Brevet FR2382938A1 — publié le 19781006

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le triage ou la séparation de -solides a granulométries relativement forte set faible tous deux contenus en mélange dans un fluide. L'invention est applicable a la construction d'un tunnel par excavation du sol par la méthode dite avec rideau de suspension. Selon cette méthode, on fait supporter par un bâti tubulaire la pression du sol pendant que le nez du tube travaille pour excaver le terrain et l'on fait circuler une suspension sous pression pour stabiliser la zone attaquée par l'excavateur et assurer simultanément l'evacuation des déblais sous forme de mélange fluide. Afin que la suspension circule bien, il est nécessaire de séparer les gros fragments de déblais mélangés avec la suspension qui ressort. En effet, ces gros fragments de déblais boucheraient le tuyau de transport, ce qui rendrait impossible la circulation de la suspension. Un procédé et un appareil connus de triage du genre décrit font l'objet de la demande de brevet JÂ avant examen n0 50-118537. Dans cet appareil connu, un tamis est interposé en travers du passage d'évacuation des déblais d'excavation : seuls les petits solides peuvent franchir ce tamis pour-tre évacués, tandis que les gros solides sont retenus sur le tamis. Pour retirer les gros solides qui s'accumulent sur le tamis au bout d'un temps relativement bref et perturbent la circulation de la suspension, on interrompt temporairement cette circulation en fermant des vannes interposées sur les tuyaux de transport. Pour perfectionner cet appareil, on a aussi proposé, selon une variante de l'invention antérieure précitée, de prévoir deux appareils de triage du genre décrit ci-dessus, montés en parallèle de façon qu'on puisse, lorsqu'on met l'un d'eux â l'arrêt pour débarrasser le filtre des gros solides, mettre l'autre appareil en action en inversant les positions des vannes montées sur les tuyaux de transport. Toutefois, dans les deux installations décrites ci-dessus, des solides relativement gros contenus dans les déblais transportés heurtent le filtre a une vitesse relativement grande, de sorte que certains des solides, de dimensions sensiblement egales ou un peu supérieures a celles des ouvertures dd tamis, pénètrent dans ces ouvertures et les bouchent au bout d'un temps relativement court. Il reste donc nécessaire d'interrompre souvent la circulation ou d'inverser souvent les positions des vannes des tuyaux de transport. En outre, dans le second cas ot l'on prévoit-deux appareils de triage ou classeurs en parallèle, le triage-devient onéreux et compliqué. En conséquence, la présente invention a pour but de proposer un procédé et -un appareil permettant de séparer efficacement des solides relativement gros de solides plus petits véhiculés les uns et les autres par un fluide sans que l'organe de triage soit aussi facilement bouché par les solides. L'invention a encore pour buts de proposer - un procédé et un appareil de triage du genre décrit ci-dessus qu'on puisse adapter a l'excavation avec rideau- de suspension sans interrompre aussi fréquemment la circulation de la suspension; - un procédé et appareil de triage permettant une mise en oeuvre simple a l'aide d'une structure simple. Selon procédé visé par l'invention, on envoie un mélange de fluide et des solides de grosseurs diverses traverser sous forte' pression un tuyau de transport et aboutir à un organe de triage ou classeur a section de passage supérieure a celle 'du tuyau de transport, ce qui réduit sa vitesse d'écoulement et provoque la sedimen- tation danse classeur de certains solides de grosseur importante. Le courant de mélange se divise ensuite en deux pour atteindre des orifices de sortie du classeur, ce qui permet aux petits solides de traverser d'étroits passages ménagés entre les deux courants de mélange. Les solides de grosseur faible qui traversent les passages étroits sont évacués par l'un des orifices de sortie, tandis que les gros solides déposés dans le classeur et les solides qui ne peuvent traverser les passages étranglés sont évacues par l'autre orifice de sortie. De préférence, le courant de mélange se divise graduellement en deux, d'amont en aval, en taversant les passages étroits pendant progression vers les orifices de sortie L'appareil selon l'invention pour le triage de solides présents dans un fluide comprend un premier organe creux oblong présentant un orifice d'entrée par lequel arrive un mélange de fluide et de solides et un second organe creux oblong 3uxtaposEzau premier de manière a communiquer avec celui par d'étroits passages étranÙIés. Les passages étroits s'étendent sensiblement suivant la longueur des organes creux.La section de passage totale offerte par les premier et second organes creux transversalement aux passages- étroits est supérieure a celle offerte ar -le premier organe -creux. Le premier organe creux présente un orifice de sorte à l'opposé de l'orifice d'entrée. Le second organe creux présente un orifice de sortie séparé de celui du premier organe creux. De préférence, les étroits passages étranglés sont une série de fentes, toutes graduellement évasées d'amont en aval, par rapport au sens d'écoulement du mélange liquide. De préférenoeaussi, la section de chacune des fentes s'élargit graduellement de l'intérieur du premier organe creux vers l'inte- rieur du second organe creux. D'autres buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qu'on va maintenant donner de certaines réalisations préférées en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue latérale d'un appareil de triage selon un premier mode de réalisation de l'invention, relié a un concasseur la figure 2 est une vue en coupe verticale de cet appareil la figure 3 est une vue en plan du ne appareil, mais avec suppression du concasseur ; la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 la figure 6 est une vue en coupe verticale d'un appareil de triage selon une variante. Sur les figures 1 et 2, illustrant une première réalisation de l'invention, on voit en I un appareil de triage relié a un concasseur. L'appareil 1 est destiné au triage de gros solides et de solides moins gros, formés les uns et les autres de déblais d'excavation et parvenant a l'appareil 1 par un tuyau de transport 3. Les solides arrivent en mélange avec un fluide porteur s'écoulant a une vitesse suffisante pour transporter les solides qu'il contient sans que ceux-ci se déposent dans le tuyau de transport. Les gros solides triés dans l'appareil 1 passent ensuite dans un concasseur 2 ot ils sont réduits en fragments plus petits, puis évacués par un tuyau 4 avec une partie du fluide. D'autre part, les petits solides triés dans l'appareil sont évacués par un autre tuyau 5 avec l'autre fraction du fluide, sans passer par le concasseur 2. Tant ces petits solides que les gros solides réduits en fragments sont aisément entraînés à travers les tuyaux de sortie par les fractions de fluide respectives. L'appareil de triage selon le premier mode de réalisation, clairement représenté sur les figures 3 a 5, présente un orifice d' entrée 6, relié au tuyau de transport 3 par des brides 6a et 3a entourant respectivement ledit orifice et ledit tuyau, et deux orifices de sortie 7 eut~8, de dédoublement du courant, respectivement reliés au concasseur 2 et au tuyau de sortie 5 par des brides 7a et 8a. L'appareil de triage comprend encore un tuyau principal 9, solidaire de l'orifice d'entrez 6 et de l'un des orifices de sortie 7, et un tuyau auxiliaire 10, solidaire de l'autre orifice de sortie1 8.Les tuyaux principal 9 et auxiliaire 10 présentent chacun un évidement longitudinal et ces deux évidements sont reliés ensemble de manière a définir une ouverture de communication entre 11 intérieur du tuyau principal 9 et celui du tuyau auxiliaire 10 I1 est préférable que les tuyaux 9 et 10 communiquent ensemble sur toute leur longueur sauf au niveau de l'orifice d'entrée 6 du tuyau principal et au niveau des orifices de sortie bifurquée 7 et 8 des deux tuyaux. Ainsi, les parties communicantes des deux tuyaux 9 et 10 offrent une plus grande section de passage que orifice a'entrée 6'du tuyau principal. L'ouverture faisant communiquer les intérieurs des tuyaux prin- cipal 9 et auxiliaire 10 est munie sur toute son aire d'une plaque de criblage 11. La plaque de criblage 11 présente une série de fentes 12 qui s'étendent suivant la longueur de l'ouverture de communication, egest-à-dire suivant la direction d'écoulement du mélange de fluide et de solides. Chaque fente 12 siélargit graduellement vers l'aval, c'est-à-dire vers les orifices de sortie 7 et 8 des tuyaux 9 et 10 respectivement.On détermine la largeur maximale à conférer aux fentes 12 près des orifices de sortie 7 et 8 d'après la grosseur que doivent avoir les solides séparés dans le tuyau auxiliaire 10 pour qu'on puisse les évacuer par les tuyaux sans les concasser en fragments plus petits Il est préférable que les fentes 12 s'élargissent toutes sensiblement dans la meme mesure. Il est aussi préférable que la section transversale de chaque fente 12 s'élargisse graduellement vers l'intérieur du tuyau auxiliaire 10, comme repré senté clairement sur la figure 4. Le tuyau auxiliaire 10 présente dans sa circonférence deux fenêtres 13, fermées mais susceptibles d'ouverture, à travers lesquelles on peut vérifier si les fentes 12 de plaque de criblage sont bouchées et si le mélange s'écoule assez rapidement pour qu'il n'y ait pas sédimentation excessive des solides. Dans un appareil de triage doté d'une telle structure, le mélange fluide de liquide et des solides de grosseurs diverses est entraîné sous pression à tra -vers le tuyau de transport 3, par lequel il atteint l'orifice d'entrée 6 du tuyau principal 9. Sitôt cet orifice 6 franchi, le mélange atteint le niveau ou le tuyau auxiliaire 10 est relié au tuyau principal 9 par l'ouverture de communication.A ce niveau, la section de passage est beaucoup plus grande qu'au niveau de l'orifice d' entrée 6 tuyau principal 9, de sorte que la vitesse d'écoulement du mélange diminue à ce niveau. En conséquence, certains des gros solides se déposent plus ou moins avant les petits solides, sur le fond du tuyau principal. En fait, les gros solides,au lieu de se -deoser,roulent sur le fond du tuyau principal, entraînés par le courant de mélange sous pression, et pénètrent dans le concasseur 2, par l'orifice de sortie 7, pour être réduits en fragments plus petits et évacués par le tuyau 4. Autrement dit, grâce à la section de passage accrue offerte par les tuyaux principal 9 et auxiliaire 1Q communicants, il apparaît un effet de triage primaire non provoque par la grille de criblage 11. Le mélange fluide arrivé par l'orifice d'entrée du tuyau principal se divise ensuite en deux fractions, dont l'une traverse le tuyau principal 9 et dont l'autre passe dans le tuyau auxiliaire 10 par les fentes 12 de la grille de criblage Il. Bien que le mélange fluide soit quelque peu ralenti lorsqu'il pénètre par l'orifice d'entrée 6 dans la partie à section de passage accrue du tuyau principal 9, la fraction de mélange pénétrant dans le tuyau auxiliaire 10 par les fentes 12 de la plaque de criblage ll est animée d'une vitesse suffisante pour entraîner les solides relativement gros qui ne se déposent pas sur le tuyau principal 9.Les solides de dimensions supérieures à la largeur des fentes 12 ne peuvent franchir ces fentes, tandis que ceux de dimensions inférieures à la largeur des fentes 12 peuvent être entraînées avec la fraction traversant les fentes et sortir de l'appareil de triage 1 par l'orifice de sortie 8. Les solides retenus par les fentes 12 longent celles-ci vers l'orifice de sortie 7 du tuyau principal 9. Dans l'exemple choisi,etant donné que toutes les fentes 12 s'élargissent en direction des orifices de sortie 7 et 8,certains des solides qui ne peuvent les tra verser en amont parviennent à les franchir en aval. Les solides de dimensions supérieures à la largeur maximale des fentes 12 passent par l'orifice de sortie 7 dans le concasseur 2. Pour le triage des solides7 on peut ajuster le débit auquel du mélange fluide passe de I'orifice de sortie 7 du tuyau principal 9 dans le concasseur 2, en agissant sur un robinet non représenté, ce qui permet de régler le pourcentage de petits solides évacués en mélange avec les gros solides par 1'orifice de sortie 7 du tuyau principal 9 afin d'assure un triage efficace Ainsi qu'il ressort de l'exposé ci-dessus, étant donné que la section de passage est plus grande7 au niveau ou les tuyaux principal 9 et auxiliaire 10 sont communicants, qu'au niveau de l'orifice d'entree du tuyau principal, le mélange fluide s'écoule moins vite Iorsqutil atteint la partie communicante des deux tuyaux, ce qui assure un triage primaire du fait que certains des gros solides se déposent partiellement et sont évacués par l'orifice de sortie 7 du tuyau principal 9 par entraînement le long du fond de ce tuyau En outrer du fait que la plaque de criblage ll à fentes 12 s' étend, dans l'ouverture des communications entre les tuyaux principal 9 et auxiliaire lO, suivant la direction d'écoulement du mélange fluide, les solides présents dans ce mélange ne la frappent pas directement, comme c'est le cas dans l'appareil de triage connu, à tamis transversal à la direction d'écoulement du mélange En conse- quence, les fentes 12 de la grille de criblage se bouchent beaucoup moins que le tamis de 1'appareil de triage connu. Chaque fente 12 de la grille de criblage 11 s'élargit graduellement en direction des orifices de sorties 7 et 8, selon le mode pré- féré de réalisation de l'invention. En conséquence7 les solides de dimension inférieure à la largeur maximale des fentes 12 qui ne peuvent traverser ces fentes en amont les franchissent en aval, ce qui améliore beaucoup l'effet de triage en réduisant la tendance des fentes à se boucher. En outre, du fait que chaque fente 12 s'évase-en direction de l'intérieur du tuyau auxiliaire 10, les solides, une fois insérés dans une fente, parviennent aisément à l'intérieur du tuyau 10 sans se coincer dans la fente. La figure 6 représente un appareil de triage selon une variante, comportant un tuyau auxiliaire cylindrique 14 qui entoure concentriquement un tuyau principal 15. Le tuyau principal 15 est constitué par un organe cylindrique 16 présentant dans son poutour un certain nombre de fentes 17. Ces fentes s'étendent suivant la longueur du tuyau 15, c'est-à-dire suivant la direction d'écoulement du mélange fluide. Chaque fente 17 s'élargit graduellement d'amont en aval et s'évase en outre vers l'intérieur du tuyau auxiliaire 14, comme dans le cas de la première réalisation. Le tuyau principal 15 est relié, par son extrémité d'entrée, au tuyau de transport 3 et, par son ex trémité de sortie, à un tuyau 4 menant au concasseur 2.Le tuyau auxiliaire 14 est hermétiquement relié, par son extrémité d'amont, au pourtour de l'orifice d'entrée du tuyau principal 15 et son ex trémité d'aval constitue un orifice de sortie relié à un tuyau d' évacuation 15. Dans appareil de triage selon cette variante, le mélange fluide arrive par le tuyau de transport 3 dans le tuyau principal 15. Lorsqu'il atteint le niveau oA le tuyau principal 15 communique avec le tuyau auxiliaire 14 qui l'entoure par les fentes intermédiaires 17, sa vitesse d'écoulement diminue du fait que la section de passage est plus grande à ce niveau, ce qui assure un triage primaire de certains des gros solides.Les solides à dimensions inférieures à la largeur maximale des fentes 17 peuvent pénétrer par ces fentes dans le tuyau auxiliaire 14,en même temps qu'une fraction du mélange, et être évacués par l'orifice de sortie du tuyau 14, tandis que les solides à dimensions supérieures à la largeur maximale des fentes 17 ne peuvent traverser ces fentes et passent par l'orifice de sortie du tuyau 15 dans un concasseur 2, où ils sont réduits en fragments plus petits avant d'être évacués par un tuyau. Comme dans le cas du premier mode de réalisation, les solides de dimensions inférieures à la largeur maximale des fentes 17 et qui n1 ont pu traverser ces fentes en amont franchissent celles-ci en progressant vers l'aval le long des fentes. Par ailleurs, l'appareil selon la variante est sensiblement tel que décrit à propos du premier mode de réalisation. De manière générale, on pourra apporter aux modes de réalisation préférés décrits diverses modifications sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. ~REVENDICATIONS 1. Procédé pour le triage de solides présents dans un fluide, caractérisé en ce que on fait arriver un mélange fluide de liquide et de solides de grosseurs diverses à travers un tuyau de transport sous haute pression, on envoie ce mélange dans un appareil de triage offrant une section de passage supérieure à celle du tuyau de transport, afin de ralentir l'ecoulement du mélange pour provoquer la sédimentation, dans ledit appareil, de certains des gros solides, on divise le courant de mélange en deux fractions dirigées vers des orifices de sortie distincts de l'appareil de triage afin que les petits solides traversent détroits passages étranglés qui s'étendent entre les deux fractions du mélange, et on évacue, par un premier desdits orifices de sortie, les petits solides ayant traversé lesdits passages étroits et, par le second orifice de sortie, les gros solides sédimentés-dans l'appareil de triage et les solides qui n'ont pu traverser les passages étroits. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle le débit auquel le mélange d'un desdits orifices de sortie au moyen d'un tuyau sous pression relié à cet orifice de sortie. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de mélange se divise graduellement en deux fractions, d' amont en aval, en traversant lesdits étroits passages étranglés pendant sa progression vers lesdits orifices de sortie. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange se divise graduellement en deux fractions transversalement à sa direction dtecoulement. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange se divise graduellement en deux fractions dans un sens radial par rapport à sa direction d'écoulement 6. Appareil pour le triage de solides contenus dans un mélange fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un premier organe creux oblong présentant un orifice d'entrée par lequel arrive sous pression un mélange fluide de liquide et de solides, et un second organe creux oblong juxtaposé au premier organe creux de manière à définir entre les deux organes d'étroits passages étranglés. ces étroits passages s'étendant sensiblement suivant la longueur desdits organes creux, la section de passage totale offerte par les premier et second organes creux, transversalement auxdits passages étroits, étant supérieure à celle offerte par l'orifice d'entrée du premier organe creux, le premier organe creux présentant un orifice de sortie à 1' opposé de son orifice d'entree, et le second organe creux présentant un orifice de sortie distinct de celui du premier organe creux. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les étroits passages étranglés sont définis par une série de fentes dont la largeur augmente graduellement d'amonten aval, par rapport au sens d-'dcoulement du mélange fluide. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la section transversale de chacune desdites fentes s'élargit graduellement de l'intérieur du premier organe creux vers l'intérieur du second organe creux. 9. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier organe creux est un tuyau principal présentant dans son pourtour un évidement longitudinal, en ce que le second organe creux est un tuyau auxiliaire présentant aussi dans son pourtour un évidement longitudinal, les tuyaux principal et auxiliaire étant reliés par leurs parties evidées de façon à définir entre eux une ouverture de communication, et en ce qu'une plaque de criblage pré- sentant une série de fentes dirigées suivant la longueur desdits tuyaux est interposée dans ladite ouverture de communication pour y définir lesdits étroits passages étranglés. 10. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier organe creux est dispose, concentriquement, à l'intérieur du second organe creux et en ce que les étroits passages étranglés sont ménagés en longueur dans le pourtour du second organe creux. 11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que chacune desdites fentes s'élargit graduellement vers l'aval, par rapport au sens d'écoulement du mélange fluide. 12. Appareil selon la'revendication 11, caractérisé en ee que la section de chacune desdites fentes s'élargit graduellement en direction de l'intérieur du tuyau auxiliaire.