Brevet FR2475943A1 — publié le 19810821

La présente invention est relative à une installation pour la récupération des éléments d'un mélange à consistance hétérogène et collant, formé de proportions variables de ma- tière solide grossière, de matière solide fine et de liquide, le débit de réception de mélange étant lui-même variable, et en particulier à une installation de récupération de déchets de béton prêt à l'emploi. Ces dernières années ont vu une diffusion rapide des techniques d'utilisation sous la forme dite "prêt à l'emploi", dans lesquelles le béton est préparé à l'avance dans une cen- trale o on prépare le mélange des granulats, de sable, de ciment et d'eau dans des proportions convenables et d'o ce mélange est expédié vers les points d'utilisation à l'aide de camions portant en général une bétonnière tournante. Ces techniques, qui permettent des économies sur les frais de préparation et une qualité plus régulière, ont pour consé- quence que les déchets qui, autrefois étaient dispersés sur les lieux d'utilisation, se trouvent maintenant concentrés à la centrale, o ils constituent une cause gênante de pollution. Ces déchets proviennent tout particulièrement du vidage et nettoyage des camions qui transportent le mélange prêt à l'emploi. Lors de son retour à la centrale, et surtout en fin de journée, la bétonnière doit être vidée si elle contient en- core du béton qui n'a pu être déchargé à un point d'utilisa- tion, et elle doit être nettoyée soigneusement pour éviter les accumulations de béton qui seraient difficiles à éliminer a- près la prise. Ces opérations de nettoyage, qui constituent un temps mort, doivent être menées le plus rapidement possible afin de réduire les temps d'immobilisation du camion. Habituellement, les déchets produits sont simplement re- jetés dans une fosse ou dans un crassier, mais de telles ma- nières d'opérer sont de moins en moins tolérées par les ré- glementations, et l'exploitant de la centrale se trouve de plus en plus souvent amené à ne procéder à aucun rejet d'eau, c'est-à-dire à opérer en circuit fermé, et à récupérer sépa- rément les granulats, le sable et le ciment pour les réin- troduire, en quantités soigneusement dosées et limitées, dans le mélange qui est destiné à l'utilisateur, et à recycler les eaux de lavage. On a proposé des installations dans lesquelles les dé- chets de béton sont déversés en direct du camion sur une installation de traitement comprenant un fractionnement du granulat en diverses tranches granulométriques et une décan- tation de l'eau. Ces installations posent un problème essentiellement en- fin de journée, o des camions peuvent revenir pour une rai- son ou une autre avec un chargement complet, alors qu'au cours de la journée il ne s'agit principalement que de lava- ges de la bétonnière. Or, une installation capable de répondre au débit deman- dé à la fin de la journée, soit environ 30 m 3/h de béton par camion, représente un investissement très lourd et superflu pour le reste de la journée. Siepar contrell'installation est insuffisante, cela augmente le temps de vidage et nettoyage, ce qui peut donner lieu à des frais supplémentaires dus à l'allongement du temps de travail. Un problème secondaire, au cas o l'installation est in- suffisante, provient au cours de la journée du fait des temps importants d'immobilisation des bétonnières. Il vient naturellement à l'esprit d'utiliser un stockage intermédiaire, mais on se heurte alors à un nouveau problème qui tient à la nature des produits et aux débits à prévoir. Chacun sait qu'un béton prêt à l'emploi, d'une plasticité moyenne ou faible, ne s'écoule pas à travers un orifice étroit adapté au débit souhaité, et que par contre s'il est de forte plasticité ou même dilué avec de l'eau les débits ne sont plus contrôlables. Si l'on prévoit une trémie comportant à sa ba- se un orifice assez large, on obtiendra des débits instanta- nés très importants, et largement supérieurs à l'optimum é- conomique pour la partie de l'installation située en aval. Ce débit optimum peut être en effet, dans certains cas pratiques, CD largement inférieur à 4 litres par seconde. Si on réduit les dimensions de l'orifice à la base de la trémie, on arrive à des obstructions complètes bien avant d'avoir abaissé le dé- bit jusqu'au niveau désiré. Parmi les dispositifs distributeurs habituellement en usage, ceux du type à vis d'Archimède se révèlent inutilisa- bles en raison du caractère abrasif et de la dimension du ma- tériau, surtout quand il est concentré, et il en est de même de ceux dits à tambour à alvéoles de construction classique, qui comprennent une roue à palettes, à axe horizontal,qui tourne à l'intérieur d'un tambour. Les dispositifs vibrants sont utilisables quand le produit est concentré, mais, lors- qu'il est dilué, ils sont incapables de régulariser le débit, qui peut devenir trop élevé, et incapables également d'assu- rer une retenue des matériaux, notamment lorsqu'ils sont très dilués et que l'appareil n'est pas en marche. Ainsi, les systèmes existants ne permettent pas de déli- vrer de façon régulière de faibles débits de matière collan- te et de consistance hétérogène, formés d'un mélange en pro- portions variables de particules solides de dinl0nsions qui peuvent être importantes, de matière solide fine ( le ciment par exemple) et de liquide. La présente invention a pour but d'apporter une solution à ces problèmes, et en particulier de fournir une installation qui permette la récupération des déchets de béton prêt à l'em- ploi dans les conditions les plus satisfaisantes au point de vue des risques de pollution, et ce pour un prix de revient et un investissement aussi réduits que possible. La présente invention fournit donc une installation pour la récupération des éléments d'un mélange à consistance hété- rogène et collant, formé de proportions variables de matière solide grossière, de matière solide fine et de liquide, le dé- bit de réception de mélange étant lui-même variable, instal- lation qui comprend au minimum deux trémies de réception, des moyens pour séparer par criblage, cyclonage, essorage et dé- cantation les divers éléments de mélange, et présente la par- ticularité que sous chaque trémie est placé un distributeur comprenant un rotor à axe horizontal comportant deux flas- ques reliés par des cloisons parallèles à l'axe pour former des compartiments ouverts seulement sur leur côté opposé à l'axe, les deux flasques s'étendant plus loin de l'axe que lesdites cloisons. La trémie est prolongée à l'intérieur du distributeur par un entonnoir d'écoulement à section rectan- gulaire dont les parois descendent jusqu'entre les flasques du rotor, des moyens souples d'étanchéité étant placés entre ledit entonnoir et la face interne des flasques. En outre, cet entonnoir se raccorde à une pièce d'étanchéité en forme de portion de cylindre creux coaxial au rotor, et dont la fa- ce interne se trouve au voisinage du trajet des bords exté- rieurs des cloisons, cette pièce ayant une étendue suffisan- te pour obturer complètement celui des compartiments du ro- tor quipendant la rotation du rotor, se trouve immédiate- ment en arrière de celui qui fait face à l'entonnoir. De pré- férence, les bords des cloisons sont munis de moyens souples d'étanchéité qui viennent en contact avec la face interne de la pièce d'étanchéité. L'invention sera exposée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation pratique, non limitatif, conforme à l'invention, illustré par des dessins sur lesquels: Fig. 1 est un schéma d'ensemble de l'installation. Fig. 2 et 3 sont respectivement des vues de face et de côté, en coupe, du distributeur. Comme illustré sur la figure 1, l'installation, dans son ensemble, comprend une aire de réception 1 conçue pour deux camions-bétonnière qui viennent pour le nettoyage et/ou le déchargement d'un excès de béton. Le béton,additionné d'une quantité variable d'eau de la- vage provenant des lances dirigées vers l'intérieur et le bec de la bétonnière, tombe dans deux trémies de réception 2a et 2b à la base de chacune desquelles sont placés deux distri- buteurs alvéolaires 3a, 3b, qui se déversent dans une fosse 4, o la matière est reprise par une pompe 5 pour être envoyée vers une installation de traitement 6, qui sépare les granu- lats, la boue de ciment et l'eau claire. Cette installation, qui comprend des cribles, des cyclones, des essoreurs, des décanteurs, est d'un type classique et n'est donc pas décri- te ici en détail. Les eaux de lavage de l'extérieur des ca- mions et de l'aire de lavage elle-même sont collectées par celle-ci pour aboutir également à la fosse 4. L'eau claire récupérée dans l'installation de traitement est recyclée pour servir au lavage des camions et elle est utilisée aussi dans le fonctionnement du distributeur, comme il sera expli- qué plus loin. Les circuits de commande automatique réagissent aux si- gnaux émis par cinq capteurs ou groupes de capteurs, à sa- voir: - un détecteur 7a, 7b, de présence de camion, sur cha- cun des points de traitement des camions sur l'aire de ré- ception li - un détecteur 8a, 8b à jauge de contrainte sensible à la charge sur chacune des trémies de réception 2a, 2b, ce détecteur émettant un signal de présence de matériaux dans la trémie et un signal de fin de vidange de la trémie; - un détecteur de niveau 9 dans la fosse 4; - des capteurs de contrôle de l'installation de traite- ment 6, qui émettent un signal en cas d'engagement; - des capteurs sur le bac à eau claire récupérée au sor- tir de l'installation 6, et qui émettent des signaux en cas de manque d'eau ou d'excès d'air. Les signaux de ces différents capteurs sont reliés à un bloc de commande automatique 10, lui-même relié à des in- dicateurs lumineux lla, llb. Le signal lumineux lla autori- se le vidage de béton dans l'une ou l'autre des trémies 2a, 2b, l'installation de traitement 6 étant en bon ordre de mar- che. Le signal l1b, sonore ou/et lumineux, interdit le vida- ge du béton et avertit d'un défaut de fonctionnement de l'ins- tallation. Cette installation fonctionne de la façon suivante Supposons que l'installation soit prête à fonctionner, les trémies 2a, 2b étant vides. Un premier camion se présen- te par exemple au-dessus de la trémie 2a, et il est détecté par le détecteur 7a correspondant qui émet un signal comman- dant l'actionnement d'un signal sonore ou lumineux lla d'au- torisation de versage au cas o toute l'installation est en bon ordre de marche, et le conducteur peut alors commencer l'opération, c'est-à-dire commander la mise en action des moyens de vidage de sa bétonnière et des lances de nettoyage de son camion. Le signal 7a entraîne particulièrement le fonc- tionnement du distributeur 3a et bloque celui du distributeur. 3b. Le détecteur 8a émet un signal correspondant à l'existen- ce d'une charge dans la trémie qui confirme le signal du dé- tecteur 7a. Le détecteur 8a émet ensuite un signal de fin-de vidage de la trémie 2a, qui commande l'arrêt du distributeur 3a et autorise le fonctionnement du distributeur 3b si une présence de camion a été décelée par le détecteur 7b ou si u- ne charge dans la trémie 2b a été détectée par le détecteur 8b. Une temporisation arrête le fonctionnement de l'ensemble de traitement si un ou plusieurs camions ont été placés en po- sition de vidage sans avoir versé de charge dans l'une ou l'autre des trémies 2a, 2b. Lorsque les eaux de lavage de l'extérieur des camions et de l'airede lavage elle-même, collectées dans la fosse 4, atteignent un niveau supérieur maximum, le détecteur 9 dé- clenche la mise en marche de l'unité de traitement 6 et de la pompe 5. La capacité de chaque trémie 2a ou 2b est d'environ 8 m3, et le débit de chaque distributeur 3ai 3b est d'environ 12 m3/h de béton et celui de la pompe d'environ 92 m3/h de mélan- ge en eau et béton. La différence de 80 m /h entre ces deux débits, provient du fait que le transfert du béton de la fos- se 4 vers la station de traitement 6 s'effectue hydraulique- ment, ce qui nécessite une quantité d'eau relativement impor- tante par rapport au béton, cette eau provenant d'une part des diverses injections faites à débit fixe dans les trémies 2a, 2b, et les distributeurs 3a, 3b, et d'autre part d'un prélè- vement d'une partie des eaux sales de l'unité de traitement 6 permettant d'assurer par l'intermédiaire d'un clapet à bou- le le maintien à un niveau constant de l'eau dans la fosse 4. Il faut donc 40 minutes pour vider la trémie pleine; il est vrai que ce cas se présente rarement, il correspond à celui o un camion complètement chargé n'a pu délivrer au client son béton pour des raisons diverses propres au chan- tier et doit être vidé, son chargement étant perdu. Si un second camion se présente alors que la trémie 2a n'est pas encore vide, le camion peut indifféremment verser son chargement dans la trémie 2a en fonctionnement, à condi- tion qu'elle ait encore la capacité de réception suffisante, ou dans la trémie 2b en attente. Certes, si un troisième camion se présente alors que les deux trémies ne sont pas vides, l'opérateur pourra prendre l'initiative, après inspection visuelle des trémies, de vider son camion dans l'une d'elle avant qu'elle ne soit complète- ment vide. Il est d'ailleurs possible de prévoir des capteurs supplémentaires indiquant de façon approchée l'état de remplis- sage des trémies. Enfin, le nombre de celles-ci n'est évidem- ment pas limitatif. Pour ne pas alourdir la description, on n'a pas donné le schéma du bloc de commande automatique 10, dont l'établis- sement est à la portée du spécialiste une fois connues les fonctions qu'il doit assumer. Les figures 2 et 3 sont relatives au distributeur alvéo- laire 3a, étant entendu que le distributeur 3b est identi- que. Celui-ci se compose d'un carter 32, d'un rotor 25 et d'un couloir d'éjection 42. Le carter 32 fixé à la base de la trémie 2a porte à sa partie supérieure un entonnoir d'é- coulement 20 qui assure la continuité de la trémie à l'inté- rieur du distributeur. Cet entonnoir, de forme quadrangulai- re, présente 3 côtés verticaux 21, 22, 23, ce dernier étant opposé à un côté incliné 24, dont la pente est suffisamment forte pour que le béton puisse glisser sur elle sans diffi- culté. Le carter 32 porte également les paliers 33 et 34 qui supportent l'arbre 35 du rotor de distributeur 3a. Le rotor horizontal 25 comprend un arbre 35 auquel sont attachées six cloisons radiales 27 reliées entre elles par deux flasques circulaires 28 et 29 dont le rayon est su- périeur à celui de ces cloisons. La distance entre les côtés parallèles '21 et 22 de l'en- tonnoir est légèrement plus faible ou identique à celle qui sépare les deux flasques 28 et 29. Les côtés 21, 22 se terminent vers le bas par un bord en forme d'arc de cercle concentrique au rotor et qui arri- vent à proximité des flasques 28, 29. Une étanchéité latérale est assurée entre les côtés 21, 22 et les flasques 28, 29 par deux plaques de caoutchouc 30, 31 serrées sur les côtés 21, 22 par l'intermédiaire de pla- ques métalliques 36, 37. Les plaques de caoutchouc 30, 31 frottent sur la surface interne des flasques 28, 29 et l'ef- fort d'application de celles-ci, et par là, l'effet d'étan- chéité, est accentué par la poussée du mélange situé en tré- mie. Les plaques de caoutchouc 30, 31 descendent plus bas que les côtés 21, 22 et arrivent jusqu'à proximité du rotor. Le sens de rotation du rotor est tel que le bord exté- rieur des cloisons 27, dans la partie supérieure de sa cour- se, passe d'abord à proximité du côté incliné 24, puis -d'un côté vertical 23. Le troisième côté vertical 23 de l'entonnoir est égale- ment doublé et prolongé sur sa face interne par une plaque de caoutchouc 38, qui descend jusqu'au voisinage du volume balayé par les cloisons 27 dans leur rotation. Le côté incli- né 24 de l'entonnoir descend quant à lui jusqu'au voisinage immédiat du même volume cylindrique balayé par les cloisons, et se raccorde à une pièce de tôle cylindrique 39, coaxiale au rotor. Les cloisons 27 du rotor portent une plaque de caoutchouc 40 qui dé- passe légèrement vers'l'extérieur,et vient frotter légèrement sur la tôle 39 lors de la rotation du rotor. La plaque de caoutchouc 40 est maintenue contre la cloison 27 à l'aide d'une contreplaque 26. Cette contrepla- que est pliée parallèlement à l'axe du rotor, de façon à éviter le coincement des matériaux dans la partie étroite des alvéoles au voisinage de l'axe, la position de cette pliure permettant en outre d'ajuster la capacité de chaque alvéole. D'autre part, le troisième côté vertical 23 de l'enton- noir se raccorde à une pièce de tôle cylindrique 41 coaxia- le au rotor et se terminant en partie inférieure par une sur- face plane verticale à partir du niveau de l'axe horizontal de l'arbre du rotor jusqu'au couloir d'éjection. Le rayon de la partie cylindrique de la tôle 41 est légèrement inférieur au rayon des flasques 28, 29, et l'espace compris entre l'ex- trémité des plaques de caoutchouc 40 du rotor et cette tôle 41 permet un écoulement évitant le coincement des matériaux et annulant pratiquement les frottements des matériaux sur ce secteur, puisque les matériaux ne sont plus alors sous pres- sion dans les alvéoles du rotor. Sous le rotor 25 est disposé un couloir d'éjection 42 qui s'étend dans une direction perpendiculaire à l'axe du ro- tor, avec une pente descendante de l'ordre de 8%, sa longueur totale étant de l'ordre de 2 fois le diamètre du rotor. Ce couloir est solidaire du carter 32, son fond est plat, et ses parois verticales sont plus écartées que les flasques 28, 29. A son extrémité supérieure est disposée une chambre à eau 43 qui communique avec le couloir par un orifice 44 en forme de fente située au ras du fond de ce couloir, et réalisant un injecteur à jet plat, capable de produire une nappe d'eau de faible épaisseur qui recouvre le fond du couloir de façon continue. L'orifice 44 est formé d'une tôle pliée, de même largeur que le couloir, et est réglable en hauteur pour ajus- ter l'épaisseur de la nappe d'eau. D'autre part, au-dessus du couloir 42.est disposé un injecteur d'eau 45 dirigé vers le rotor 25 et destiné à as- surer son complet nettoyage. A la partie inférieure de la trémie 2a sont placés deux injecteurs périphériques 46, 47 horizontaux, placés tangen- tiellement à la paroi de la trémie et qui créent, à deux ni- veaux, des courants d'eau qui suivent la paroi et s'opposent au collage et au voûtage. L'eau sous pression utilisée pour le couloir d'éjection 42, les injecteurs périphériques 46, 47, les rampes de net- toyage de la partie supérieure des trémies de réception, le lavage extérieur des camions et le délayage du béton dans les bétonnières avant vidage, provient de l'unité de traitement 6 o cette eau a été décantée et régénérée. Deux points importants sont à considérer dans le calcul d'un distributeur tel que celui qu'on vient de décrire. D'une part, la distance entre le bord inférieur A de la pièce 39 et la ligne B o elle se raccorde au bord 24 de l'entonnoir.Pour diminuer l'usure de la plaque de caoutchouc 40, cette distan- ce AB doit être la plus courte possible, mais elle doit être au moins égale à la distance entre les bords de deux cloisons 27, sinon, à l'arrêt, l'étanchéité n'est respectée que pour certaines positions angulaires du rotor. Un défaut d'étanché- ité à l'arrêt est de nature à laisser passer des matériaux * qui viendraient remplir le couloir d'éjection 42, ce qui pour- rait arriver à provoquer son obstruction et une détérioration du rotor lors du démarrage. Dans le cas d'un rotor à six cloisons, un arc AB de 62 à 660 est convenable. D'autre part, la distance BC entre les bords inférieurs du côté 24 et de la plaque de caoutchouc 38 est également à considérer. En effet, si cette distance, qui correspond à l'ouverture de l'entonnoir, est trop faible, il y aura des risques de bouchage ou voûtage, mais, si elle est trop grande et dépasse de façon trop importante la verticale du plan de l'axe du rotor, dans le sens de la rotation de celui-ci, l'é- il tanchéité ne sera pas non plus assurée à l'arrêt. Compte-tenu du sens de rotation, dans une alvéole comprise entre deux cloi- sons 27, l'étanchéité au niveau du côté 23 est assurée par le matériau lui-même qui remplit cette alvéole tant qu'il ne s'- est pas déversé dans le couloir. Ainsi, la position du bord C dépend de la pente du talus naturel, au déversement, du ma- tériau considéré. Dans le cas du béton prêt à l'emploi, qui est un matériau collant, la distance BC peut être assez éle- vée. Avec un matériau plus ébouleux, elle devra être plus fai- ble; il est vrai que, dans ce cas, les risques d'obstruction de l'entonnoir sont plus faibles, et par conséquent son ouver- ture inférieure peut être diminuée sans inconvénient. Ainsi, l'invention fournit une installation de traite- ment de mélanges hétérogènes et variables qui fonctionne avec des risques très réduits d'obstruction, de panne ou de pollutions extérieures. REVENDICATIONS 1. Installation pour la récupération des éléments d'un mélange à consistance hétérogène et collant, formé de pro- portions variables de matière solide grossière, de matière solide fine et de liquide, le débit de réception de mélange étant lui-même variable, ladite installation comprenant une trémie de réception (2a, 2b), des moyens (6) pour séparer par criblage, cyclonage, essorage et décantation les divers élé- ments du mélange, caractérisée en ce que sous la trémie de réception est placé un distributeur dont le carter est équi- pé d'un entonnoir d'écoulement (20) à section rectangulaire, ledit distributeur comprenant un rotor (25) à axe horizontal comportant deux flasques (28,29) reliés par des cloisons (27) parallèles à l'axe pour former des compartiments ouverts seu- lement sur leur c8té opposé à l'axe, les deux flasques s'éten- dant plus loin de l'axe que lesdites cloisons, en ce que l'en- tonnoir du distributeur se prolonge vers le bas jusqu'entre les flasques, des moyens souples d'étanchéité (30, 31) étant placés entre ledit entonnoir et la face interne des flasques, et en ce que l'entonnoir se raccorde à une pièce d'étanchéité (39) en forme de portion de cylindre creux coaxial au rotor, et dont la face interne se trouve au voisinage du trajet des bords extérieurs des cloisons, cette pièce ayant une étendue suffisante pour obturer complètement celui des compartiments du rotor qui, pendant la rotation du rotor, se trouve immé- diatement en arrière de celui qui est face à l'entonnoir. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bords des cloisons sont munis de moyens sou- ples d'étanchéité (40) qui viennent en contact avec la face interne de la pièce d'étanchéité. 3. Installation, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'entonnoir se raccorde à une pièce (41) de contenance du mélange en sortie, en forme de portion de cylindre creux coaxial au rotor, et dont la face interne est située entre les flasques et à une distance de l'axe du rotor pouvant aller du rayon extérieur des cloisons du rotor jusqu'au rayon extérieur des flasques, et en ce que cette pièce de contenance (41) est précédée d'une plaque de rete- nue (38)en caoutchouc, réglable en position, par rapport aux cloisons du rotor et s'étendant entre les deux flas- ques. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une rampe de nettoyage (45) des alvéo- les est placée dans le secteur inférieur délimité par le bord inférieur A de la pièce d'étanchéité (39) et la verti- cale passant par l'axe de l'arbre du rotor. 5. Installation selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que, sous le rotor, est dis- posé un couloir d'évacuation (42) à faible pente, dans le- quel le mélange délivré par le rotor tombe sur une nappe d'eau contenue de faible épaisseur. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5 et comprenant plusieurs trémies de réception équipées chacune d'un distributeur dont le débit normal est inférieur au dé- bit normal de l'installation de récupération des éléments du mélange, et est inférieur au débit instantané qui est suscep- tible d'être déversé dans la trémie correspondante, caracté- risée en ce qu'elle comporte des moyens pour détecter si une trémie est vide ou si elle est pleine, et autoriser le fonc- tionnement d'un ou plusieurs des distributeurs, au cas o la trémie correspondante est pleine, et ce dans la limite du dé- bit normal de l'installation de récupération, et interdire le fonctionnement des autres distributeurs qui entraîneraient le dépassement de ce même débit.