Domaine technique de l'invention

L'invention concerne un dispositif de manutention et de transport de matériaux sous forme de plaque, comprenant un palonnier équipé d'un ou de plusieurs moyens de préhension d'une plaque, et un châssis principal motorisé et déplaçable sur un sol.

Plus particulièrement, le domaine de l'invention est celui de la manutention et du transport de tôles métallisées entre l'intérieur et l'extérieur d'un réservoir en vue du remplacement de tôles usagées par des tôles neuves.

Le dispositif selon l'invention convient particulièrement à une utilisation dans le domaine de cuves de stockage d'hydrocarbures, pour le remplacement des tôles du fond de la cuve.

Une cuve de ce type comprend classiquement un fond, une paroi latérale, et un toit flottant reposant sur le contenu de la cuve lorsque celle-ci est pleine.

Lorsque l'on souhaite procéder au remplacement des tôles constitutives de l'intérieur de la cuve, celle-ci est vidée et le toit flottant naturellement abaissé au fur et à mesure que le niveau d'hydrocarbure baisse, jusqu'à cependant une hauteur inférieure limite afin d'autoriser l'accès à l'intérieur de la cuve sans solliciter outre mesure les actionneurs de positionnement en hauteur du toit flottant.

Si une cuve de ce type peut présenter un diamètre relativement important (par exemple 80 mètres de diamètres), l'entrée d'accès à l'intérieur de la cuve est relativement réduite afin de diminuer les dimensions de la porte qui obture cette entrée de façon étanche à par exemple 3 m de large. L'on prévoit, pour limiter l'énergie consommée durant le maintien du toit flottant à la hauteur minimale limite par les actionneurs, de maintenir le toit flottant à une hauteur inférieure la plus faible possible, entre par exemple 1, 80 et 2,20 m, ce qui réduit d'autant la hauteur de l'entrée d'accès à l'intérieur de la cuve.

Etat de la technique et ses inconvénients

Il est usuellement procédé manuellement au remplacement des tôles de la paroi de fond, c'est-à-dire que des opérateurs s'introduisent à l'intérieur de la cuve vidée pour :

surélever une plaque de tôle du fond de la cuve préalablement découpée, en vue de son remplacement,

déplacer cette plaque depuis sa position initiale dans le fond de la cuve, jusqu'à l'entrée d'accès de la cuve,

passer cette entrée aux dimensions relativement réduites, avec la plaque de tôle en étant pourtant disposés sur le pourtour de cette plaque

déposer cette plaque usagée dans un lieu de stockage,

procéder de nouveau aux mêmes opérations d'élévation, de transport et de dépose avec une plaque de tôle neuve en passant l'entrée étroite pour s'insérer au sein de la cuve.

Cette solution de manutention et de transport manuels entre l'emplacement de la tôle dans le fond de la cuve et l'entrée de celle-ci présente à l'évidence des inconvénients majeurs en termes de risques d'accidents graves dans la cuve pour les opérateurs (notamment du fait des différentes manipulations de la tôle et de la présence de câbles sous tension dans la cuve) et de coût de main d'œuvre importants.

Des dispositifs de manutention et de transport de tôles impliquant moins d'intervention physique des opérateurs, existent mais leurs dimensions les rendent généralement impropres à une utilisation pour le remplacement de tôles d'un réservoir dont l'entrée d'accès à l'intérieur serait de taille et notamment de hauteur réduites. Ainsi, le document FR 2 784 088 concerne un chariot élévateur à fourches pour la manutention de bobines de tôle depuis une palette de stockage jusqu'à un dévidoir et inversement, sans aucune manutention manuelle d'un opérateur dont l'action est alors uniquement réduite à la commande du pupitre du chariot fixé au châssis principal supportant le palonnier.

Le document FR 2 921 914 décrit un dispositif de transport de plaque de matériaux d'un poste de travail à un autre, quelles que soient les positions relatives des postes de travail dans l'atelier, en utilisant un minimum d'opérateurs.

Cependant, dans ces deux exemples, le palonnier du dispositif s'étend en dehors du châssis mobile (à l'avant de ce châssis), et sur une hauteur le dépassant de pratiquement quatre fois sa propre hauteur, de sorte que l'encombrement en longueur du châssis vient s'ajouter à celui du palonnier et de la plaque supportée, et l'encombrement en hauteur du palonnier vient s'ajouter à celui du châssis.

Ces solutions ne conviennent donc pas non plus à la manutention et au transport de tôles d'un réservoir dont l'entrée d'accès est limitée.

Exposé de l'invention

L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif de manutention de matériaux sous forme de plaque réduisant l'intervention physique des opérateurs dans la manutention des tôles et définissant un encombrement réduit par rapport à celui défini par la plaque à transporter.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif automatisé incluant un palonnier équipé d'un ou de plusieurs moyens de préhension desdites plaques, et un châssis principal motorisé et déplaçable sur un sol.

Selon l'invention, le châssis principal comprend une entrée 10 et un volume interne débouchant sur cette entrée et permettant l'accueil et le débattement d'au moins une partie du palonnier et d'au moins une partie de la plaque, le palonnier étant monté sur le châssis principal en étant mobile au sein du volume interne du châssis principal entre une position de transport de la plaque et une position de saisie ou de dépose de la plaque, la plaque et le palonnier étant logés au moins en partie dans le volume interne du châssis au cours de la manutention de la plaque.

La particularité du dispositif selon l'invention réside notamment dans la disposition de la plaque dans le volume interne du châssis, de préférence à plat lorsque la contrainte liée aux dimensions de l'entrée d'accès à la cuve est due à la hauteur de cette entrée, l'essentiel étant que l'encombrement du châssis ne s'ajoute pas outre mesure à celui défini par le palonnier et la plaque.

Le fait que le palonnier soit déplaçable en hauteur dans le volume interne du châssis principal permet de remplacer les manutentions usuellement effectuées par les opérateurs et réduit ainsi les risques d'accidents.

Le dispositif selon l'invention peut par ailleurs présenter l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes : le châssis principal présente en section transversale une forme de U dont l'entrée est dirigée en partie basse, et définissant deux parties latérales et une partie supérieure pour le châssis principal constituant la partie supérieure du dispositif, la plaque étant transportée à plat dans le volume interne, le dispositif comprend des moyens de commande à distance de la motorisation du châssis principal, et du déplacement du palonnier dans le volume interne du châssis principal les moyens de déplacement du châssis principal (roues et/ou chenilles) sur le sol sont fixés sur les parties latérales du châssis le dispositif présente une hauteur inférieure ou égale à 1,80 m le dispositif comprend des moyens de verrouillage pouvant occuper une position d'ouverture ou une position de fermeture, et n'autorisant dans chaque position que soit le déplacement du châssis principal sur un sol ou soit le déplacement du palonnier vis-à-vis du châssis principal, de façon à empêcher tout déplacement du palonnier durant le déplacement du châssis principal les moyens de préhension sont des électroaimants pour les plaques sensibles au champ magnétique, mais des moyens de préhension par système pneumatique à ventouses peuvent également être utilisés.

L'invention concerne également une cuve de stockage de produits, tels que des hydrocarbures, comprenant un fond, une paroi latérale et un toit flottant reposant sur le produit stocké lorsque la cuve en contient, et maintenu à une hauteur minimale par des actionneurs lorsque la cuve est vide, et pourvue d'une entrée d'accès à l'intérieur de cette cuve conformée pour autoriser le passage du dispositif décrit ci-dessus, , la hauteur minimale du toit flottant (6) et la largeur de l'entrée de la cuve étant choisies légèrement supérieures de l'ordre de 15% maximum, respectivement à la hauteur et à la largeur du dispositif ci-dessus.

Présentation des figures

D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : la figure 1, représente par une vue schématique de côté, le dispositif de manutention de tôles selon l'invention, dont le palonnier occupe une position de transport d'une tôle, représenté en charge d'une tôle et en déplacement sur un sol horizontal sur une majeure partie du trajet du dispositif puis légèrement pentu

la figure 2 illustre le dispositif de la figure 1, vu de dessus, la figure 3 représente le dispositif de la figure 1, vu de face, dont le palonnier occupe une position basse, et qui représente en le palonnier la figure 4 montre schématiquement le dispositif selon l'invention au sein d'une cuve de stockage de liquide de pétrochimie, vide, en vue du remplacement d'une tôle de la plaque de fond, la figure 5 représente par une vue schématique partielle l'entrée de la cuve de la figure 4 par laquelle le dispositif selon l'invention accède à l'intérieur de la cuve.

les figures 6a à 6e représentent par des vues schématiques de côté, une variante de réalisation du dispositif de manutention de matériaux sous forme de plaque permettant la saisie, le transport et la dépose de plusieurs plaques à la fois.

Description détaillée d'un exemple de réalisation

L'invention telle que représentée sur les figures concerne un dispositif de manutention de matériaux sous forme de plaque, comprenant un palonnier équipé d'un ou de plusieurs moyens de préhension desdites plaques.

Il sera décrit en référence aux figures qui illustrent un mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel la plaque est une tôle métallique 1 de la paroi de fond 2 d'une cuve 3 de stockage d'hydrocarbures.

Telle que représentée sur la figure 4, cette cuve 3 comprend un fond 2, une paroi latérale 4 et un toit flottant 6 reposant sur les hydrocarbures lorsque la cuve en contient, et maintenu à une hauteur minimale H par des béquilles (non représentés) lorsque la cuve est vide.

Conformément à la figure 5, cette cuve est pourvue d'une entrée d'accès 7 rectangulaire, d'une hauteur de 1.80 m correspondant à la hauteur minimale limite H du toit flottant 6.

Le dispositif selon l'invention 8 tel que représenté sur les figures 1 à 3 a été développé spécifiquement pour pouvoir déplacer en hauteur une tôle et la déplacer à travers l'entrée restreinte d'accès 7 à la cuve 3, sans intervention manuelle d'opérateurs sur les tôles. Le chariot de manutention de tôle est conçu pour être manœuvré par une seule personne, sans avoir de contact direct avec le chariot, le palonnier ou la tôle à déplacer.

Il est conçu pour la manutention de tôles rectangulaires de longueur comprise entre 4 et 10 mètres et de largeur 2 mètres maximum.

A cet effet, conformément à la figure 3, le dispositif selon l'invention comprend un châssis principal 9 définissant, conformément à la figure 3, en section transversale une forme de U, dans le volume interne duquel peut translater en hauteur le palonnier et une tôle s'étendant à plat, le déplacement du châssis et celui du palonnier dans l'âme de ce châssis pouvant être commandés à distance par un opérateur.

Cette forme est obtenue par l'assemblage de profilés à section rectangulaire organisés suivant trois plans définissant respectivement deux cadres latéraux 11 et un cadre supérieur 12 pour le dispositif.

Conformément à la figure 1, chaque cadre 11, 12 comprend des profilés principaux 13 agencés suivant une forme rectangulaire et définissant son contour, et des profilés de renfort 14 s'étendant entre les profilés principaux 13 perpendiculairement à deux profilés principaux ou incliné par rapport à ceux ci.

Le cadre supérieur 12 présente une structure similaire bien que non représentée.

Ce châssis principal 9 est supporté par deux trains de chenilles motorisées 16 montées chacune à l'arrière de la partie basse d'un cadre latéral 11, et deux roues pivotantes 15 montées chacune à l'avant de la partie basse d'un cadre latéral 11.

Il définit ainsi conformément à la figure 3, un volume interne 25 de forme sensiblement parallélépipédique s'étendant entre ces trois cadres 11, 12 et débouchant sur le sol et permettant l'accueil et le débattement d'au moins une partie du palonnier 17 et d'au moins une partie de la tôle 1. Le palonnier 17 est en effet monté mobile dans le volume interne 25 du châssis principal 9 entre une position haute de transport de la tôle à par exemple 0,95 m du sol (représentée avec des points sur la figure 3) et une position basse de saisie ou de dépose de la tôle.

Le palonnier est rendu mobile au moyen de câbles de levage en acier 18 mus par un équipement hydraulique de levage à commande électrique « tout ou rien » (non représenté).

Un équipement hydraulique de verrouillage à commande électrique « tout ou rien » à placer sous la charge pour les mouvements de translation, limite l'affaissement de la partie centrale de la tôle.

Un autre équipement hydraulique de verrouillage à commande électrique permet d'empêcher tout déplacement du palonnier durant le déplacement du châssis principal. Ainsi, dans une position d'ouverture, ces moyens de verrouillage autorisent le déplacement du palonnier et empêchent celui du châssis sur le sol, et dans une position de fermeture autorisent le déplacement du châssis mais pas celui du palonnier.

Les mouvements du châssis sur le sol et du palonnier dans l'âme du châssis sont commandés à distance par l'opérateur muni d'une télécommande (radiocommande par exemple) comprenant une clé d'activation de la commande du dispositif, un bouton d'arrêt d'urgence de toute manœuvre en cours, des boutons de commande des chenilles droite et gauche, un bouton de commande des équipements hydraulique de verrouillage du palonnier/du châssis et des moyens de limitation de l'affaissement de la tôle, un bouton d'activation des électroaimants 20, et un bouton de sélection d'une faible ou d'une vitesse élevée.

Utilisation du dispositif selon l'invention

Pour la préhension d'une tôle neuve, le palonnier doit être levé et les verrous fermés pour que la translation puisse être possible. Le chariot doit être présenté en ligne avec le paquet de tôles neuves et centré sur la tôle à prendre pour partager les efforts de levage sur le système de préhension (électroaimants ou ventouses) et éviter que ses cadres latéraux 11 ne viennent à frotter sur les tôles empilées.

Une fois que le chariot présente le bon alignement avec la pile de tôle, il s'en rapproche pour l'enjamber.

Pour le levage de la tôle supérieure dans l'empilement, les verrous doivent être ouverts pour autoriser les mouvements du palonnier (ce qui empêche tout mouvement du châssis). Le mouvement de descente du palonnier doit être contrôlé pour que le système de préhension se pose sur la tôle sans heurt en s'assurant que tous les points de liaison du système de préhension sont correctement posés sur la tôle avant de les mettre en action.

Le levage du palonnier s'effectue après avoir vérifié l'action du système de préhension (mise sous tension des électroaimants ou mise sous vide des ventouses) et vérifié que la tôle supérieure du paquet est levée sans accrocher par ailleurs.

La tôle doit être levée au maximum pour ensuite pouvoir fermer les verrous et empêcher ainsi un déplacement du palonnier tout en autorisant celui du châssis relativement au sol.

Le déplacement du chariot en translation sur le sol s'effectue en maintenant le système de préhension actif tout le temps que dure la manutention de la tôle (levage, déplacement, dépose) et bien entendu avec les verrous en position fermée (jusqu'à la montée en pression hydraulique).

Durant le déplacement du châssis, il est préférable de poser partiellement la tôle sur des verrous hydrauliques qui limitent l'affaissement de la partie centrale de la tôle pour limiter les secousses durant les déplacements.

L'opérateur doit agir en douceur sur les deux leviers de la radiocommande (commande chenille gauche, chenille droite) pour avancer, reculer, tourner, virer avec de grands rayons de braquage pour que les mouvements soient fluides et pour limiter les contraintes sur les chenilles. Lors des inversions de sens de déplacement, les roues pivotantes engendrent un écart sur la trajectoire idéale du chariot, il faut bien entendu en prendre compte.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 6a à 10a, le palonnier permet le transport de plusieurs plaques (par exemple 5) en les disposant chacune selon un pan incliné.

Conformément à la figure 6a, le chariot est déplacé vers la pile de plaques pour qu'il recouvre par son âme centrale une extrémité de cette pile de plaques superposées. Le palonnier dépasse de l'âme centrale sur une longueur approximativement égale à un tiers de la longueur du châssis principal, afin de pouvoir saisir la plaque supérieure sur environ la moitié de sa longueur (figure 6a).

A cette fin, le palonnier est abaissé en position basse et ses moyens de préhension sont appliqués sur la surface supérieure de cette première plaque et sont activés pour venir s'y fixer (figure 7a).

La moitié arrière de la plaque est alors surélevée par le palonnier qui est animé d'un mouvement de bas en haut pour atteindre une position haute de surélévation de l'arrière de la plaque. La moitié avant de la plaque est en appui contre les plaques restantes de la pile (figure 8a).

Le palonnier est alors reculé par des moyens de déplacement horizontal avant / arrière du chariot par exemple des rouleaux, dans l'âme centrale du chariot en arrière de celui-ci et dépasse à l'arrière du chariot sur environ un tiers de sa longueur (déport de 5 mètres, figure 9a).

Lors de la surélévation de la moitié arrière de la plaque et lors du déplacement horizontal de cette plaque vers l'arrière du chariot, les différents moyens de préhension placés le long du palonnier présentent des hauteurs décroissantes en direction de l'arrière du chariot de façon à disposer la plaque selon un plan incliné prédéterminé (incliné par exemple entre 5 à 15 degrés par rapport à un plan horizontal) et cette plaque est retenue à l'arrière du chariot en point bas par une butée amovible. Ces moyens de préhension peuvent ainsi être de type télescopique avec des longueurs pouvant être commandées de façon automatique, en fonction du plan d'inclinaison souhaité.

Cette première plaque saisie et disposée selon un plan incliné en étant maintenue par les butées amovibles, définit un pan incliné qui servira au support des plaques suivantes selon ce même plan incliné (figure 10a).

Le palonnier est alors actionné pour que ses moyens de préhension lâchent la plaque à sa position inclinée de stockage à l'arrière du chariot, et est déplacé par les rouleaux à l'avant du chariot pour saisir la plaque suivante, de la façon exposée ci- dessus c'est-à-dire en appliquant se moyens de préhension sur le dessus de la plaque, pour déplacer la plaque vers l'arrière du chariot et la déposer sur la plaque précédente dans sa position de stockage.

On procède ainsi de suite jusqu'au chargement de plusieurs tôles, par exemple cinq.

Le chariot chargé de plusieurs tôles, pourra être déplacé vers le lieu de dépose des tôles.

Le palonnier sera actionné pour saisir par ses moyens de préhension la plaque supérieure de l'empilement de plaques dans leurs positions de stockage, et la déplacer à l'avant du chariot dans sa position inclinée en faisant reposer sur le lieu de sa dépose (par exemple le fond de la cuve), la partie avant de la plaque. A cet effet, le palonnier est positionné à l'aplomb de la moitié basse des tôles et déplacé vers l'avant du chariot pour déposer la partie basse de la plaque au sol. Les moyens de préhension sont alors désactivés et le chariot reculé pour faire glisser le reste de la tôle au sol.

On peut alors déplacer le chariot sur le lieu de dépose de la plaque suivante et procéder de la même façon pour l'ensemble des plaques stockées. Le stockage des plaques selon un plan incliné dans l'âme du chariot n'est pas obligatoire mais permet de réduire l'encombrement latéral du chariot transportant les plaques. Il sera préféré pour le transport de plaques particulièrement longues, par exemple de plus de 10 mètres de long, alors qu'un stockage horizontal des plaques avec un palonnier avec des moyens de préhension de longueur constante sera privilégié pour des plaques plus courtes.

Caractéristiques techniques du mode de réalisation représenté :

Le chariot est équipé de :

- 2 groupes électro-hydrauliques montés en parallèle

- 1 équipement hydraulique de translation à commande électrique

proportionnelle

- 1 équipement hydraulique de levage à commande électrique « tout ou rien »

- 1 équipement hydraulique de verrouillage à commande électrique « tout ou rien »

- 1 palonnier extensible, supporté par 4 câbles de levage en acier

- 10 électroaimants 24V - 425 daN suspendus au palonnier ou 10 ventouses actionnées par un système pneumatique de mise sous vide

- 1 radiocommande

- 4 phares de travail à leds (2 AV et 2 AR)

- 4 feux à éclat orange : levage ou verrouillage ou déplacement

- 1 feu à éclat vert : électroaimants sous-tension

- 1 bip de mouvement : levage ou verrouillage ou déplacement

Le chariot porte-tôle est conçu pour se déplacer sur un sol « en dur », horizontal ou présentant une pente (par exemple de 10%) et de préférence lisse : béton, macadam, passerelle métallique, mais une circulation sur un sol meuble ou irrégulier parfois rencontré sur chantier est rendue possible par le présence de chenilles.

Le chariot est alimenté par 2 batteries de 24V au plomb pur, d'une capacité de 375 Ah.

L'autonomie du système en condition normale d'utilisation est de lOh soit environ 4 km. Un chargeur de batterie triphasé, spécifique à la batterie, est disposé sur un chariot mobile indépendant. Il peut être alimenté par un groupe électrogène ou par le réseau BT (tension triphasée de 400 VAC - 50 Hz).

Le freinage est assuré par la transmission hydrostatique.

Dimensions et caractéristiques l'équipement

Charge utile maximale 1600 kg.

..argeur hors tout en fonctionnement 2900 mm.

lauteur hors tout du chariot : 1650mm.

.ongueur hors tout en position transport 5400mm.

.ongueur hors tout en position travail (arceaux de sécurité en 10400 mm.

)lace)

'ente maximale franchissable : 10%.

lauteur d'obstacle franchissable 3 cm.

,a hauteur de levée de l'enjambeur 850mm.

/îtesse de déplacement Petite vitesse 1 km/h

Grande vitesse 2 km/h

'oids à vide 3,5 tonnes

,a hauteur du dispositif de 1,650 m et sa largeur de 2,900 m sont légèrement inférieures à a hauteur et la largeur de l'entrée de la cuve de respectivement 1,800 m et 3,000 m.

Sien entendu d'autres dimensions sont possibles pour le dispositif tant que sa hauteur et sa argeur sont compatibles avec celles de l'entrée de la cuve considérée (écart d'au moins

;%).

.'exemple illustré concerne le remplacement de tôles de paroi de fond d'un réservoir, mais e dispositif peut être adapté pour le remplacement de tôles de parois latérales. Dans ce cas, 'entrée du volume interne du châssis principal sera une entrée latérale et le volume nterne s'étendra verticalement au sein du châssis. Les dimensions de ce châssis de ^■ emplacement de tôles de parois latérales devront convenir à une introduction dans le ^■ éservoir.

)e même, le dispositif a été présenté dans une utilisation au sein d'une cuve présentant un oit flottant, mais peut bien entendu être utilisé au sein d'une cuve présentant un toit fixe.