Brevet FR2010666A1 — publié le 19700220

La présente invention se rapporte en général à un dispositif élévatoire pour matériaux fluides ou solides, et plus particulièrement à un dispositif élévatoire pneumatique d'une grande utilité dans le domaine minier sous-marin. 5 On utilise dans les installations minières sous-marines, des dispositifs élévatoires de matériaux comprenant un appareil collecteur qui se déplace au fond de la mer et est relié à un navire en surface au moyen d'un conduit servant au transport jusqu'au navire des Dans le dispositif élévatoire pneumatique, le tuyau d'air comprimé est raccordé au conduit en un point situé entre le navire 15 et l'appareil collecteur. Les bulles d'air pénétrant dans le conduit diminuent la densité du fluide y contenu, qui remonte alors dans le conduit en propulsant jusqu'au navire de surface les agrégats recueillis par l'appareil collecteur. Lorsque les opérations minières sont exécutées à 5 000 mètres, par exemple, 20 il est nécessaire d'utiliser des kilomètres de tuyau d'air comr-primé. Ce tuyau augmente appréciablement la résistance à la traction. La présente invention a donc principalement~pour objet de réaliser un dispositif élévatoire pneumatique dans lequel le 25 tirage est appréciablement réduit» A cette fin, la présente invention réside dans un appareil de remontée de matériaux comprenant un premier conduit s*étendant entre un premier et un second points verticalement espacés, et dont l'extrémité inférieure est pourvue d'une admis-30 sion en communication avec une masse de fluide pour la remontée de celui-ci et du matériau en suspension, et un second conduit destiné à décharger dans le premier un second fluide moins dense que le premier fluide, appareil caractérisé par le fait que ce second conduit est disposé à l'intérieur du premier conduit dans 35 lequel il descend. L'invention ressortira mieux de la description qui va suivre d'une forme préférée de réalisation représentée, uniquement à titre d'exemple, aux dessins annexés, sur lesquels : 69 19190 2 2010666 - la fig. 1 illustre les divers éléments d'une installation minière sous-marine ; - la fig. 2 est une coupe du conduit de remontée de matériaux illustrant la partie inférieure d'un conduit d'air 5 comprimé disposé à l'intérieur ; - la fig. 3 est une élévation de côté, avec certaines parties interrompues, illustrant une partie du navire de la fig. 1; - la fig. 4 est une vue suivant la ligne IV-IY de la 10 fig. 3 ; et - la fig. 5 est une vue suivant la ligne V-V de la fig.4» La fig. 1 représente une installation minière type comprenant un navire en surface 10 qui avance dans l'eau suivant la direction de la flèche. Un conduit 12, descendant du navire 10 et 15 tiré celui-ci, est raccordé à un appareil collecteur 14 qui se déplace sur le fond 16 de la mer. Pour s'adapter aux accidents de terrain, le collecteur 14 est relié au conduit 12 au moyen d'un conduit flexible 19 et d'un joint à rotule ou orientable 20. Pour transférer les agrégats, ou autres matériaux ra-20 massés, du collecteur 14 au navire en surface 10, au moyen du conduit 12, on introduit dans ce dernier de l'air comprimé en un point I situé entre le navire 10 et le collecteur 14» La fig. 2 est une vue agrandie, avec certaines parties interrompues, du conduit 12 au point d'injection I, illustrant 25 le second conduit sous la forme du tuyau 24 à air comprimé disposé à l'intérieur du conduit 12. Le tuyau pneumatique 24 est pourvu à son extrémité inférieure d'une partie de décharge destinée à introduire l'air comprimé dans le conduit *12 afin d'effectuer une action élévatoire. L'air sous pression sortant du 30 tuyau pneumatique 24 forme des bulles qui s'élèvent à travers la colonne d'eau du conduit 12, en rendant celle-ci moins dense. La colonne d'eau a tendance à s'élever en direction de la surface, action qui attire l'eau dans la partie inférieure du conduit 12, ainsi, par suite, que les agrégats ramassés. Les grosses bulles 35 d'air ont tendance à remonter plus rapidement, effet connu sous le nom de ripage. Afin de réduire ce ripage et d'accroître l'efficacité du dispositif élévatoire pneumatique» la présente invention utilise des moyens destinés à réduire la dimension des 69 19190 3 2010666 bulles d*air qui sortent du conduit 12» Ces moyens peuvent prendre la forme d'une pièce de recouvrement 28 vissée sur l'extrémité inférieure du tuyau pneumatique 24, et percée d'un certain nombre de petits orifices 30. Ges petits orifices 30 favorisent la ré-5 duction de la dimension des bulles d'air normalement formées en l'absence de la pièce 28 de recouvrement. Pour assurer une dimension encore plus petite des bulles d'air de décharge, on dispose à l'intérieur de la pièce 28 de recouvrement une petite turbine 32 pourvue d'un certain nombre 10 d'ailettes 34 qui, en réponse à l'air comprimé introduit, ont pour fonction de faire tourner la turbine 32 et de bloquer périodiquement la sortie de l'air aux divers orifices 30. En l'occurrence d'obstruction du conduit 12 par les aggrégats ramassés, l'invention en assure le déblocage sans qu'il 15 soit nécessaire d'arrêter totalement les opérations minières, ni de retirer de l'eau le conduit, les moyens destinés à effectuer le débouchage consistent en une pale 40 , fixée à la turbine 32 qui la fait tourner. Une caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'on peut faire mouvoir le tuyau pneumatique 24 20 par rapport au conduit 12, à l'intérieur de ce dernierd c© qui permet d'abaisser le tuyau 24 jusqu'au point d'obstruction^ auquel la pale 40 en rotation remédie à la situation. Bien que l'air comprimé soit d'un usage courant et qu'il soit introduit au moyen du tuyau pneumatique 24, le présent disr-25 positif élévatoire de matériaux peut utiliser d'autres fluides, y compris des gaz, moins denses que le fluide contenu dans le conduit 12. La disposition du tuyau pneumatique 24 à l'intérieur du conduit 12 élimine la résistance à l'aspiration que l'on rencontre 30 dans les types antérieurs de dispositifs pneumatiques de remontée* De plus, avec le présent agencement, si une fuite d'air vient à se produire, l'air s'échappe à l'intérieur du conduit 12, maintenant ainsi l'action de remontée, bien qu'avec une réduction possible de rendement, alors que dans les dispositifs antérieurs, 35 l'air comprimé se trouvait perdu dans l'eau environnante. Un moyen destiné à 1 'introduction et à' la manoeuvre du tuyau pneumatique 24 dasi™ lo sondiiit 12 est représenté aux fig«3, 4 et 5» auxquelles o?i se réfèrtsra saaâ&tsna&to IÂI ORIGINAL* 69 19190 ' 2010666; * De nombreux naislï?©© fiâai©ï3s comportent -un-'puits entrai par lequel on descend le collecteur et le conduit. La fig® 3 illustre donc 1© natrir® 10 svyee ma parti® interrompu© montrant le puits central 45° l?oàr eospenssa» 1® roulis et 1® tangage du navire 5 10 sa cours des opérations minières, 1© conduit !« passe dans" me snspgasion à la Cardan 45 qui 1s maintient, s* Sa suspension 4S eospxsd un prssaler ehâss*,s 48 çpi tourae autour d*«& axs ïf @t m s©@©aê ©hâssie 49, î?@lié aa di&B-sis 48 et qui tourne autour 4®«a as® T, dans la m las plan ào?is©&-20 tal que l1®^® X, selon la fig« saie perpendiculaire à ©elisl-^©!. ï» section inférieure de cœaduit 50 ta d££L®ote«? 47 ee&porte m épaulssent 51! qui, ©ssjsîmieî&gaat à sa® " sala ou dispositif à patinage 52s. fis® 1© déflecteur 47 dgss la smpessiea 46. Pour 1* équilibre et la stabilisation da navire» il est 25 préférable que l'équipassent d@ ré9®pti®a soit eitmé des ©dtéa bâbord et tribosâ. 2sr suit®, le déflecteur 47 ©st bifurqué de façon à comprendre un premier et un second bras sous la term» de parties ourviligE@0 d® eosduitg 55 ©t 54 raccordé» par des jointe à rotule ou orientables correspondants 56 et 57 aax ®eoiie«s de 50 conduit 59 et 60, ces deux dernières sections étant raccordée» aux récepteurs de bâbord et de tribord, respectivement» Selon les principes d® la présente invention, des moyens sont prévus pour 1! introduction du tuyau pneumatique 24 dans le conduit 12. Ces moyens consistent en un entonnoir 65, dont les 35 parois convergent en digestion i® la section inférieure 50 d** conduit et# pourvu d8ucs mbme® 64 située à la fonction des conduits emrçUigEss 53g 54g "ea f&msst à eette jonction un orifice 74. Le haut de 1 Irstomioir ë'3 sst âsmi BAD ORIGINAL 69 19190 2010666 de tuyau ayant pour fonction de maintenir la partie supérieure du tuyau pneumatique 24 qui est raccordée au compresseur 68 ou, en alternative, à toute source de fluide moins dense que le fluide contenu dans le conduit 12. (la conicité de l'entonnoir 63 permet 5 de diriger le tuyau 24 dans l'orifice 74 de divers angles d'introduction) . Afin d'assurer à l'intérieur du conduit 12 le maximum de zone disponible pour le transport des t agrégats aux dispositifs récepteurs, le tuyau pneumatique 24 est de préférence introduit 10 de manière que son axe central ne coïncide pas avec l'âxe central du conduit 12. Cette caractéristique est clairement représentée à la fig. 5 qui est une vue suivant la ligne Y-Y de la fig. 4- À cette figure 5, C représente l'axe central du conduit 12, et 0* celui du tuyau pneumatique 24. On voit que l'entonnoir 15 63 est situé en avant (par rapport au sens de marche du navire 10) de l'axe centrai G, de sorte que le tuyau pneumatique 24, sur le navire en surface, est introduit dans le conduit 12 en avant de l'axe central G et est maintenu par la partie de support 65 constituée d'un dispositif à friction ou à coincement 71. Ba prati-20 que, le tuyau pneumatique 24 peut être constitué de plusieurs sections dont chacune est introduite dans le support 65, maintenue en place par le dispositif de coincement 71 jusqu'à ce qu'une autre section de tuyau pneumatique y soit raccordée, puis* est abaissée d'une longueur de tuyau après retrait du dispositif 71 de coïnce-25 ment» le procédé étant répété jusqu'à ce que la longueur désirée de tuyau xhftfflinfc» soit déployée. Le dispositif d'introduction de tuyau pneumatique comprenant le dispositif de coïncement 71 facilite l'addition ou le retrait de sections de tuyau permettant de faire varier le point 30 d'injection d'air (I, fig. 1) pour adaptation aux diverses profondeurs d'exploitation minière et aux régimes de production optimale avec une quantité donnée d'air. De plus, l'appareil représenté à la fig. 2 permet le déblocage des obstructions. Bien que la présente invention ait été décrite en réfé-35 renc^jiux exploitations minières sous-marines, on remarquera qu' elle/ également applicable aux dispositifs immergés ou terrestres impliquant le captage de fluide, tel que l'huile, ou aux installations minières terrestres dans lesquelles une matière située dans une zone inondée est remontée au moyen d'un conduit. 69 19190 6 2010666 REVfeflDIC A.TIOITS « 1. Appareil de remontée de matériaux comprenant un premier conduit s'étendant entre un premier et un second points verticalement espacés, et dont l'extrémité inférieure est pourvue d'une admission en communication avec une masse de fluide pour la 5 remontée de celui-ci et du matériau en suspension, et un second conduit destiné à décharger dans le premier un second fluide moins dense que le premier fluide, appareil caractérisé par le fait que ce second conduit est disposé à l'intérieur du premier dans lequel il descend. 10 2. Appareil selon revendication 1, caractérisé par le fait que le second conduit présente une partie décharge pourvue d'un certain nombre d'orifices. 3» Appareil selon revendication 2, caractérisé par le fait qu'une turbine, disposée à l'intérieur de la partie décharge, 15 est entraînée par le second fluide et reliée à un outil dépassant vers le bas, au-delà de l'extrémité inférieure du second conduit. 4. Appareil selon revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le premier point se situe sur un navire en surface, le second point se situe à proximité du fond de la mer, le 20 premier fluide est l'eau de mer environnante, et le second fluide est un gaz comprimé. 5. Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le second conduit est monté axiale-ment mobile à l'intérieur du premier conduit. 25 6. Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'un dispositif déflecteur est raccordé ià la partie supérieure du premier conduit et comprend une section inférieure ainsi qu'une section supérieure bifurquée formant un premier et un second bras, et un dispositif de support 30 et dfintroduction du second conduit, disposé au point de jonction de ces premier et second bras, les parois de ce dispositif convergeant en direction de la section inférieure de conduit du dispositif déflecteur.