Brevet FR3088922A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Dispositif de vidange de silo notamment pour atmosphère explosive [0001] L'invention concerne un dispositif de vidange pour la vidange d'un silo à fond plat ou légèrement incliné de stockage de matières granuleuses ou pulvérulentes et comprenant un orifice d'évacuation dit central. [0002] Elle concerne plus particulièrement un dispositif comprenant une vis de vidange sans fin supportée à rotation par une poutre équipée d'une ou plusieurs roues d'appui au sol pour former un ensemble de balayage roulant pour permettre de balayer le fond du silo, un premier système d'entraînement en rotation de la ou des roues et un deuxième système d'entraînement en rotation de la vis de vidange, une embase positionnablc dans l'orifice d'évacuation central du silo, cette embase comprenant une partie dite fixe surmontée d'une partie mobile de couplage de l'extrémité dite proximale de l'ensemble de balayage à ladite embase, cette partie mobile de l'embase étant une partie rotative montée à rotation sur la partie fixe de l'embase autour d'un axe pivot dit vertical transversal à l'axe de rotation de la vis de vidange pour permettre, à l'état entraîné en rotation de la ou des roues de l'ensemble de balayage autour de leur axe de rotation, un déplacement en rotation de l'ensemble de balayage autour de l'axe pivot de la partie mobile de l'embase. [0003] Les vis balayeuses pour silo, en particulier circulaire, sont connues comme l'illustre le document FR 3 057 560. Dans un silo, de préférence circulaire à fond plat ou sensiblement plat, le produit stocké s'écoule gravitairement par un orifice central et par des ouvertures latérales situées de part et d'autre de celui-ci dans une galerie ou caniveau d'où il est transporté au moyen d'un dispositif de reprise pour êtrc acheminé à l'extérieur du silo. D'une manière générale, la quantité de produit qui peut s'écouler par gravité ou vidange gravitairc ne représente globalement que les deux tiers environ de la capacité de stockage du silo. En effet, une partie des produits ne sont pas évacués. Cette quantité résiduelle de produits au fond du silo résulte de l'effet de talutage dont l'angle dépend du type de produit mais également de l'hygrométrie ambiante qui influe sur la compacité du produit. Ainsi, il est nécessaire pour vider complètement le silo, d'évacuer le produit à la pelle, ce qui est laborieux, onéreux et potentiellement dangereux pour les personnes devant pénétrer dans le silo, ou d'utiliser un dispositif mécanique motorisé. Il est ainsi connu de mettre en oeuvre une vis d'Archimède motorisée, communément appelée vis balayeuse, qui balaie le plancher d'un silo circulaire en tournant autour de l'axe du silo, pour ramener vers l'office central le produit à évacuer. On est donc à la recherche de solutions permettant un fonc- 2 tionnement du dispositif de vidange précité dans une atmosphère explosive sans nuire aux performances du dispositif de vidange. [0004] Un but de l'invention est de proposer un dispositif de vidange du type précité dont la conception permet un fonctionnement dudit dispositif de vidange dans une atmosphère explosive sans nuire aux performances dudit dispositif de vidange. [0005] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de vidange pour la vidange d'un silo de stockage de matières granuleuses ou pulvérulentes dont le fond comprend un orifice d'évacuation dit central, ledit dispositif comprenant une vis de vidange sans fin supportée à rotation par une poutre équipée d'une ou plusieurs roues d'appui au sol pour former un ensemble de balayage roulant permettant de balayer le fond du silo, un premier système d'entraînement en rotation de la ou des roues et un deuxième système d'entraînement en rotation de la vis de vidange, une embase positionnahle dans l'orifice d'évacuation central du silo, cette embase comprenant une partie dite fixe surmontée d'une partie mobile de couplage de l'extrémité dite proximale de l'ensemble de balayage à ladite embase, cette partie mobile de l'embase étant une partie rotative montée à rotation sur la partie fixe de l'embase autour d'un axe pivot dit vertical transversal à l'axe de rotation de la vis de vidange pour permettre, à l'état entraîné en rotation de la ou des roues de l'ensemble de balayage autour de leur axe de rotation, un déplacement en rotation de rensemble de balayage autour de l'axe pivot de la partie mobile de l'embase, caractérisé en ce que la poutre étant équipée d'au moins deux roues d'appui au sol, lesdites roues sont des roues motrices et en ce que le premier système d'entraînement en rotation des roues comprend, pour chaque roue, un moteur hydraulique associé à ladite roue. La multiplication des roues associée à l'utilisation de moteurs hydrauliques permet un fonctionnement du dispositif de vidange dans une atmosphère explosive sans nuire aux performances du dispositif de vidange. [0006] Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier système d'entraînement en rotation des roues comprend une centrale hydraulique et un circuit de circulation de fluide pour alimenter chacun des moteurs hydrauliques d'entraînement en rotation des roues à partir de ladite centrale hydraulique et les moteurs hydrauliques sont montés en série sur le circuit de circulation de fluide. Cette disposition permet de garantir une pression optimale dans chacun des moteurs en fonction de l'effort s'opposant à l'avance de chaque roue. [0007] Selon un mode de réalisation de l'invention, les moteurs hydrauliques d'entraînement en rotation des roues sont des moteurs à deux sens de rotation et le moteur hydraulique disposé le plus proche de l'axe pivot de la partie mobile de l'embase présente une cylindrée supérieure à la cylindrée du ou des autres moteurs hydrauliques d'entraînement en rotation des roues. En pratique, le rapport de la cylindrée de l'un des 3 moteurs sur la cylindrée de l'autre moteur est fonction du rapport de la distance de l'un des moteurs à l'axe pivot sur la distance de l'autre moteur à l'axe pivot. En d'autres termes, la cylindrée des moteurs est choisie de manière à être inversement proportionnelle à la position d'une roue par rapport à l'autre le long du rayon passant par l'axe pivot. [0008] Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins l'une, de préférence chacune, des roues d'appui au sol de la poutre de l'ensemble de balayage est configurée pour occuper au moins une position dans laquelle l'axe de rotation de la roue coupe l'axe pivot de la partie mobile de l'embase. Le positionnement de la ou des roues à disposition rayonnante permet un fonctionnement optimal de la ou des roues sans glissement de ces dernières. Il en résulte un risque de patinage réduit. [0009] Selon un mode de réalisation de l'invention, la vis de vidange dite décentrée de l'ensemble de balayage s'étend d'un côté du plan passant par l'axe pivot de la partie mobile de l'embase et par l'axe de rotation d'au moins l'une des roues d'appui au sol. Cette disposition permet de libérer le rayon passant par l'axe pivot. [0010] Selon un mode de réalisation de l'invention, les roues s'étendent à l'aplomb de la poutre qui est de préférence une poutre au moins partiellement métallique ajourée. Il en résulte une meilleure adhérence au sol des roues qui reprennent le poids de la poutre. [0011] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble de balayage est monté, sur la partie mobile de l'embase, réglable en position angulaire autour d'un axe, cet axe, dit de réglage en position angulaire de l'ensemble de balayage, étant orthogonal à l'axe pivot de la partie mobile de l'embase. Le fait que l'ensemble de balayage soit monté sur la partie mobile de l'embase réglable en position angulaire permet de faire varier la position de la vis de vidange par rapport au sol. Il en résulte une efficacité accrue du balayage. [0012] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'axe de réglage en position angulaire de l'ensemble de balayage est perpendiculaire à l'axe pivot de la partie mobile de l'embase et parallèle à l'axe de rotation de la vis de vidange. [0013] Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque roue d'appui au sol de la poutre est configurée pour occuper au moins une position dans laquelle l'axe de rotation de ladite roue et l'axe de réglage en position angulaire de l'ensemble de balayage sont coaxiaux. La position des roues est ainsi maintenue quelle que soit la position angulaire de l'ensemble de balayage. [0014] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de vidange comprend, pour le réglage en position angulaire de l'ensemble de balayage, au moins un organe d'entraînement en déplacement de l'ensemble de balayage à rotation autour de l'axe de réglage en position angulaire de l'ensemble de balayage et des organes de maintien par vissage ou boulonnage de l'ensemble de balayage dans la position angulaire sé- lectionnée. Il en résulte une facilité de réglage de la position angulaire de l'ensemble de balayage. [0015] De préférence, l'organe ou au moins l'un des organes d'entraînement comprend au moins un vérin disposé entre la partie mobile de l'embase et l'ensemble de balayage. [0016] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0017] [fig.1] représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de vidange conforme à l'invention à l'état disposé sur le fond d'un silo ; [0018] [fig.2] représente une vue en perspective d'un dispositif de vidange conforme à l' invention ; [0019] [fig.3] représente une vue partielle en perspective prise sous un autre angle d'un dispositif de vidange conforme à l'invention ; [0020] [fig.4] représente une vue en perspective prise sous un autre angle d'un dispositif de vidange conforme à l'invention ; [0021] [fig.5] représente une vue schématique de dessus d'un dispositif de vidange conforme à l'invention ; [0022] [fig.6] représente une vue partielle d'un dispositif de vidange conforme à l' invention ; [0023] [fig.7] représente une vue partielle en perspective d'un dispositif de vidange conforme à l'invention en position éclatée dcs parties fixe et mobile de l'embase; [0024] [fig.8] représente une vue partielle en perspective de la partie mobile de l'embase et de l'extrémité proximale de l'ensemble de balayage en position éclatée de certains éléments ; [0025] [fig.9] représente une vue partielle en perspective de la partie mobile de l'embase et de l'extrémité proximale de l'ensemble de balayage ; [0026] [fig.10] représente une vue schématique de côté d'un dispositif de vidange conforme à l'invention en position haute de la vis de vidange ; [0027] [fig.11] représente une vue schématique de côté d'un dispositif de vidange conforme à l'invention en position basse de la vis de vidange ; [0028] [fig.12] représente de manière schématique le premier système d'entraînement en rotation de la ou des roues ; [0029] [fig.13] représente une vue partielle en perspective prise de dessous d'un dispositif de vidange conforme à l'invention ; et [0030] [fig.14] représente une vue partielle en perspective d'une roue prête à être fixée à la poutre de l'ensemble de balayage. [0031] L'invention a donc pour objet un dispositif 1 de vidange d'un silo 20 comme illustré à la figure 1. Ce silo 20 de stockage de matières granuleuses ou pulvérulentes présente généralement une embase circulaire à fond 22 plat. Ce fond 22 est muni d'un orifice 21 d'évacuation central à travers lequel les matières peuvent s'écouler vers un niveau inférieur du silo 20. Le fond 22 du silo 20 comprend encore, dans l'exemple représenté, des bouches périphériques d'évacuation de matière. Au niveau inférieur du silo 20, à la verticale de l'orifice 21 d'évacuation central et des bouches périphériques, est disposé un transporteur non représenté qui évacue le produit vers l'extérieur du silo 20. Le dispositif 1 de vidange, destiné à permettre l'évacuation du produit résiduel contenu dans le silo 20, comprend une vis 2 de vidange sans fin supportée à rotation par une poutre 3. La poutre 3 est équipée de plusieurs roues 4 d'appui au sol pour former un ensemble 5 de balayage roulant. Dans l'exemple représenté, l'ensemble 5 de balayage comprend deux roues 4 d'appui au sol décalées le long de l'axe longitudinal de la poutre 3. Chaque roue 4 d'appui au sol est une roue rotative montée à rotation autour d'un axe de rotation représenté en WW'. Un premier système 6 d'entraînement en rotation du dispositif 1 de vidange permet l'entraînement en rotation des roues 4 d'appui au sol. [0032] De manière caractéristique à l'invention, les roues 4 sont des roues motrices et cc premier système 6 d'entraînement en rotation des roues 4 comprend, pour chaque roue 4 motrice, un moteur 61 hydraulique associé à ladite roue 4. Ce premier système 6 d'entraînement en rotation des roues 4 comprend donc une centrale 62 hydraulique déportée ou positionnée dans l'orifice 21 central du silo 20 sous le reste du dispositif 1 de vidange et un circuit 63 de circulation de fluide pour alimenter chacun des moteurs 61 hydraulique d'entraînement en rotation des roues 4 à partir de ladite centrale 62 hydraulique. Sur ce circuit 63 formé de conduites hydrauliques, les moteurs 61 hydrauliques sont montés en série pour permettre l'alimentation successive desdits moteurs 61 hydrauliques à partir de la centrale 62 hydraulique. Ainsi, l'orifice d'échappement de l'un des moteurs 61 hydrauliques est couplé à l'orifice d'admission de l'autre moteur 61 hydraulique. Ces moteurs 61 hydrauliques sont de préférence des moteurs à deux sens de rotation pour permettre un déplacement dans un sens et dans l'autre sens des roues 4 d'appui au sol autorisant ainsi un déplacement en marche avant et en marche arrière de l'ensemble 5 de balayage à l'intérieur du silo. [0033] Dans les exemples représentés, chaque ensemble de roue formé d'une roue 4 et d'un moteur 61 hydraulique est couplé à la poutre 3 par l'intermédiaire de bras 41 pivotants à axe pivot parallèle à l'axe de rotation de la vis 2 de vidange. [0034] Dans les exemples représentés, ces bras 41 sont reliés par une traverse pour former un berceau. Ce berceau est couplé à la poutre 3 à l'aide d'un vérin 42 mécanique disposé entre le berceau et la poutre 3. Ainsi, chaque roue 4 est couplée à la poutre 3 de manière *stable en position. La position angulaire des bras 41 pivotants et, par suite, du berceau peut être réglée par actionnement manuel ou commandé du vérin 42 mécanique. L'ensemble 5 de balayage permet de balayer le fond 22 du silo 20. 6 [0035] Le dispositif de vidange comprend encore une embase 8 positionnahle dans l'orifice 21 d'évacuation central du silo 20, comme illustré à la figure 1. Cette embase 8 comprend une partie dite fixe 9 et une partie mobile 10 disposée au moins partiellement au-dessus de la partie fixe 9. Une extrémité 51, appelée extrémité 51 proximale de l'ensemble 5 de balayage, est couplée à la partie mobile 10 de cette embase 8. La partie mohile 10 de l'embase 8 est une partie rotative montée à rotation sur la partie fixe 9 de l'embase 8 autour d'un axe XX' pivot dit vertical transversal à l'axe YY' de rotation de la vis 2 de vidange pour permettre, à l'état entraîné en rotation des roues 4 de l'ensemble 5 de balayage, un déplacement en rotation de l'ensemble 5 de balayage autour de l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8. Ainsi, l'ensemble 5 de balayage peut effectuer un balayage angulaire autour de l'axe XX' pivot de la partie mohile 10 de l'embase 8 pour balayer le fond 22 circulaire du silo 1 et évacuer le produit résiduel qui reste sur la périphérie du silo vers l'embase 8 et/ou les bouches périphériques. A cet effet, la partie fixe 9 de l'embase 8 comprend un cadre s'insérant à emboîtement dans l'orifice 21 d'évacuation central et un plot évidé disposé au centre du cadre. Le plot évidé est relié au cadre par des bras à disposition rayonnante autour dudit plot. L'espace laissé libre entre bras permet l'évacuation du produit vers un niveau inférieur du silo. La vis 2 de vidange est quant à elle une vis d'Archimède dont le pas de vis permet un déplacement de produit depuis l'extrémité distale 52 vers l'extrémité proximale 51 de l'ensemble 5 de balayage. Cette vis 2 de vidange est donc une vis hélicoïdale sans fin. De préférence, une plaque déflectrice concave à concavité tournée vers la vis 2 de vidange entoure partiellement la vis. Cette plaque déflectrice est disposée entre la vis et les roues 4. L'extrémité de la vis 2 de vidange côté extrémité proximale 51 de l'ensemble 5 de balayage s'étend au-dessus de la partie fixe 9 de l'embase 8 pour permettre le transfert par chute gravitaire de produits depuis la vis 2 de vidange vers le niveau inférieur du silo à travers la partie fixe 9 de l'embase 8. [0036] Le dispositif 1 de vidange comprend, pour l'entraînement en rotation de la vis 2 de vidange, un deuxième système 7 d'entraînement en rotation. Ce deuxième système 7 d'entraînement en rotation de la vis 2 de vidange comprend un moteur 71 hydraulique disposé au niveau de l'extrémité 51 proximale de l'ensemble 5 de balayage. Ce moteur 71 hydraulique peut être alimenté en fluide par la même centrale hydraulique que celle alimentant les moteurs 61 hydrauliques des roues 4. La partie mobile 10 de l'embase 8 est couplée à la partie fixe 9 de l'embase 8 via une couronne pour permettre un déplacement relatif en rotation autour de l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8 par rapport à la partie fixe 9 de l'embase 8 à l'état entraîné en rotation de l'ensemble 5 de balayage via les roues 4 d'appui au sol. Pour permettre un tel déplacement dans des conditions optimales, le moteur 61 hydraulique d'entraînement en 7 rotation d'une roue disposé le plus proche de l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 5, présente une cylindrée inférieure à la cylindrée du ou des autres moteurs 61. La cylindrée de chaque moteur 6 hydraulique d'entraînement en rotation d'une roue 4 d'appui au sol est choisie en fonction de la distance du moteur 61 par rapport à l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8. Ainsi, dans les exemples représentés où l'ensemble 5 de balayage comprend deux moteurs 61 hydrauliques, l'un des moteurs 61 étant disposé par rapport à l'axe XX' pivot à mi-distance par rapport à l'autre moteur hydraulique, la cylindrée du moteur hydraulique disposé à mi-distance correspond à la moitié de la cylindrée du moteur hydraulique disposé le plus éloigné de l'axe XX' pivot. Ces moteurs 61 sont à cylindrée fixe. [0037] Pour parfaire le dispositif 1 de vidange, chaque roue 4 d'appui au sol de la poutre 3 de l'ensemble 5 de balayage présente au moins une position dans laquelle l'axe WW' de rotation de la roue 4 coupe l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8. Il en résulte une meilleure adhérence au sol des roues 4 d'appui au sol sans glissement de ces dernières. Ainsi, dans le cas où la position angulaire des bras 41 pivotants de liaison de la roue 4 d'appui au sol à la poutre 3 est réglable à l'aide d'un vérin 42 mécanique comme décrit ci-dessus, au moins l'une des positions occupées par chaque roue 4 correspond à une position dans laquelle l'axe WW' de rotation de la roues 4 coupe l'axe XX' pivot de la partie 10 mobile de l'embase 8. [0038] Dans les exemples représentés, la poutre 3 est une poutre ajourée et les roues 4 d'appui au sol s'étendent à l'aplomb de la poutre 3. Cette poutre 3 est de préférence une poutre au moins partiellement métallique. En particulier, dans les exemples représentés, la poutre 3 est une poutre modulaire formée d'un alignement de modules. Chaque module est formé de deux longerons 31, de deux flasques 32 de liaison des longerons 31 entre eux et d'entretoises 33 de liaison desdits flasques entre eux. La vis 2 de vidange est décentrée et s'étend d'un côté du plan passant par l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8 et par l'axe WW' de rotation de la ou d'au moins l'une des roues 4 d'appui au sol. Cette vis 2 de vidange est généralement écartée du plan d'une distance au moins égale à 450 mm. [0039] Pour parfaire le dispositif 1 de vidange, l'ensemble 5 de balayage est monté, sur la partie mobile 10 de l'embase 8, réglable en position angulaire autour d'un axe ZZ' orthogonal à l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8 pour faire varier la position de la vis de vidange pal- rapport au sol. Cet axe ZZ' est appelé axe de réglage en position angulaire de l'ensemble 5 de balayage. La partie dite mobile 10 de l'embase 8 affecte la forme générale d'un plot surmontant la partie fixe 9 de l'embase 8. L'extrémité 51 proximale de l'ensemble 5 de balayage est articulée à pivotement sur ledit plot autour de l'axe ZZ'. Cet axe 77; de réglage en position angulaire de l'ensemble 5 de balayage est perpendiculaire à l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 8 de l'embase 8 et parallèle à l'axe YY' de rotation de la vis 2 de vidange. Par ailleurs, l'axe WW' de rotation de chaque roue 4 d'appui au sol présente au moins une position dans laquelle ledit axe WW' occupe une position coaxiale à l'axe ZZ' de réglage en position angulaire de l'ensemble 5 de balayage. [0040] Le dispositif 1 de vidange d'un silo 20 comprend, pour le réglage en position angulaire de l'ensemble 5 de balayage, au moins un organe 11 d'entraînement en déplacement de l'ensemble 5 de balayage à rotation autour de l'axe ZZ orthogonal à l'axe XX' pivot de la partie mobile 10 de l'embase 8. [0041] Cet organe 11 d'entraînement comprend au moins un vérin à fonctionnement manuel ou commandé, disposé entre la partie mobile 10 de l'embase 8 et l'ensemble 5 de balayage. Le dispositif 1 de vidange comprend encore des organes 12 de maintien par vissage ou boulonnage de l'ensemble 5 de balayage dans la position angulaire souhaitée. A cet effet, l'extrémité 51 proximale de l'ensemble 5 de balayage comprend des lumières oblongues disposées sur un cercle de centre passant par l'axe ZZ' de réglage en position angulaire de l'ensemble 5 de balayage. La partie mobile 10 de l'embase 8 comprend quant à elle des perçages positionnables en regard des lumières. Les organes 12 de maintien, tels que des boulons ou des vis, traversent chacun une lumière et un perçage et permettent l'immobilisation angulaire de l'extrémité 51 proximale de l'ensemble 5 de balayage par rapport à la partie mobile 10 dc l'embase 8, une fois le réglage opéré. Un tel dispositif 1 dc vidange tel que décrit ci-dessus permet une efficacité de balayage de l'ensemble 5 de balayage tout en autorisant l'utilisation d'un tel dispositif 1 de vidange dans une atmosphère explosive. [0042] Le fonctionnement d'un tel dispositif 1 de vidange est similaire au fonctionnement des dispositifs 1 de vidange de l'état de la technique et permet, à l'état entraîné en rotation de la vis 2 de vidange et des roues 4, en parallèle de l'entraînement en rotation de l'ensemble 5 de balayage autour de l'axe XX' pivot de la partie 10 mobile de l'embase 8, un déplacement des produits vers l'extrémité 51 proximale de l'ensemble 5 de balayage. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]