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c) ÉLÉMENTS DE CHOIX DES TRANSPORTEURS À BANDE

Le type de bande est défini en fonction de nombreux critères:

- la longueur à parcourir,

- la dénivelée: pente maximum de 18-20° en montant et de 15° en descendant avec une bande lisse,

- la vitesse et la largeur de la courroie: la gamme des vitesses s'étend de 0,2 à 12 m/s; classiquement, les bandes circulent à 2-3 m/s, jusqu'à 4, voire 6 m/s pour les bandes très longues,

- la forme de l'auge,

- le produit à transporter:

• nature,
• densité apparente,
• granulométrie - angle de talus naturel,
• débit maximum,
• agressivité, colmatage.

Énergie à fournir:

1° pour entraîner la bande à vide et le produit,
2° pour élever le produit (bande inclinée),
3° pour accélérer le produit de la vitesse 0 à celle de la bande.

Pour éclairer l'exposé, un exemple numérique sera traité à chaque paragraphe avec les hypothèses suivantes:

VITESSE MAXIMUM DE BANDE ET INCLINAISON MAXIMUM SELON LES PRODUITS

1° Dimension de la bande

La largeur est à définir en fonction de la vitesse et de l'inclinaison maximum supportées par le produit, puis en fonction de la capacité de la bande selon l'angle de relèvement des bords.

CAPACITÉ THÉORIQUE (m³/h) DES BANDES (transport horizontal) AVEC UN TALUS NATUREL DE 150 ET UNE VITESSE DE 1 M/S. (Débit proportionnel à la vitesse).

Facteur de correction K pour transport incliné.

En pratique, avec le grain, les largeurs retenues sont les suivantes

Exemple numérique

- Débit volume Qv = 100/0,75 = 133 m³/h
- Correction pour transport incliné K = 0,95

- Largeur de la bande à 2 m/s (vitesse maximum 4 m/s) et auge à 20°.

Une bande de 500 mm qui débite 148 m³/h à 2 m/s peut convenir.

2° Puissance nécessaire du moteur

Puissance absorbée

avec

Ces valeurs illustrent la très grande importance relative des frottements sur les bandes courtes.

Valeurs moyennes:

Puissance du moteur à installer

A partir de la puissance absorbée elle doit tenir compte du rendement de la transmission moteur-tambour: r

Valeurs de r

Exemple numérique (suite)

Puissance absorbée

Wa = (1,8 x 0,03 x 100)/367 (3,6 x 17 x 2 + 100) + (100 x 3,5)/367
Wa = 3,27 + 0,95
Wa = 4,22 kW

Puissance à installer

Wm = 4,22 x 1/0,8 = 5,28 kW

d) AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES BANDES TRANSPORTEUSES

- Avantages

• Faible consommation d'énergie (0,0075 à 0,0026 kW/t/m).
• Débits élevés.
• Manutention douce, bien adaptée aux produits fragiles.
• Vidange totale (emploi généralisé en station de semences).
• Fonctionnement silencieux.

- Inconvénients

• Très encombrantes, surtout avec le chariot verseur.

COTES MINIMUMS D'ENCOMBREMENT D'UN CHARIOT VERSEUR

• Capotage complémentaire à prévoir pour le travail à l'air libre (dans ce cas, l'emploi du chariot verseur est à étudier avec soin).

• Dégagement de poussière.

• Création d'électricité statique.

e) BANDES TRANSPORTEUSES PARTICULIÈRES

Outre la bande classique, deux autres types de bandes peuvent être intéressantes pour la manutention des grains:

- Bande «à bords»

Cette bande est constituée d'une sangle plane de base sur laquelle sont rapportés de chaque côté, par vulcanisation à froid, des bords verticaux et en travers, des tasseaux, des godets, des chevrons, etc.

Les bords, de 80 ou 125 mm de hauteur selon les modèles, ont une forme gauffrée qui leur permet de se développer au passage des tambours.

Avec des tasseaux, l'inclinaison des bandes peut atteindre 300, avec des godets elle peut être presque verticale (85°).

Ses applications sont très nombreuses. Entre autres, elles sont souvent choisies pour l'élévation de mais en épis sur des hauteurs de quelques mètres.

- Bande sous tube

Il s'agit d'un principe développé en Grande-Bretagne sous le nom de «Belt Veyor». Il consiste à faire circuler à grande vitesse (5 m/s) dans un tube une bande dont la largeur est supérieure au diamètre du tube (Ø : 25 cm et 1 : 30 cm par exemple). La bande s'incurve légèrement en formant une auge qui permet le transport du produit sans contact avec le tube. La vitesse crée sous la bande un coussin d'air qui diminue les frottements. Ce matériel, construit en longueur standard de 12 m, est moins encombrant et plus maniable qu'une sauterelle sur chariot et le produit n'est pas exposé aux intempéries. Il peut travailler jusqu'à des pentes de 30°, voire 45° avec des débits atteignant 50 à 60 t/h.

a) PRINCIPE

Le transporteur à chaîne a été inventé par l'anglais REDLER d'où le nom souvent donné à cet appareil. Il se compose d'une chaîne à maillons plats sur lesquels sont fixée des barrettes latérales qui forment des raclettes. Cette chaîne circule dans un carter de section rectangulaire entre un pignon d'entraînement et un pignon de renvoi, le brin inférieur glissant sur le fond du carter.

Le grain, alimenté par la partie supérieure du convoyeur, coule au travers du brin supérieur de la chaîne et tombe au fond du carter.

Le coefficient de frottement des grains entre eux (frottement interne) étant nettement supérieur à celui du frottement du grain sur les parois, l'ensemble du produit est entraîné par les barrettes et progresse en un flux continu dont la section est généralement un carré de côté égal à la largeur du carter alors que la hauteur des barrettes n'est que de quelques centimètres.

Les débits s'échelonnent en général entre 20 et 200 t/h.

b) DESCRIPTION

- Carter

Il est réalisé en tôle d'acier de 2 mm pour le couvercle, 3 à 4 mm pour les flancs et 6 mm au moins pour le fond. A la demande, ce dernier peut être fourni en acier allié au manganèse, plus coûteux mais dont la résistance à l'abrasion est plus élevée.

Cette dépense supplémentaire est à conseiller pour les installations très utilisées. Le couvercle peut être aisément démonté pour inspecter la chaîne. Sur les flancs, des fenêtres transparentes permettent de contrôler l'écoulement du grain.

Le carter peut être doublé pour permettre des manutentions simultanées dans les 2 sens (Cf. fig. 187).

Fig. 186: Transporteur à chaîne.

Fig. 197: Transporteur à double carter. (Doc. BUHLER.)

- Chaîne

La chaîne sans fin est réalisée en acier au carbone forgé ou en acier allié. Elle est guidée sur le fond du carter par une bande d'usure de 5 mm de hauteur environ qui limite son usure et atténue le bruit à vide. Cette bande est réalisée en nylon chez certains constructeurs, en bois chez d'autres. Elle est vissée sur le fond du carter afin de pouvoir être remplacée aisément.

Les raclettes, en acier spécial résistant à l'abrasion, sont soudées perpendiculairement à la chaîne et généralement droites, mais peuvent avoir des formes variées selon l'utilisation désirée (Fig. 188):

• Raclettes demi-circulaires pour les transporteurs en forme d'auge et non pas de rectangle. Ce type de transporteur est bien adapté aux produits fragiles et à la graineterie. Il travaille à vitesse lente (0,60 m/s) et supporte des pentes jusqu'à 45° alors que l'inclinaison maximum avec les raclettes classiques est de 12°.

• Raclettes en U qui permettent les transports inclinés et verticaux. Le transporteur à chaîne peut ainsi remplacer l'élévateur à godets.

188: Différents types de raclettes.

- Entraînement

Il est assuré par une roue dentée montée sur un axe supporté par des paliers à billes sur les flancs du carter. La roue de renvoi est montée sur un axe coulissant qui permet de régler la tension de la chaîne. Un motoréducteur électrique entraîne la chaîne à une vitesse comprise entre 0,2 et 1 m/s selon les produits. Outre la nature du produit, la vitesse peut être choisie selon le mode d'utilisation. En cas d'utilisation sporadique, l'usure n'est pas un facteur primordial, et la vitesse peut être accrue, ce qui permet de choisir un matériel plus petit donc moins coûteux à l'achat.

c) ÉLÉMENTS DE CHOIX D'UN TRANSPORTEUR À CHAÎNE

Débit: Q = 36 ´ S ´ V ´ Ps

avec
Q en t/h
S section du flux en dm²
V vitesse de la chaîne en m/s
Ps poids spécifique de la denrée en t/m³.

- Puissance installée

• Formule empirique française: W = 0,0018 (4P₁ + P₂) ´ V avec - W en kW
• P₁ poids de la denrée dans le transporteur en kg.
• P₂ poids de la chaîne (6 kg/ml pour les petites, 13 kg pour les plus grosses).
• V en m/s.

(Cette formule empirique a été établie avec du blé et tient compte de la puissance nécessaire pour le redémarrage en charge).

- Puissance absorbée

• Formule américaine:

avec

W en kW
C débit en t/h

L longueur en m
H hauteur d'élévation pour transport incliné en m
M coefficient de charge - M = 1,2 (+ 0,03 pour chaque alimentation et sortie supplémentaire.)
E rendement des transmissions = 0,85

Transporteur à chaîne horizontal de 100 t/h et 90 m de longueur véhiculant du grain sans entrée ni sortie intermédiaire.

Puissance absorbée:

kW

Dans la pratique, la puissance du moteur installé par le constructeur devra tenir compte d'une marge de sécurité de l'ordre de 50 %.

En moyenne, les puissances installées par les constructeurs sont comprises entre 0,0033 kW/t/m² pour les petits transporteurs et 0,0022 kW/t/m pour les plus grands, plus performants.

• Formule française:

d) AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

- Avantages

• Faible encombrement. A débit égal le transporteur à chaîne est environ 7 fois moins encombrant qu'une bande et 2 fois moins qu'une vis.

• Entièrement fermé, étanche et autoporteur, donc utilisable à l'air libre et ne dégageant pas de, poussière.

• Peu de casse de grain.

• Alimentation et vidange possibles en plusieurs points du transporteur.

• Entretien facile (graissage des paliers et réglage de tension de la chaîne).

- Inconvénients

• Puissance absorbée 2 à 3 fois supérieure à celle d'une bande.
• Ne convient pas pour les produits collants et pouvant se tasser.
• Bruyant dans les sections fonctionnant à vide.
• Cher à l'achat et s'usant rapidement avec les grains abrasifs (paddy).
• Pas de vidange totale (inutilisable en station de semences).

e) SÉCURITÉ

Cet appareil, entièrement fermé, est peu dangereux.

La principale précaution à prendre est de prévoir un contact électrique antibourrage à l'extrémité du transporteur pour l'arrêter avant rupture de la chaîne en cas d'obstruction accidentelle dans le circuit aval.

f) TRANSPORTEURS à CHAÎNES SPÉCIAUX

- Transporteur à flancs ouverts

Ce type de transporteur est de plus en plus utilisé dans les trémies de réception de grande capacité, lesquelles, pour ne pas exiger des fouilles trop profondes, sont en forme de V et non pas de pyramide inversée, donc sans vidange intégrale. La reprise se fait par un transporteur à chaîne à flancs ouverts par où est alimenté le brin inférieur, le brin supérieur de retour étant protégé du grain par un couvercle à 2 pentes.

Fig. 189: Reprise sous trémie. Transporteur à flancs ouverts.

- Transracleur (Cf. fig. 141)

Ce matériel a été spécialement conçu pour le chargement et la vidange des grandes cellules à fond plat. Il se compose d'une chaîne à barreaux en forme de palettes, sans carter, et suspendue par 2 treuils à un pont roulant qui circule au-dessus des cases de stockage. Pouvant fonctionner dans les deux sens, il permet au chargement de remplir la cellule à partir du grain déversé sur un côté seulement et au déchargement, de ramener le grain vers les bouches d'évacuation. Des palpeurs permettent le contrôle automatique de ses déplacements verticaux.

- Transporteur à câbles

Il s'agit d'une variante dans laquelle la chaîne est remplacée par deux câbles en acier sur lesquels sont fixées des barrettes en bois. Fonctionnant à 0,40 m/s, son constructeur annonce une économie d'énergie de 50 % par rapport aux modèles classiques. Son fonctionnement est également plus silencieux.

Fig. 191: Transporteur à câbles. (Doc. GEOFFROY.)

Le déplacement du produit pulvérulent ou granuleux est obtenu par sa mise en suspension dans une veine d'air circulant dans une tuyauterie, à une vitesse suffisante pour qu'il ne puisse se déposer en chemin.

Classiquement, un transporteur pneumatique se compose de 5 éléments:

• une alimentation,
• une tuyauterie,
• une chambre de séparation air-produit,
• un dispositif de filtration de l'air,
• un ventilateur.

Fig. 192: Transporteur pneumatique.

- Alimentation

Lorsqu'ils travaillent en aspiration, les transporteurs sont dotés d'une suceuse que l'on plonge dans le produit. Le dosage du mélange air-produit est obtenu par le déplacement d'un manchon coulissant qui forme une double enveloppe et ouvre plus ou moins le passage de l'air (Cf. fig. 193).

Fig. 193: Tête d'aspiration.

En refoulement, l'alimentation est assurée, soit par un «injecteur», soit par une écluse. L'injecteur est une arrivée de produit placée au niveau d'un étranglement de la conduite («venturi») permettant de créer une dépression importante et une grande vitesse d'air. Lorsque le produit n'est pas en charge sur l'injecteur son rendement est faible (5 à 3 %), donc un ventilateur à forte pression est nécessaire et ce type d'injecteur ne convient que pour des concentrations massiques faibles (moins de 5 kg de produit par kg d'air) et des débits faibles (5 t/h). Ce type de transporteur est souvent employé en agriculture sous le nom de «souffleuse» avec des puissances installées de 2 à 8 kW.

Fig. 194: Souffleuse

Lorsque le produit est en charge sur l'injecteur, le rendement est nettement amélioré (réservoir d'expédition pour les petits transporteurs).

L'écluse rotative est un boisseau cylindrique horizontal comportant au minimum 6 alvéoles et tournant dans un carter étanche. L'augmentation du nombre d'alvéoles accroît l'étanchéité mais peut gêner leur remplissage et leur vidange. Des dispositifs particuliers (écluse à vidange latérale, décompression des alvéoles montantes) permettent d'éviter ces inconvénients.

- Tuyauteries

Les conduits doivent être parfaitement étanches et leur tracé aussi rectiligne que possible car bien que le transport pneumatique soit bien adapté aux trajets sinueux et complexes, chaque coude, chaque trajet vertical, provoque des pertes de charges qui s'additionnent et conduisent à des puissances consommées très élevées. A titre indicatif, dans un calcul approché des pertes de charge dans le circuit, chaque coude à 90° C est assimilé à 5 mètres de conduite horizontale et chaque section verticale au double de longueur de conduite horizontale.

P = D P/mètre horizontal (x mètres horizontaux + 2 y mètres verticaux + 5 C/coudes à 90°)

- Chambre de séparation air-produit

Le produit est séparé de l'air de transport par un cyclone dans lequel les particules sont centrifugées.

- Filtration de l'air

Pour ne pas colmater le ventilateur, il est nécessaire de filtrer l'air. Les matériels les plus usuels sont les filtres à manches en tissu à nettoyage discontinu sur les petites installations, et continu sur les autres.

- Ventilateurs

Selon l'installation, 3 types de machines aérauliques sont utilisées:

• le ventilateur centrifuge pour des concentrations de transport inférieures à 5 kg de produit par kg d'air,

• la pompe à engrenages de type Roots pour les concentrations de 5 à 15 kg. Son grand avantage est d'avoir un débit pratiquement constant quelle que soit la pression,

• les compresseurs à vis et à pistons pour les installations à forte concentration (10 à 50 kg/kg) et haute pression (4 à 8 bars).

Une des contraintes du transport pneumatique est de devoir faire l'objet d'une étude technique pour chaque installation. Le déchargement des navires est une application fréquente (jusqu'à 200 t/h), mais sur de faibles distances (une centaine de mètres).

Des transporteurs pneumatiques sur chariot mobile permettent des débits de plusieurs dizaines de tonnes sur des distances jusqu'à 500 m, mais au prix de puissances installées très élevées:

De façon générale, le transport pneumatique consomme 5 à 6 fois plus d'énergie que les transporteurs mécaniques, ce qui limite son intérêt.

Une application particulière du transport pneumatique est le système «Pale Westerby» de vidange intégrale des cellules à fond plat à l'aide de gaines de ventilation très rapprochées (1 m environ). Ces gaines comportent des ouïes latérales d'où l'air sort à grande vitesse et entraîne le grain vers les orifices de vidange (Cf. fig. 142) à un débit décroissant de 40 t/h à 0 en fin de vidange. Dans cette application, les puissances installées sont importantes, mais le dispositif peut également être utilisé pour la ventilation du stock.

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