur 32 applique un effort sur la fourchette 38 dans un sens ou dans l'autre, suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la longueur des rainures longitudinales pratiquées dans les bras 40 de cette fourchette. On transmet de cette manière l'effort correspondant faisant pivoter le levier entraîné 12 dans un sens ou dans l'autre, cet effort présentant une faible composante dans la direction longitudinale de coulissement de la fourchette 38. [0042] Si la manoeuvre du vérin électrique est poursuivie jusqu'à ce que la trappe 16 soit ouverte, la direction longitudinale du mouvement de la fourchette 38, alors présentée par l'axe Al à la figure 1, est inclinée vers le bas suivant un angle venant en dessous de la position horizontale. [0043] En cas de défaillance de la motorisation électrique entraînant son arrêt, laissant la trappe 16 dans une position ouverte avec le fluide de l'ensemble de stockage s'écoulant, un opérateur saisit la poignée 54 pour appliquer une traction brutale sur le câble 48, et donc sur l'anneau 49, entraînant d'abord un coulissement de la fourchette 38 grâce à l'inclinaison vers le bas de son axe longitudinal, qui comprime le ressort à gaz 46. [0044] Après quelques centimètres de course de la fourchette 38, l'axe transversal 50 qui traverse l'extrémité de la tige du vérin 34 se dégage des rainures des bras 40 de cette fourchette, lorsqu'il vient au bout de ces rainures. On obtient ainsi un débrayage de la tige du vérin 34 par rapport au levier entraîné 12, cette tige restant immobile entre les 7 deux plaques de guidage 44 qui peuvent alors pivoter librement en entraînant dans leur mouvement le levier 12. [0045] Dans la suite du mouvement de l'opérateur appliquant la traction sur la poignée 54, le câble 48, toujours guidé entre les deux entretoises inférieures 45, entraîne par l'intermédiaire de la fourchette 38 le levier 12 vers le bas, ce qui fait pivoter la trappe 16 dans le sens de la fermeture. En fin de course, la direction longitudinale du mouvement de la fourchette présentée alors par l'axe A2 s'est arrêtée un peu avant la verticale. [0046] On obtient ainsi, de manière simple et économique, par un seul mouvement rapide de traction sur une commande facilement accessible, successivement un débrayage de la motorisation électrique puis une fermeture de la trappe qui assure la sécurité. 8