Brevet FR2273988A1 — publié le 19760102

La présente invention concerne une vanne de distribution à troies voies pour pompes à béton à commande hydraulique, du type à deux cylindres et pistons, vanne dans laquelle le béton est aspiré alternativement dans les dits cylindres à partir d'une trémie de réserve, et refoulé dans une conduite pour son transport à distance jusqu'au point d'utilisation. La plupart des pompes à béton actuellement en service sont fondées sur ce principe, et ne diffèrent entre elles presque uniquement que par les caractéristiques de la vanne distributrice et sa construction. Le dispositif sans doute le plus employé Jusqu'à maintenant et encore actuellement en usage, utilise quatre tiroirs agencés de façon que les cylindres de pompage soient mis alternativement en communication, soit avec la trémie de réserve du béton, soit avec la conduite de départ du béton pour le refoulement de celui-ci. Le fonctionnement est dans ce cas celui d'un distributeur classique à quatre voies, aussi bien en construction qu'en dimensions, les différences venant principalement de la nature du mélange à transporter.Dans ce dispositif, lorsqu'un cylindre est dans sa phase d'aspiration, il y a ouverture du tiroir le mettant en communication avec la trémie de réserve du béton, et fermeture du tiroir le mettant en communication avec la conduite de départ. Dans la phase active de pompage le tiroir de communication avec la trémie se ferme, et le tiroir dè communication'avec la conduite de départ s'ouvre. Bien entendu, lorsqu'un cylindre est en phase d'aspiration, l'autre est en phase de re souplement, et réciproquement. Le système ci-dessus décrit comprend généralement de nombreux éléments, ce qui le rend délicat et coûteux. Comme le mélange à transporter est fortement abrasif, ou formé de composants très différents entre eux, il est évident que l'étanchéité entre les parties sous pression d'une part, et les parties non sous pression d'autre part, pose des problèmes non négligeables de conception et de construction. Pour les mimes raisons, la construction est coûteuse et l'entretien diffic le. Pour éviter ces inconvénients, on a cherché à grouper dans une vanne unique tout ie système de distribution du béton. Les solutions adoptées sont diverses, mais conservent le principe de la mise en communication alternative du cylindre aspirant avec la trémie de réserve, et du cylindre de refoulement avec la conduite de départ. On a aussi plus récemment construit des vannes distributrices reliées directement à la conduite de départ ou de transport, et conçues de façon à prendre en charge uniquement le béton pompé par le cylindre de pompage et à l'envoyer directement dans la conduite de départ. la présente invention concerne une vanne de ce dernier type principalement caractérisée en ce qu'elle comprend a) un élément tubulaire, en partie courbé suivant un arc de cercle et en partie rectiligne, disposé dans la trémie de réserve du béton, et susceptible, pr rotation autour d'un axe vertical commun à sa partie rectiligne et à l'extrémité de la conduite de départ, à laquelle la dite portion est réunie, d'osciller entre une position dans laquelle le dit élément ferme la communication de la trémie avec l'un des cylindres, et une position dans laquelle le dit élément ferme la communication de la trémie avec l'autre cylindre de la pompe à béton par l'extrémité de sa portion courbe b) des organes pour la production de la dite oscillation c) des organes pour l'amenée de la partie courbe du dit élément tubulaire vers la position correspondant à la fermeture de l'une des dites communications, avec une force différente entre les phases de travail et les phases d'oscillation. De préférence, dans la vanne suivant l'invention, l'élément tubulaire en partie rectiligne et en partie courbe, forme un coude à 900 et est monté sur deux supports portés par la trémie tandis que les organes d'oscillation par rotation de l'élément tubulaire lui-meme sont constitués par une paire de vérins à fluide sous pression agissant sur un levier solidiare de l'élé- ment tubulaire, et supportés également par la trémie. D'autre part, les cylindres de la pompe à béton sont de préférence montés sur des orifices d'une plaque d'usure fixée à la pompe et disposée à l'intérieur de la trémie, l'élément tubulaire pouvant obturer alternativement les dits orifices, et l'étanchéité étant obtenue gracie à un anneau d'usure poussé contre une surface de contact de la dite plaque avec les bords des dits orifices. L'élément tubulaire de la vanne et son anneau d'usure sont de pré férence poussés contre la plaque d'usure de la pompe par une paire de cylindres à fluide sous pression, exerçant leur action entre le chassis de la pompe et la trémie supportant le dit élément tubulaire. Les dits cylindres à fluide sous pression sont de préférence alimentés par le meme circuit de fluide sous pression commandant la pompe à béton et les vérins faisant osciller la vanne, et de façon que la force assurant le contact entre l'élément tubulaire et les orifices de la plaque d'usure supportant les cylindres de la pompe, ait une valeur élevée au moment des périodes actives pendant lesquelles le béton est poussé à travers la vanne vers la conduite de départ et/ou de transport, et une valeur plus faible pendant les périodes de commutation, pendant lesquelles l'élément tubulaire pivote en tournant de façon à permuter entre eux le cylindre obturé et le cylindre ouvert dans la pompe à béton.Il est à noter que les cylindres eux-mmes, gracie à une commande spéciale, servent également à soulever la trémie pour faciliter l'accessibilité aux organes principaux de la pompe et permettre leur entretien. Une vanne de distribution suivant l'invention va maintenant entre décrite plus en détail, uniquement à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, représentant un mode préférée de réalisation, et dans lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale de la vanne suivant l'invention, ainsi que de la trémie, d'une partie de la pompe, et de la conduite de départ ou de transport, tous ces organes étant reliés à ladite vanne la figure 2 est une vue suivant la flèche F de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle de la portion centrale de la figure 1, suivant un plan passant par les axes des cylindres, de la pompe et de la vanne ; la figure 3a est une vue suivant la flèche f de la figure 3 ; ; la figure 4 est un schéma du circuit hydraulique de commande la vanne suivant l'invention, dans une phase de sonionctionne- ment la figure 5 est un schéma semblable à celui de la figure 4, mais dans une période de fonctionnement intermédiaire entre les deux cycles de pompage. Sur les figures 1 à 3, la vanne suivant l'invention fait partie d'un ensemble comprenant une trémie 1 de réserve de béton, les deux cylindres t et 2' avec leurs pistons 3 et 3', une pompe à béton de type alternatif (dont les autres parties ne sont pas représentées), un tube 5 de départ et/ou de transport du béton, la partie essentielle de la vanne étant constituée par un élément tubulaire de gros diamètre désigné par 4, partiellement en arc de cercle et partiellement rectiligne, susceptible d'osciller entre deux positions, et reliant le tube 5 qu'il prolonge suivant l'axe du dit élément tubulaire dans sa partie rectiligne, axe autour duquel a lieu 1' oscillatibn, alternativement à l'un ou l'autre des cylindres 2 et 2'.L'élément tubulaire 4 formant un coude à 900 est disposé dans sa plus grande partie à l'intérieur de la trémie 1, ainsi traversée par le tube 4 de raccordement des cylindres 2 et 2' avec la conduite 5, le tube 4 émergeant seulement de la trémie par l'extrémité de sa partie rectiligne verticale. Pour la manoeuvre de la vanne, deux vérins à liquide sous pression 6, supportés d'un côté par une console 1' en porte-àfaux extérieur à la partie supérieure de la trémie 1, et de l'autre en 9 par un levier 4', relié comme il va 4tre décrit à l'élément tubulaire, ou vanne 4 proprement dite. La vanne 4 est montée de façon à pouvoir pivoter entre deux supports 10 et 11 portés par la trémie 1, et coaxiaux avec l'axe X-X autour duquel, comme il a été dit plus haut, la vanne 4 doit tourner. Sur le premier support 10, muni de paliers oscillants 12, la vanne 4 porte directement par sa partie 4", tandis que sur le second support 11, garni d'une fourrure 15, tourne un ensemble 4"' soutenant la vanne 4. Sur le support 10, le palier oscillant 12 supportant la vanne est protégé par deux garnitures souples 13 et 14 limitant une chambre remplie de graisse pour la lubrification du palier 12. Sur le support 11, la fourrure 15 est protégée par des garnitures 16. Des cylindres à liquide sous pression 17 sont montés à l'ex- térieur de la trémie 1. Ces cylindres sont fixés, à l'une de leurs extrémités en 1" sur la trémie 1, et à l'autre extrémité en un point fixe 18 du chassis 19 de la pompe. La trémie 1 est portée par des pivots 20 montés sur le châssis 19. Les cylindres 17 assurent, d'une façon qui sera expliquée par la suite, l'étanchéité entre , d'une part l'anneau d'usure 21 et sa garniture 22, montés sur la vanne 4, et d'autre part la plaque correspondante d'usure 23 d'un raccord 24, réuni par des joints à démontage rapide 25 aux cylindres de pompage 2 eut 2' de la pompe à béton, et aux bords des ouvertures dans cette plaque sur lesquelles viennent s'ajuster les cylindres 2 et 2'. La trémietest libre de se déplacer, en tournant d'un certain angle autour de l'axe défini par les pivots 20, sous l'action des cylindres 17, par rapport au raccord 24, en restant étanche au béton contenu dans la trémie 1, grace à la garniture 26 fixée à la trémie 1 elle-meme. La référence 25' désigne un joint à démontage rapide de liaison de l'élément tubulaire, ou vanne, 4, avec l'extrémité du tube de départ 5. Les joints 25 et 25' comportent des anneaux d'étanchéité et permettent la jonction ou la séparation rapides, soit des cylindres 2 et 2' avec la plaque 23, soit de l'élément tubulaire 4 avec le tube de départ 5. Le fonctionnement du dispositif décrit est facile à expliquer, le béton contenu dans la trémie 1 est aspiré directement et alternativement par les cylindres 2 et 2'. Le cylindre précédemment rempli de béton envoie celui-ci pendant la phase de refoulement à travers la vanne distributrice 4 vers la conduite de départ 5. La vanne est à cet effet plaquée sur l'orifice correspondant de la plaque 23, de façon à former la sortie vers le cylindre de refoulement.Au moment de l'inversion des phases d'aspiration et de refoulement entre les deux cylindres, la vanne 4 pivote sous l'action des deux vérins 6, par l'intermédiaire du levier 4' (figure 2) autour de l'axe X-X du tube 5 (avec lequelle elle reste constamment raccordée), de façon que l'extrémité d'entrée voisine de la plaque 23 passe de l'ouverture de liaison avec l'un des cylindres à l'ouverture de liaison avec l'autre cylindre. Pour assurer-ltétanchéité pendant la phase de refoulement, les cylindres 17 appuient l'anneau d'usure 21 contre la plaque d'usure 23, tout en agissant sur la trémie 1, qui tourne autour des charniières 20. Cette pression doit évidemment diminuer pendant la rotation de la vanne. A cet effet, le circuit d'alimentation des cylindres 17 est dédoublé, de façon à réaliser pendant la rotation de la vanne une pression moins forte, déterminée et variable, et pendant la phase active de refoulement une pression plus élevée, proportionnelle à la pression de refoulement du béton. La figure 4 représente le schéma d'un circuit hydraulique et d'un circuit électrique, associés à la vanne suivant l'invention, figurés pendant le mouvement des deux cylindres de pompage phase pendant laquelle les cylindres 17 doivent exercer une pression élevée et proportionnelle à la pression du système hydraulique de pompage. A partir d'un réservoir 30, l'huile est aspirée à travers le filtre 31 par la pompe 32, et envoyée sous pression dans le circuit hydraulique contrôlé par la soupape limitatrice réglable 33. L'huile sous pression alimente, à travers le distributeur 40, les cylindres hydrauliques 35e 36, eux-mêms reliés aux cylindres de pompage 2 et 2'. Une soupape d'étranglement 37 alimente la partie commune des cylindres 35 et 36, pour les fuites éventuelles volumétriques à travers les garnitures des cylindres. Le circuit principal comporte une soupape anti-retour 38 et un accumulateur 39. L'électrovanne 34 alimente les deux cylindres hydrauliques 6 qui, par l'intermédiaire du levier 4', commandent la rotation de la vanne distributrice 4. En même temps qu'elle commande l'alimentation des cylindres 6, l'électrovanne 34 règle la position du distributeur hydraulique 40, en assurant ainsi le mouvement synchronisé des deux cylindres hydrauliques 35 et 36, suivant la position prise par la vanne distributrice. La position de l'électrovanne est stabilisée électriquement par les bobines 34' et 34" de l'électrovanne, excitées alternativement par les contacteurs électriques de fin de course 29' et 29", alimentés par la batterie 28 et commandés par les pistons des cylindres 35 et 36 à la fin de leur course. La position du distributeur hydraulique 40 est définie et maintenue par de l'huile sous pression, prélevée par deux dérivations de l'électrovanne 34, suivant le cycle alterné et synchronisé de celle-ci. L'huile sous pression du circuit alimente les cylindres 17. Par suite, pendant la phase de refoulement, la vanne distributri ce 4 étant immobile dans l'une de ses positions extrêmes, cette huile maintient le contact sous pression élevée de l'anneau 21 de la vanne proprement dite contre la plaque 23 de la trémie 1, l'ouverture dans la plaque étant ainsi vi-àvis du cylindre en re foulement. Uns soupape anti-retour 42 empêche dans cette phase l'huile sous pression de passer dans le circuit contrôlé par un réducteur de pression 43 alimenté par l'huile sous pression de la pompe 32. Ce réducteur de pression 43 a pour rôle l'alimentation des cy cylindres 17 sous une pression limitée et réglable pendant le mou vement de rotation de la vanne distributrice. Comme il a été dit plus haut, ce mouvement est obtenu par l'intermédiaire de l'é- lectrovanne 34, commandée par l'un des deux contacteurs 29' et 29". En même temps que cette commande, les mês contacteurs de fin de course actionnent l'électrovanne 41, maintenue, quand elle n'est pas excitée, dans la position où elle ne laisse pas passer l'hui- le souks haute pression de la pompe 32, sous l'effet du ressort 41', empéchant ainsi l'arrivée directe aux cylindres 17 de l'huile sous pression de la pompe 32. A ce moment, les cylindres 17 se trouvent isolés du circuit principal de la pompe 32, et sont alimentés uniquement sous la press-ion de tarage du régulateur de pression 43, à travers la ~soupape anti-retour 42. L'huile précédemment emprisonnée dans les cylindres 17 s'é coule à travers la soupape de retenue 44, tandis que la soupape d'étranglement 45 sert à régler le délai de passage de l'huile sous pression de la pompe 32 aux cylindres 17, lorsque ltélectro- vanne 41, n'étant plus excitée, reprend la position indiquée sur la figure 4. il est ainsi possible de stabiliser et de régler dans les cylindres 17 une pression telle que soit maintenu le contact entre les parties glissantes de la vanne distributrice 4 et de la pla- que 23 de la trémie à béton 1, de façon à éviter les fuites du béton, mais sans que cette pression atteigne des valeurs conduisant à une usure excessive des parties glissant les unes sur les autres. Les deux diodes 46 du circuit électrique empêchent que le signal électrique engendré par l'un des deux contacteurs de fin de course 29' et 29" ne mette sous tension à la fois les deux bobines 34' et 34" de l'électrovanne 34, mais actionne uniquement la soupape voulue pour l'inversion du cycle. Les circuits de la figure 4 sont reproduits sur la figure 5, mais correspondent au moment où ia vanne ou élément tubulaire 4 a tourné autour de l'axe X-X sous l'action des vérins 6. On peut voir que l'électrovanne a changé d'état par rapport à la figure 4, en inversant la position et l'action des pistons des vérins 6, et en faisant passer la vanne distributrice d'un cylindre à l'autre de la pompe à béton. Ce changement d'état de l'électrovanne est commandé par le contacteur 29' sur lequel agit le piston du cylindre hydraulique 35. On voit aussi sur la figure 5 que le distributeur 41 a changé de position par rapport à la figure 4. Les cylindres 17 ne sont alors plus commandés directemnt par l'huile sous pression élevée de la pompe 32, mais par l'huile sous pression réduite venant du régulateur de pression 43. L'accumulateur 39 a pour rdle l'accumulation, pendant le fonctionnement des cylindres hydrauliques 35 et 36, d'une certaine quantité d'huile, afin que, dans une phase suivante, lorsque l'é- lectrovanne 34 change d'état, la quantité d'huile nécessaire puisse agir à la vitesse sur les cylindres de commande 6 de la vanne de distribution. Le circuit comprend également de préférence deux étranglements 47 et 47' sur les canalisations entre l'électrovanne 34 et le tiroir hydraulique 40. Le but de ces étranglements est de provoquer dans un certain re-tardl1';ntervention du tiroir hydraulique, de façon que celui-ci ntagisbe sur les deux cylindres hydrauliques que lorsque la vanne de distribution a terminé son déplacement. Le circuit comprend aussi un distributeur manuel à quatre voies 48, permettant de passer de la phase de refoulement à la phase d'aspiration du béton. Ce distributeur est utilisé par exemple pour faire disparaître les bouchons pouvant se former dans les conduites à béton. Il peut aussi servir à renvoyer par aspiration dans la trémie, en fin d'opération, le béton contenu drs les conduites.En agissant sur le distributeur 48, on ihvo-r les positions relatives du tiroir hydraulique 40 et de l'électrovanne 34, avec pour ré sultat que dans la position de la vanne 4 représentée sur la fi gure 4, les cylindres hydrauliques 35 et 36 ont leurs fonctions inversées, en aspirant le béton de la vanne 4 et donc de la con duite 5, pour la refouler dans la trémie 1. Le distributeur manuel 40 permet aussi d'inverser la comman de hydraulique des cylindres 17, par rapport à celle représentée sur les figures 4 et 5. Par cette inversion, on obtient le sou lèvement de la trémie 1, qui pivote autour de l'axe défini par les charnières 20 sur le chassis 19, comme le représente schématique ment la figure 1. Le système d'étanchéité formé par l'anneau 21 et la plaque 23 peut ainsi entre facilement inspecté, ainsi que l'en semble des garnitures des pistons 3 et 3' du dispositif de pom page, et tous les éléments sujets à usure. L'appareillage peut ainsi titre entretenu très facilement, et avec le maximum de com modité. L'invention fait donc connaître une vanne perfectionnée, avec dispositif d'auto-étanchéité et rattrapage automatique des jeux dus à l'usure des parties frottantes de la vanne de distri bution et des surfaces fixes avec lesquelles elle est en contact. Ce dispositif supprime les réglages constants, généralement mécaniques, indispensables avec les types connus de vannes, pour le maintien des contacts entre la vanne distributrice et le cy gindre de pompage, d'une part pendant le mouvement de la vanne, et d'autre part pendant le pompage, avec l'avantage de l'utilisation de deux pressions différentes dans les deux cas. L'excellen ce du contact réalisé entre les parties mobiles de la vanne sui vant l'invention (anneau 21 et plaque 23) évite en toutes cir constances que le béton sous pression ne puisse s'échapper par les défauts d'étanchéité entre la partie mobile et la partie fixe du dispositif. Un contact imparfait entre la vanne idstributrice et le cy lindre de refoulement laisserait, dans la pratique, fuir les por tions les plus fines du béton, dont les caractéristiques de compo sition, et par suite la résistance, seraient donc modifiées, en mdme temps que seraient retirés du béton les éléments lui servant de lubrifiants pendant son parcours des conduites de transport, et indispensables à un bon fonctionnement de toute pompe a béton. Le dispositif décrit est automatique étant donné qu'il utilise directement le fluide sous pression circulant dans l'installation de pompage du béton. L'étanchéité du contact entre la vanne distributrice et le cylindre de pompage étant réalisée avec le fluide lui-même du circuit de la pompe, augmente par suite proportionnellement à la poussée et à la pression exercée sur le béton lui-m4me. il en résulte que, lorsque la pression augmente sur le béton, la force assurant le contact entre le cylindre de pompage et la vanne de distribution augmente également, et équilibre l'accroissement de la force opposée tendant à écarter la vanne de distribution et le cylindre de pompage. Le dispositif suivant l'invention permet aussi facilement de faire varier la pression de contact pendant le déplacement de la vanne. Le montage de la vanne suivant l'invention est simple. Les portions sujettes à usure sont faciles à enlever et à remplacer, éventuellement par d'autres éléments pouvant posséder une durée supérieure à celle des premiers, qui sont ceux dont la construction est la plus compliquée. Cette vanne est de plus facile à inspecter et à entretenir, comme il a été expliqué, dans ses éléments les plus délicats et/ou exposés à l'usure. il est à souligner que la vanne de distribution perfectionnée pour pompes alternatives à béton suivant l'invention peut entre réalisée suivant des formes différentes de celle qui a été décrite. L'invention s'étend donc à ces autres formes de réalisation comme à toutes variantes de la forme décrite. REVENDICATIONS 1. - Vanne distributrice à trois voies pour pompes à béton à deux cylindres, du type directement relié à la conduite à distribution ou de transport du béton, et prenant en charge exclusivement le béton pompé par le cylindre de pompage pour l'envoyer directement dans la dite conduite, cette vanne étant caractérisée en ce qu'elle comprend :: a) un élément tubulaire, en partie courbé suivant un arc de cercle et en partie rectiligne, disposé dans la trémie de réserve du béton et susceptible, par rotation autour d'un axe vertical commun à sa partie rectiligne et à l'extrémité de la conduite de distribution à laquelle la dite partie est réunie, d'osciller entre une position dans laquelle le dit élément ferme la communication de la trémie avec 1'un des cylindres, et une position dans laquelle le meme élément ferme la communication de la trémie avec l'autre cylindre de la pompe à béton, par l'extrémité de sa partie courbe ;; b) des organes pour la production de la dite oscillation c) des organes pour l'amenée de la partie courbe du dit élément tubulaire vers la position correspondant à la fermeture de l'une des dites communications, avec une force différente entre les phases de travail et les phases d'oscillation. 2. - Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en cé que l'élément tubulaire en partie rectiligne et en partie courbe forme un coude à 900 et est monté sur deux supprots portés par la trémie. 3. - Vanne suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les organes produisant l'oscillation par rotation de l'élément tubulaire sont constitués par une paire de vérins à fluide sous pression agissant sur un levier solidaire de ltélément tubulaire et supportés également par la tremie. 4. - Vanne suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les cylindres de la pompe à béton sont montés sur des orifices d'une plaque d'usure fixée à la dite pompe et dispo sée à l'intérieur de a :iite te trémie, et en ce que le dit élément tubulaire peut obturer alternativement les dits orifices, l'étanchéité nécessaire étarL C'Li enue grâce à un anneau d'usure poussé contre des surfaces de contact de la dite plaque avec les bords des dites ouvertures. 5. - Vanne suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément tubulaire de la vanne et son anneau d'usure peuvent être poussés contre la plaque d'usure de la pompe par une paire de cylindres à fluide ous pression exerçant leur action entre le chassies de la pompe et la trémie supportant le dit élément tubulaire. 6. - Vanne suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les dits cylindres à pression sont alimentés par le même circuit de fluide sous pression commandant la pompe à béton et actionnant les vérins faisant osciller la vanne, et de façon que la force assurant le contact entre l'élément tubulaire et les orifices de la plaque d'usure supportant les cylindres de la pompe ait une valeur élevée au moment des périodes actives pendant lesquelles le béton est poussé à travers la vanne vers la conduite de distribution ou/et de transport, et une valeur plus faible pendant les périodes de commutation, pendant lesquelles l'élément tubulaire oscille en tournant de façon à permuter entre eux le cylindre et le cylindre ouvert dans la pompe à béton. 7. - Vanne suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les dits cylindres à pression de fluides sont également utilisés pour soulever la trémie et permettre l'inspection, pour leur entretien éventuel, des organes d'étanchéité et de pompage, et en particulier des organes d'usure.