Brevet FR2382259A1 — publié le 19780929

La présente invention concerne un procédé pour épurer les liquides ou boues utilises dans les forais de sols en général, ainsi qu'un dispositif pour l'erécution dudit procédé. On oonnait do bien l'emploi de boues ou de liquides spEciauss généralement à bue de bentonite, dans les travaux de forage ou de touille des sols. Ces boues sont utilisées soit pour consolider les parois des ercavations, afin d'éviter les éboulements ou les décollements de matériaux, soit également, suivant des techniques particulières de forage, pour soulever du foni des excavations les détritus produits par l'action des outils. Suivant la nature du sol et la technique de forage adoptas ces deux fonctions peuvent être simultanées ou indépendantes. Il est également connu que, pendant le travail, Ces boue doivent être contincellement épurées des particules solides de terrain ou d'autres sateriaux qu'elles contiennent afin de pouvoir être réutilisées pour des nouveaux forages et/ou de pouvoir effeotuer correctement, en leur présence, la coulez de beton dans le trou de forage. Dans les systèmes d'épuration couramment employés, cette opération est effectuée en soulevant Ces liquides 8 la surfaces c'est-à-dire au niveau du plan de travail et en procédant ensuite par décantation naturelle ou par centrifugation, ou encore par tamisage au moyen de cribles vibrants et ainsi de suite. L'opération ainsi effectuée demande beaucoup de tempe et l'emploi de bassins volumineur ou de reservolrs de otiaul, ainsi qu'un outillage complere se prêtant sal aux travaux en chantier. La présente invention a pour but de pallier les inconvéniente qui viennent d'être décrits, et bien d'autres, en persettant d'effectuer l'épuration des boues dans le trou de forage même, par des opérations simples, rapides et sans avoir à extraire ces aimes boues des tranchées ou des excavations A elles se trouvent. Un autre but de la présente invention est calui de réaliser un dispositif permettant l'exécution de ce même procédé. Ces bute et d'autres encore qui apparaitront plus olairesent par la suit. sont atteints par le procédé selon l'invention pour l'épuration des liquides utilisés dans les excavations de sols en général, caractérisé par le fait qu'il consiste à - oréer un courant circulatoire dans le liquide contenu dans l'ercavation ; - à filtrer le courant ainsi orée dans une sone à l'intérieur de l'excavation pour séparer les particules de détritus an suspension dans oe aSie courant; - à recueillir dans cette sons les partioules einsi filtrées et - k à évaoner périodiquement hors de l'excavation les particules de détritus ainsi recueillies; et par le dispositif selon l'invention pour épurer les liquides utilisés dans les ercavations en général, caraotérisé par le fait qu'il comprend une structure à enveloppe formant une cavité intférieure, au meins une preuière ouverture dans ladite structure à enveloppe pour l'entrée dans celle-ci du liquide à épurer, au moins une deurième ouverture pour la sortie du liquide épuré de ladite enveloppe, des tens de convoyage dudit liquuide depuis ladite pradière ouverture vers ladite deurième ouverture, des moyens de filtration intarposés entre ladite premifère et ladite deurière ouverture pour filtrer le liquide passant à travers cour-ci et séparer les particules de metériau d'ercavation en suspension dans celui-ci, ladite structure à enveloppe colportant en outre une arbre d'accueil pour lesdites particules de sateriau d'excavation séparées dudit liquide situées au-dessous demdits moyens de filtration, ainsi que des moyens de pompage destinés à crféer un courant dudit liquide dirigé depuis ladite première ouverture, et à travers lesdits moyens de filtration, vers et au-dehors de ladite deurière ouverture. Le dispoonitif pourra être amployé soit comme élément indépendant, soit on association avec une foreuse, ooime prévu dans une antre demande de la même Demanderesse. L'invention sera maintenant mieur comprise à la lecture de la description qui va suivre de quelques formes de r6alisation du dispositif, donne ici à titre d'exiiple en regard des dessin annerés, sur lesquels: ha figure s montre une vue en Coupe axiale du dispositif selon l'invention, réalisé comme un élément à part, indépendant de la foreuse; la figure 2 montre une variante dans la realisation du sale dispositif ; Le figure 3 et la figure 4 montrent respectivement des vues en coup. suivant les ligues III-III et IV-IV de la figure 2. Conformément à la figure 1, le dispositif illustré par le dessin comprend un corpe A' constitué par une enveloppe 14a de disensions appropriées, fe:ee par un chapeau 120a qui retient un moteur B dont l'arbre 26a est coarial à l'are X-X dudit corps A'. Le chapeau 120a présente une ehambre cylindrique 66a dans laçuelle est logés la couronne mobile G1 d'une pompe assujettie à l'arbre 26a. L'arbre de la pompe est rigidesent assujetti à un arbre 36a qui sera mieur décrit par la suite. L'arbre 26a du moteur 3 est disposé de saniôre que son axe se trouve aligné ou pratiquement coaxial avec l'axe X!X Qu corps A'. L'arbre 36s s' étend égalaient le long dudit axe X-X jusqu'à @ l'intérieur as l'enveloppe 14a qui constitue un réservoir dont la fonctien sera mieur clarifiée par la suite. L'arbre 36a est au moins partiellement ereux et forme intérieurement et à son extrémité supérieure une chambre cylindrique 38a tandis que la paroi extérieure dudit arbre présente des nervures radiales 40a qui s'étendent sur toute la longueur de ce même arbre. Un corps tubulaire ou fourreau 42a entoure cet arbre sur une hauteur déterminée et est solidement assujetti à oelui-ci par des moyens appropriée (la fi figure ne représente qu'une partie du corps tubulaire 42a). Dans une forme de réalisation du dispositif la paroi du fourreau est pourvue de fentes ou de trous appropriés, tandis que dans une variente an 1.1e dispositif cette même paroi 42a est constituée par un réticule métallique, de manière à former dans les deux cas un filtre. Les nervures 40a suamentionnées ont la fonction de cantrer le fourreau 42a. Une autre fonction de oes mêmes nervures sera décrite par la suite. En correspondance du fourreau 42a, l'arbre 36a est pourvu d'ouvertures radiales 46a, qui, à travers le filtre susmentionné, établissent une communication entre la chambre 38a et l'intérieur de 1 'enveloppe 14a. En revanche, à chacune de ses ertrémités, supérieure et inférieure, le fourreau 42a est assujetti à étanohéité hydraulique à l'arbre 36a. La surface extérieure du fourreau filtrant 42a coopère avec des organes de grattage qui éliminent les dépôts accumulés sur cette surface, de manière à assurer une perméabilité constante et, par conséquent, l'efficacité de la filtration. Dans l'exemple illustré, les organes de grattage sont constitués par des brosses 52a de longueur appropriée dont les soies 50a ou similaires collaborent avec la surface du fourreau filtrant 42a. Ces brosses s'étendent, convenablement espacées entre elles, sur toute la longueur du fourreau filtrant 42a et sont rendues solidaires de l'enve- loppe 14a par des fixations 48a appropriées (sur la figure les brosses ne ne sont représentées que partiellement). Ainsi, pendant que l'élément filtrant 42a tourne avec l'arbre 36a, les brosses 52a restent stationnaires avec l'enveloppe 14a. L'arbre 36a s'étend jusqu'au fond de l'enveloppe 14a pour terminer dans un roter 58a dont une partie des laeeo sont alignées avec des nervures radiales 40a présentes sur ce même arbre. Le roter ou hélice 589 est loge dans une chambre cylindrique 60a prévue au fond de l'enveloppe 14a et qui présente une ou plusieures ouvertures radiales 62a fermées par des bouehens correspondante 64a. Sur sa partie supérieure, l'enveloppe 14 présente un. ou plusieurs ouvertures 65a qui relient l'intérieur de cette enveloppe avec l'ertérieur, c'est-à-dire avec l'ercavation. Ces derniers. ouvertures ne colportent pas de bouchons et assurent une communication permanente de l'enveloppe avec l'ertérieur. Ainsi qu'on peut le voir sur le dessin, l'enveloppe 14a comprend un premier compartiment 14a' séparé du compartiment 66a par une cloison transversale 66a' dotée d'une ouverture parmettant le passage et la rotation à étanehéité de l'arbre 36a, des presse-garnitures étant judicienssment prévus à cet effet. Dans sa portion située au-dessous du fourreau filtrant 42a, le conpartiment 14a' présente un espace 14a" dans lequel viernent se déposer les résidus. Toujours en rapport avec le dispositif illustré, nous décrirons Maintenant à titre d'exemple le procédé selon l'invention. Suppoeous que le forage du sol ait été déjà fait et que le dispositif soit enfoncé dans m excavation sur presque toute n longueur, de sorte que la solution de bentonite ou de natériau similaire utilisée pour le forage puisse atteindre un niveau nou inférieur à la position prise par les ouvertures supérieures 124a situées sur le chapeau 120a, et que cette même solution rvaplisse le chapeau lui-aSie. Le lise on action du Moteur B (de type électrique ou b pression de fluide) fait tourner arbre 36a ainsi que la pompe GI, qui est adoptée afin de créer une dépression sous la couronne mobile èt aspirer par conséquent le liquide dans la direction des flèches. Sous l'action d'aspiration de la poupe C1, la solution de bentonite contenne dans l'enveloppe 14a est contrainte à passer à travers le fourreau 42s où elle est filtrée. Cette même solution est ensuite envoyée, à travers les orifices 4 dans la cavité 38a et, 8. travers les orifices 7Ca, dans le compartiment 66a, pour être finalement renvoyée au forage à travers les ouvertures 124a, comme indiqué par les flèches.Pendant que les sédimente sont recueillis au fond de l'enveloppe 14a, le dispositif est gradnellement enfoncé dans le trou de forage de manière que toute la solution de bentonite avec le matériau à éliminer puisse entrer dans l'enveloppe 14a à travers les ouvertures 65a pour y être filtrée. La filtration est améliorée par le fait que le fourreau filtrant qui tourne dans la solution à épurer arerce sur celle-ci une centrifutgation qui facilite également l'élimination des dépôts de la surface filtrante du fourreau 42a. Le nettoyage et le décolmatage du fourreau filtrant 42a sont assurés par le groupe de brosses 5Oa qui, comme nous l'avons déjà vu, sont assujetties à l'enveloppe 14a et restent de ce fait stationnaires pendant que la surface grillagée, percée ou dotée de fentes de ce Bale fourreau filtrant tourne avec l'arbre 36a. Lorsque les résidus accumulés dans l'enveloppe 14a atteignent un certain volume, c'est-à-dire lorsque la hauteur de ce matériau est sur le point d'atteindre l'extrémité infé rieure des brosses 5q le dispositif est extrait du forage.Ensuite, On enlève les bouchons 64a pour dégager l'ouverture 62a et évacuer le matériau résiduel b éliminer. L'opération de décharge est accélérée par la rotation des nervures radiales 40a et de la turbine 58a disposées a correspondance de cette même ouverture de décharge 62a. Le dispositif illustré par la figure 2 est analogue au précédent de la figure 1. Toutefois, les chiffres de repère sont accompagnés par la lettre "b" au lieu que par la lettre 1a". La seule différence consiste dans le fait que le chapeau 120b et la poipe @1 sont situés sur la partie inférieure de l'enveloppe 14b et par le fait que l'arbre 36b est creux sur toute sa longueur. Suivant cette variante, le dispositif est abaissé rapidement jusqu'au fond du trou de forage et, une fois cette position atteinte, on actionne le moteur B en extrayant lentement le dispositif du trou de forage de manière b ce que la solution de bentonite filtrés, alimentée à travers l'ouverture inférieure 124b du chapeau 120b, sienne se déposer en couches continues depuis le fond jusqu'au sommet du trou de tarage. Bans cette variante, avant de commencer la filtration, il est souhaitable de laisser passer un certain temps après l'opération de forage afin de permettre la décantation des boues polluées. Cette limitation est écartée par le dispositif de la figure 1 dont la pompe G1 engendre un flux dirigé vers le bas, c'est-à-dire dan le sens que le mouvement naturel de décantation des détritus. Ce critère de circulation permet au dispositif, pendant son mouvement de descente-à faible vitesse ou tout au moins à uns vitesse proportionnelle au débit des pompes - de déposer au-dessus de lui uniquement des couches de boues épurées. Il va de soi que de nombreuses modifications et variantes pourront Outre apportées au dispositif décrit et illustré, suivant les exigences spécifiques à chaque cas de réalisation. Ainsi, la forme et les dimensions de ce dispositif ne seront pas nécessairement celles du forage ou du creusement, mais au contraire ce même dispositif pourra avoir n'importe quelles formes et @imensions avec la seule condition évidente que ces dimensions soient inférieures ê celle. du trou de forage dans lequel il doit être introduit. En ce qui concerne le degré d'épuration des solctions filtrées, il est évident que o. degré pourra varier suivant les dimansions des Mailles ou des orifices qui constituent le filtre, ainsi, en utilisant des filtre. avec des ouvertures très fines, on ponrra pratiquement atteindre des valeurs de filtration très élevées. Comme naus l'avons déjà exposé, la force centrifuge et la pression hydrostatique, auxquelles sont soumises les solutions à filtrer grâce à l'action des po pes, permettent d'obtenir un degré de filtration très élevé. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation précédemment décrites, mais au contraire alle est susceptible de modifications et variantes sans pour autant sortir in cadre des revendications qui vont suivre. REVENDICATIONS 1) Procédé pour l'épuration des liquides utilisés dans les excava- tions de Bols en général, caractérisé par le fait qu'il consiste à' - créer un courant circulatoire dans le liquide contenu dans l'excavation; - à filtrer le courant ainsi orée dans une zone à l'intérieur de l'excavation pour séparer les particules de détritus en suspension dans oe d aourantg - b recueillir dans cette Son. les particules ainsi filtrées et - à évacuer périodiquement hors de l'excavation les particules de détritus ainsi recueillies. 2) Procédé selon la revendication 12 caractérisé par le fait qu'an coure de la filtration ladite sone de filtration est déplacée gradfnellement de haut en bas. 3) Procédé selon la revendication 12 caractérisé par le fait qu'au cours de la filtration ladite zone de filtration est déplacée graduellement de has on haut 4) Dispositif pour épurer les liquides utilisés dans les excavations en général, caractérisé par le fait qu'il comprend une structure à enveloppe formant une cavité intérieure, au oins une première ouverture dans ladite structure à enveloppe pour l'entrée dans oelle-oi an liquide à épurer, au moins une deuxième ouverture pour la sortie du liquide épuré de ladite enveloppe, des doyens de convoyage dudit liquide depuis ladite première ouverture vers ladite deuxième ouverture, des moyens de filtration interposés entre ladite première et ladite deuxième ouverture pour filtrer le liquide passant à travers ceux-ci et séparer les particules de matériau d'excavation en suspension dans celui-ci, ladite structure à enveloppe comportant en outre une chambre d'accueil pour lesdites particules de matériau d'excavation séparées dudit liquide située an-dessous deedits moyens de filtration, ainsi que des moyens de pompage destinés à créer un courant dudit liquide dirigé depuis ladite première ouverture, et à travers lesdits moyens de filtration, vers et au-dehors de ladite deuxième ouverture. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de filtration comprennent des organes pour décolmater et nettoyer lesdits moyens de filtration. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que des moyens sont prévue pour permettre un mouvement relatif entre lesdits organes de décolmatage et de nettoyage et lesdits moyens de filtration 7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le frit lesdits moyens de filtration sont constitnés par un fouri@@@ filtrent coarial à l'are de ladite structure à @nvaloppe, ledit fourre@@ étant dieposé rotatif et lesdits organes de décolmatage et de metimy@@@ des moyens de filtration étant constitués par des brosses dispossé@@ fluex autour audit fourreau filtrant. 8) Dispositif selon la revendication 4, caractférisé par le fxit que ledit compartiment d'accueil des particules de matériam d'ex@@@@tion présente sur le fond une ouverture, normalement fer 6 , pour du matériau d'excavation recueilli. 9) Dispositif selon la revendication 4, caractérisés a) par le fait que lesdits moyens de pompage comprennent un motour sy@@t @@@ arbre moteur coarial à l'axe de ladite structure à envaloppe et @@@ lesdits moyens de filtration et de convotyage sont constitués par n arèu@ au moins partiellement creux, coaxial à l'are de la structure à commeloppe et ayant des ouvertures radiales coopérant avec l'élément de filtration, ledit arbre creux étant relié audit arbre moteur pour recesclr de calui-ci son propre mouvement rotatoire, et b) par le fait qu lesdits moyens de filtration comprennent en outre des organes de décolmaiage et a. nettoyage constitués par des brosses disposées fixes sur à enveloppe, réparties antour dudit arbre creur et en contact @@ec l'élément filtrant respectif. 10 > Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le que ladite structure & enveloppe présente au moins une cloi-oa transver- sale qui sépare la cavité intérieure de la strncture à envaloppe en an moins deux compartiments, dans le premier desdits compartiments disposés lesdits moyens de filtration et ledit preaier compartiment comprenant des ouvertures pour l'entrée du liquide à épurer, dans le second desdits compartiment étant disposés aes moyens de pompage et dem ouvertures étant pratiqué. sur les parois de celui-ci pour l'é@@@ou@tion du liquide épuré, ledit arbre creur s'étendant à l'intérieur de oes deux compartiments en passant à étanchéité à travers ladite cloieon @@@@@@er- sale de sorte que le liquide contenu dans ledit premier compartiment ue peut passer dans ledit second compartiment qu'à travers la cawité intérieure dudit arbre creux dont les ouvertures sont réparties sur la partie située dans ledit premier compartiment et eur la partie situés dans ledit second compartiment. 11) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ledit premier compartiment présente sur sa partie inférieure Une ambre d'accueil du Matériau d'excavation residu de la filtration, ainsi que des ouvertures de décharge, normalement fermées, sur le fond de ladite chambre pour l'évacuation du matériau d'excavation hors de celle-ci, ledit arbre creux se prolongeant A travers ladite chambre d'accueil et comportant des moyens 8 rotor coopérant à I évacuation du matériau d'excavation lorsque lesdites ouvertures de décharge sont ouvertes et que ledit dispositif est retiré de l'excavation. 12) Dispositif selon la vevendication 10, caractérisé par le fait que lêdit second compartiment avec les moyens de pompage respectifs est situé au-dessus dudit premier compartiment. 13) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ledit deuxième compartiment avec les moyens de pompage respectifs est situé au-desscus dudit premier compartiment.