Brevet FR2126431A1 — publié le 19721006

La présente invention concerne le transport de matières solides en suspension dans un courant de liquide, telles qu'une boue de roche et d'eau. Un problème particulier dans le transport des boues provient du fait qu'elles sont fortement abrasives et qu'une extrême usure aux coudes des canalisations de transport peut augmenter considérablement les coûts, ce qui résulte à la fois du prix des pièces de rechange et de la nécessité d'arrêter l'installation pendant le remplacement. L'inconvénient peut être minimisé en étudiant la canalisation avec aussi peu de coudes que possible; mais certains coudes restent nécessaires, et il est connu de garnir ceux-ci d'une surface d'usure en céramique pour résister à l'abrasion. Cela prolonge la durée d'usage de l'unité formant le coude, mais augmente également son prix. En conséquence, l'invention réalise une conduite pour dévier dans un plan vertical un ou plusieurs courants de fluide charriant des particules solides en suspension, comprenant un caisson fermé avec parois du haut, du fond, d'avant, d'arrière et de côtés, et ayant des tubulures d'entrée et de sortie fixées à des orifices dans la ou les parois du haut ou des cotés du caisson, l'épaisseur du caisson entre la paroi d'avant et la paroi d'arrière étant supérieure à la section droite des tubulures, et la hauteur du caisson étant telle qu'en utilisation, des particules puissent se précipiter du courant et s'accumuler en un lit sur le fond du caisson. De préférence, les orifices sont pratiqués dans la ou les parois du haut du caisson, de sorte que la conduite est apte à dévier un courant descendant pour le faire monter. De préférence, les passages intérieurs des tubulures d'entrée et de sortie convergent. Il peut y avoir deux tubulures d'entrée placées symétriquement de part et d'autre de la tubulure de sortie. Il est préféré que l'orifice de sortie soit placé à un niveau plus élevé que l'orifice d'entrée et que la conduite comprenne au moins une plaque verticale de chicane s'étendant à travers l'épaisseur du caisson,à l'intérieur de la région occupée par le lit de particules précipitées. L'invention réalise aussi un procédé de déviation dans un plan vertical d'un courant de fluide charriant des particules solides en suspension, consistant à diriger le courant à travers un caisson fermé ayant dans sa région supérieure des orifices d'entrée et de sortie, de telle sorte qu'un tourbillon se forme à l'intérieur du caisson, que des particules se précipitent hors du tourbillon, et que s'accumule sur le fond du caisson un lit de particules précipitées qui s'épaissit jusqu'd un état d'équilibre dans lequel le rythme de précipitation est le même que le rythme d'entrainement des particules du lit dans le courant. De préférence, les directions d'écoulement du courant entrant et du courant sortant sont tangentielles au tourbillon d'état d'équilibre. Quelques exemples spécifiques de conduites construites suivant l'invention vont maintenant être décrits avec référence aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une conduite destinée à inverser sensiblement le courant d'une boue de roche et d'eau , illustrant le principe de fonctionnement de 11 invention La figure 2 est une vue en perspective de la même conduite La figure 3 est une vue en coupe d'une conduite du type à double entrée, et la figure 4 est une vue en coupe d'une conduite à double entrée avec chicanes directrices. Suivant les figures 1 et 2, une conduite comprend un caisson 11 à peu près trapézoidal auquel sont connectées une tubulure d'entrée 12 et une tubulure de sortie 13. Ces tubulures sont placées de façon à avoir leurs axes parallèles aux parois latérales du caisson 11, pour que le courant de boue traversant le caisson ne heurte pas ces parois. Quand la boue entre dans-lecaisson par la tubulure d'entrée 12, un tourbillon va naturellement s'établir dans l'enceinte du caisson, et la boue circulera dans le tourbillon avant de sortir par la tubulure 17. A la périphérie inférieure du tourbillon, la roche en suspension dans la boue tombe sous l'influence de la gravité et s'accumule en un lit de roche 14 dans le fond du caisson 11, le profil du lit 14 étant le même que celui du périmètre de la moitié inférieure du tourbillon. Quand le lit 14 se construit, le tourbillon se trouve naturellement plus resserré et se déplacera plus vite, jusqu a ce qu'un état d'équilibre soit atteint, dans lequel le liquide du tourbillon entraxe de la roche du lit 14 au même rythme que d'autres roches tombent du tourbillon par gravité.Cet état sera stable, et une fois qu'il est atteint, la vitesse du courant de boue dans la conduite est la même que celle du courant qui en sort. Il est évident que grâce à cet agencement l'usure sera minimale dans la conduite elle-même. Dans des coudes de canalisation qui ont été normalement utilisés dans de telles situations, un sévère processus d'érosion se produit sur le côté externe du coude, par suite des propriétés abrasives de la boue qui le traverse ; dans le dispositif représenté, il n'y a pas de mouvement relatif entre la roche et la conduite au point le plus vulnérable, c'est-à-dire le fond du caisson 11. Les dimensions et la forme de la conduite varieront suivant le débit désiré de boue et suivant la distance et l'angle de convergence des tubulures d'entrée et de sortie 12 et 13. le point essentiel est que le caisson soit assez large et assez haut pour contenir le tourbillon d'équilibre avec assez de place au fond pour assurer la formation d'un lit d'épaisseur adéquate. la forme du caisson n'a pas d'importance pourvu qu'il ait des dimensions suffisantes pour contenir largement le tourbillon. La conduite représentée sur la figure 3 a été étudiée pour servir à pomper une boue de minerai et d'eau hors d'une mine ; ses éléments portent les mêmes chiffres de référence que sur les figures 1 et 2. Le pompage est effectué par deux pompes à déplacement travaillant alternativement, chaque pompe ayant une chambre à déplacement. En utilisation, la chambre est rempliede minerai et deau à partir de la mine, puis le minerai et l'eau sont déplacés vers le bas sous pression ; la conduite sert à inverser la direction du courant de telle sorte que la boue monte vers la surface. Il est nécessaire d'avoir deux pompes travaillant alternativement pour assurer un courant continu dans la canalisation de transport, afin d'éviter que la roche se tasse et puisse bloquer la canalisation. Suivant la figure 3, le principe de fonctionnement de la conduite est le même que dans celle des figures î et 2. la boue entre alternativement par l'une ou l'autre des tubulures d'entrée 12, circule en un tourbillon et quitte la conduite par la sortie 13 vers la canalisation de transport en un courant pratiquement continu. Un lit 14 de minerai déposé absorbe tous les effets abrasifs de la boue, de sorte qu'en utilisation il n'y a pratiquement pas d'usure. On a constaté dans des essais que le tourbillon est essentiellement dissymétrique, et si l'on a choisi un caisson à dessus plat (comme sur les figures 1 et 2!, une usure se produit sur la paroi du haut auprès de la tubulure de sortie. C'est pourquoi on a jugé désirable de construire une conduite ayant sa sortie à un sommet, une autre caractéristique nécessaire étant la prévision d'une chicane 15 pour soutenir le lit 14. Comme les tourbillons combinés aux deux entrées 12 ne travaillent qu'alternativement, l'absence d'une chicane aboutirait à ce qu'une partie de l'énergie du pompage soit perdue pour remodeler le lit en une forme dissymétrique, en déposant de la matière du côté où pour l'instant le pompage n'a pas lieu. Dans une construction particulière, l'expérience a montré que le fonctionnement optimal est obtenu quand la distance entre les entrées est dix fois supérieure au diamètre de la tubulure de sortie et quand la hauteur de la base à la sortie est égale à cette distance. L'angle compris entre les parois du haut est 1000, les entrées font un angle de 10 avec la verticale, et la conduite livre à une vitesse de sortie de 2,50 m par seconde une boue de roche dans l'eau à 40 % en poids. Comme il peut arriver que la canalisation de transport soit bloquée ou engorgée, de telle sorte que la pression monte au point de pouvoir fracturer les tubulures ou d'autres appareils, il est nécessaire de prévoir une soupape de sûreté permettant de vider automatiquement la canalisation lorsque la pression monte trop, et donc d'éviter tout dommage, ou lorsqu'il faut arrêter brusquement le dispositif pour une raison quelconque. C'est pourquoi il est prévu au fond du caisson 11 un orifice 16 fermé par une porte 17 à joint élastique 18.On ne peut utiliser une fermeture à verrouillage positif si le dispositif doit être directement exposé à la pression dans la conduite, et par suite la porte 17 est portée à une extrémité par un rouleau 19 sur une rampe 21, et à l'autre extrémité par un système à bras de levier 22 et liaison 23 maintenu fermé par un cylindre pneumatique 24. L'angle de la rampe 21 est le même que l'angle de la liaison 23 avec la verticale, ce qui assure un appui uniforme de la porte contre le caisson 11. L'emploi d'un dispositif à bras de levier signifie qu'une pression constante peut être maintenue dans le cylindre 24 quand le bras 22 ne peut pas passer au-delà de la liaison 23, et aussi que la force exercée par le cylindre doit être une fraction seulement de la force exercée par la boue sur la porte 17.Quand la force sur la porte est supérieure à celle qui peut être équilibrée par la pression dans le cylindre 23, la porte se déplace vers le bas et vers la gauche suivant la figure, et le rouleau 19 se sépare de la rampe 21 de telle sorte que la porte bascule en dégageant complètement l'ouver- ture 16. Des commutateurs combinés au cylindre 24 arrêteront les pompes et actionneront, si cela est nécessaire, des signaux d'alarme sonores. La réalisation représentée sur la figure 4 est la même que celle de la figure 3, sauf l'adjonction d'une série de chicanes directrices 25 pour stabiliser le lit 14. D'autres modifications peuvent aussi être faites, comme il apparaitra à l'homme de état. il est évident que les principes de l'invention peuvent aussi être appliqués à des cas où il y a lieu de dévier un courant d'écoulement à peu très horizontal pour qu'il devienne vertical, ou inversement. Dans de tels cas, il ne peut pas se former de tourbillon à l'intérieur de l'unité, mais on peut s'arranger par une étude adéquate pour que les solides se déposent à partir de la boue en formant une surface d'usure. De telles constructions tombent également dans le domaine de l'invention. REVENb T CAT TONS 1,- Conduite pour dévier dans un plan vertical un ou plusieurs courants de fluide charriant des particules solides en suspension, caractérisée en ce que la conduite comprend un caisson fermé avec des parois du haut, du fond, d'avant, d'arrière et de côtés, et ayant des tubulures d'entrée et de sortie fixées à des orifices sur la ou les parois du haut ou des côtés du caisson, l'épaisseur du caisson entre la paroi d'avant et la paroi d'arrière étant supérieure à la section droite des tubulures, et la hauteur du caisson étant telle, qu'en utilisation, des particules puissent se précipiter du courant et s'accumuler en un lit sur la paroi du fond du caisson. 2.- Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices sont pratiqués dans la ou les parois du haut, de telle sorte que la conduite soit apte à dévier un courant coulant vers le bas pour le faire s'écouler vers le haut. 3.- Conduite selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les passages intérieurs des tubulures d'entrée et de sortie convergent. 4.- Conduite selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux tubulures d'entrée sont placées symétriquement de part et d'autre d'une unique tubulure de sortie. 5.- Conduite selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'orifice de sortie est placé à un plus haut niveau que l'orifice d'entrée. 6.- Conduite selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée par une ou plusieurs plaaues verticales de chicane s'étendant à travers l'épaisseur du caisson à l'intérieur de la région occupée par le lit de particules précipitées. 7.- Procédé de déviation dans un plan vertical d'un courant de fluide charriant des particules solides en suspension pour le faire monter, caractérisé en ce que le courant est dirigé à travers un caisson fermé ayant dans sa région supérieure des orifices d'entrée et de sortie, de telle sorte qu'un tourbillon se forme à l'intérieur du caisson, que des particules se précipitent hors du tourbillon, et qu'un lit de particules précipitées s'accumule sur le fond du caisson et s'épaississe jusqu'à réaliser un état d'équilibre dans lequel le rythme de précipitation est le même que le rythme d'entrainement des particules du lit dans le courant. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les directions d'écoulement du courant entrant et du courant sortant sont tangentielles au tourbillon d'état d'équilibre.