Brevet FR2568936A1 — publié le 19860214

Dispositif pour ramasser des nodules de manganèse ou analogues sur le fond de la mer. La présente invention concerne un dispositif pour ramasser des nodules de manganèse ou analogues sur le fond de la mer, comportant un châssis à tirer sur le fond de la mer sur lequel est monté un cylindre pouvant tourner autour d'un axe horizontal, qui est pourvu sur sa périphérie de moyens pour entrainer les nodules de manganèse dans une direction périphé- rique et qui est entouré depuis un point situé dans la zone la plus basse du cylindre jusqu'en un point situé en haut et en arrière dans le sens de traction, par une grille disposée concentriquement et comportant des barreaux s'étendant dans une direction périphérique et formant, dans la zone la plus basse, des dents orientées dans la direction de traction pour ramasser par dessous les nodules de manganèse, ainsi que des moyens pour recevoir les nodules de manganèse transportés vers le haut par le cylindre. D'après la demande de brevet allemand DE-OS 25 04 694, on connaît un appareil de ramassage automoteur servant à ramasser des matériaux reposant sur le fond de la mer, comme notamment des nodules de manganèse, comportant un dispositif horizontal de découpage qui taille dans le fond de la mer ainsi qu'un dispositif transporteur coopérant avec celui-ci. L'outil de découpage est relié à un canal de transport incliné oblique- ment vers le haut qui conduit la matière jusqu'à un transpor- teur supérieur, une chaîne à racleurs étant disposée au-dessus du canal de transport. Le dispositif de découpage prend non seulement les nodules de manganèse situés sur le fond de la mer mais il découpe également une couche du fond de la mer de sorte que des matières indésirables comme du sable ou de la boue parviennent dans le canal de transport incliné en obli- que vers le haut et augmentent sa charge et par conséquent celle des moyens de transport placés à la suite. Lorsque la boue est séparée des nodules de manganèse en un point placé plus haut et est à nouveau évacuée dans l'eau, elle ne se dépose pas immédiatement à cause de ses propriétés de flotta- tion et, en conséquence, elle a un effet perturbateur sur la zone de la mer qui environne le lieu de transport. D'après le brevet US 3.697.134, on connaît un dispositif du type défini dans le premier paragraphe dans lequel les moyens disposés sur la périphérie du cylindre pour entrainer les no- dules de manganèse selon la direction périphérique sont cons- titués par des lames qui sont orientées avec leur plus grande dimension dans la direction axiale du cylindre et avec leur petite dimension dans la direction radiale. Elles pénètrent en partie dans le fond de la mer et entraînent ainsi le cylindre. Simultanément, elles entraînent avec elles, dans la zone de la grille, les nodules de manganèse jusqu'à ce que ceux-ci tom- bent, en un point situé vers l'intérieur et un peu au-dessus de l'axe du cylindre, dans un panier à partir duquel ils sont aspirés au moyen d'un tube transporteur. Pour que les lames puissent remplir leur fonction d'entraine- ment, elles doivent pénétrer relativement profondément dans le fond de la mer, ce qui entraîne le risque que du limon reste collé sur les lames et soit entrainé avec elles. Ce limon a ensuite un effet perturbateur sur le dispositif et notamment lors du transport ultérieur des nodules de manganèse. En outre on rencontre l'inconvénient que les nodules de manganèse s'ac- cumulent dans une zone située entre le cylindre et la grille, à chaque fois devant la lame placée en arrière dans la direc- tion de transport, ce qui introduit par conséquent un risque de coincement des nodules de manganèse entre une lame et la grille et le cas échéant également entre la surface du cylin- dre et la grille. L'invention a pour but de créer un dispositif du type défini ci- dessus, avec lequel seule une quantité minimale de sédiments, comme par exemple du limon, est entrainée et mise en turbu- lence, de sorte que la souillure de la mer et du dispositif transporteur par le limon mis en turbulence est maintenue faible. En outre l'entraînement de nodules de manganèse dans la zone située entre le cylindre et la grille ainsi que le nettoyage des nodules de manganèse souillés par le limon sont améliorés. Le dispositif doit en outre être simple, d'une conception correcte et d'un fonctionnement sr. Ce problème est résolu en ce que les moyens disposés sur la périphérie du cylindre sont agencés sous forme de brosses assu- rant l'entraînement des nodules de manganèse. Le principe qui est à la base de l'invention consiste à n'utiliser aucune partie non flexible pour l'entraînement des nodules de manganèse afin d'empêcher un coincement. Ce résul- tat est notamment obtenu par le fait que les moyens en forme de brosses assurent l'entraînement des nodules de manganèse sensiblement sous la disposition o ceux-ci reposent sur le fond de la mer de sorte qu'on évite ainsi, dans une large mesure, le risque d'accumulations et de coincements. Les moyens en forme de brosses procurent en outre l'avantage d'exercer une action séparatrice sur des dépôts situés sur les nodules de manganèse et ils contribuent ainsi par exemple au détachement du limon adhérant sur les nodules. Les poils des moyens en forme de brosses, qui sont orientés sensiblement radialement par rapport au cylindre, peuvent former d'une manière avantageuse des nervures qui sont dis- posées sensiblement parallèlement à la direction axiale du cy- lindre ou bien qui font un angle aigu avec celle-ci. De cette manière sont créés entre les nervures des volumes inter- calaires dans lesquels les plus gros nodules de manganèse peuvent également pénétrer facilement et profondément, pour être ainsi entraînés. Les barreaux de la grille sont maintenus avantageusement flexi- bles par rapport au cylindre. On évite ainsi un coincement de. nodules de manganèse qui sont plus gros que l'espacement entre le noyau de la brosse et la grille. Si malgré tout d'assez gros nodules de manganèse viennent se coincer à l'entrée de l'inter- valle existant entre le cylindre et la grille, il existe une autre possibilité avantageuse pour éliminer de tels nodules de manganèse, à savoir, lorsque le cylindre est entraîné, par une simple inversion de sa direction d'entraînement de telle sorte que l'intervalle précité soit rendu libre par le balayage effectué par la brosse. Selon une variante de l'invention, il est prévu à l'intérieur du cylindre des buses alimentées en eau sous pression et qui sont dirigées radialement de l'intérieur vers le cylindre pourvu d'évidements de façon. à éliminer par rinçage les sédiments de l'ensemble de brosses du cylindre et des nodules de manganèse trans- portés par les brosses. Pour éviter une trop grande souillure de la mer par les sédiments ainsi libérés par le rinçage, il est alors avantageux d'entourer le cylindre, dans la zone de rin- çage, par un carter étanche qui n'est ouvert que vers le bas. Dans cette zone, à cause de l'augmentation de la section, la vitesse d'écoulement de l'eau sortant à grande vitesse des buses est considérablement diminuée et elle s'échappe vers le bas à cette vitesse réduite de sorte que dans cette zone les sédiments enlevés par rinçage peuvent se déposer. Le châssis maintenant le cylindre est avantageusement monté sur un traîneau ou sur un chariot ou bien il constitue ces éléments, de sorte que le cylindre est guidé à une hauteur bien déterminée et que les dents prévues au début de la grille sont guidées à une profondeur bien déterminée dans le fond de la mer ou bien le long de sa surface. Le cylindre peut alors être monté de façon à se déplacer verticalement, auquel cas la force exercée vers le bas peut être réglée par des poids, des ressorts ou analogues. L'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme d'exemples de réalisation, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement une coupe radiale d'un dispositif comportant un tambour-brosse conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en plan du seul tambour-brosse de la figure 1; la fi- gure 3 est une vue en élévation du dispositif de la figure 1, faite dans une direction opposée au sens de traction indiqué par une flèche; la figure 4 mon- tre l'installation du dispositif de la figure 1 dans un véhicule à chenilles; la figure 5 montre l'instal- lation du dispositif de la figure 1 dans un traîneau; la figure 6 est une vue en plan à échelle réduite de la figure 5, et les figures 7 à 9 montrent différentes formes du système de réglage de la pression d'appui du dispositif de la figure 1 dans un traîneau con- forme à la figure 5. La figure 1 représente un dispositif conforme à l'invention, comportant un cylindre 1 qui est pourvu sur sa périphérie de poils 2 en bronze. Le cylindre est monté dans un carter 4 de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 3, ce carter se pro- longeant vers l'avant par un entonnoir 5 en dessous duquel est disposé un broyeur 6 pour nodules de manganèse, dont le produit broyé est transporté, par un tube transporteur 7 et par des moyens non représentés et n'ayant pas d'autre intérêt pour l'invention, jusqu'à la surface de la mer. Le cylindre 1 est entouré par une grille 8 cintrée à peu près en forme de demi-cercle et dont des barreaux 9 orientés selon la direction périphérique forment dans leur partie inférieure des dents 10 qui sont dirigées dans le sens de traction qui est indiqué par une flèche. A l'intérieur du cylindre 1 sont disposées des buses 12,13 et 14 alimnen- tées en eau sous pression et qui sont dirigées radialement vers l'extérieur en direction de la paroi intérieure du cylindre 1. Le cylindre 1 comporte des évidements, non représentés plus en détail sur les dessins,et au travers desquels passent les jets sortant des buses 12, 13 et 14, qui sont dirigés de l'intérieur sur les poils 2 et simultanément également sur les nodules de manganèse 15 entratnés par ceux-ci, de sorte que les sédiments qui adhèrent sur les nodules de manganèse 15 ou sur les poils 2 sont détachés par rinçage à l'eau. L'eau s'écoule à grande vitesse au travers de la grille 8 et pénètre dans un volume 16 placé en dessous et qui est fermé dans une large mesure par une partie de carter 17, jusqu'à un intervalle inférieur 18 qui est formé entre la partie de carter 17 et une surface 19 du fond 20 de la mer. Dans ce volume 16, la vitesse d'écoulement de l'eau est notablement ralentie de sorte que les sédiments détachés par rinçage peuvent se déposer sous forme d'une couche 21 sur le fond de la mer. De cette manière, la souillure de la mer environnante par des matières en flottation est limitée à un degré minimal. 7 2Z568936 Lors de l'utilisation du dispositif, ce dispositif est tiré dans la direction de la flèche 11 sur le fond 20 de la mer, les dents 10 pénétrant légèrement dans la surface du fond et dégageant par dessous les nodules de manganèse 22 qui sont ensuite entraînés par les poils 2 du cylindre rotatif 1 sur le côté intérieur de la grille 8 et transportés vers le haut. Sur ce trajet s'effectue le nettoyage par rinçage au moyen des jets d'eau sortant des buses 12, 13 et 14. La grille 8 se termine sur le côté supérieur du cylindre 1 de sorte que les nodules de manganèse 23 sont libérés dans cette zone et tom- bent alors dans l'entonnoir 5 de manière à parvenir dans le broyeur 6 et à être transportés, avec une granulométrie appro- priée pour un transport par l'eau, jusqu'à la surface de la mer au moyen du tuyau de transport 7 dans la direction de la flèche 24. Dans la zone de l'entonnoir 5, il est prévu un peigne 25 avec des dents qui s'engagent entre les poils 2 et qui font en sorte que des nodules de manganèse encore coincés dans les poils soient éjectés. La figure 2 représente en vue en plan le cylindre de la figure 1. On peut voir que les poils 2 forment des nervures 26 qui sont légèrement inclinées par rapport à l'axe 3 du cylindre. Les nervures ont entre elles un espacement d'environ 50 mm, la largeur des nervures s'élève approximativement à 10 mm tandis que la longueur des poils s'élève approximativement à 50 mm. Le cylindre 1 se compose de deux parties 27 et 28 dont les ner- vures sont respectivement inclinées en sens opposés pour éviter que l'obliquité crée des forces axiales. La figure 3 représente une vue en élévation de la figure 1 sensiblement dans une direction opposée à celle de la flèche 11, c'est-à-dire dans une direction opposée au sens de traction. On peut remarquer que le carter comporte, dans sa partie avant, des surfaces 29 respectivement inclinées par rapport au tuyau transporteur 7 et qui servent à faire glisser les nodules de manganèse jusqu'au tuyau transporteur 7. La figure 4 montre l'installation du dispositif de la figure 1 dans un chariot 30 qui comporte des chenilles à maillons 31 qui sont guidées sur des roues 32, 33, 34, 35. Le chariot 30 est tiré au moyen d'un câble de traction 37, auquel sont reliés un conducteur d'alimentation 38 et en outre le tuyau transporteur 7. Sur le côté avant du chariot est placé un déflecteur 39 qui agit sur de gros obstacles situés sur le fond de la mer. Le dispositif de la figure 1 est articulé sur un pivot 40 pla- cé à l'avant de façon à pouvoir pivoter verticalement dans la direction de la double flèche 41, les dents 10 faisant saillie en dessous du brin inférieur de la chenille à maillons 31 de façon à pouvoir pénétrer dans le fond de la mer. Sur le châssis maintenant l'arbre 3 du cylindre 1 est disposé un bras 42 sur lequel sont montés des poids 43 qui poussent le cylindre 1 et la grille 8 vers le bas pour augmenter la pres- sion d'appui. En outre il est prévu un moteur électrique ali- menté par le conducteur d'alimentation 38 qui entraîne une pompe hydraulique 45 servant à la commande et le cas échéant également à l'entraînement de l'ensemble du véhicule. La figure 5 correspond en gros à la figure 4. Des parties identiques ont été désignées par les mêmes références. Dans la forme de réalisation de la figure 5, les chenilles à maillons 31 sont cependant omises, de même que les parties coopérant avec elles. A la place de celles-ci, le déflecteur 39 est prolongé vers l'arrière et forme ainsi des patins 46 de manière à créer dans l'ensemble un traîneau 47. Dans les deux formes de réalisation des figures 5 et 6, il est prévu à chaque fois sur la face supérieure un aileron 48 qui doit stabiliser le dispositif lors de sa descente et égale- ment lors de sa traction. La figure 6 est une vue en plan du dispositif de la figure 5. 9 2568936 Les parties identiques ont été désignées par les mêmes réfé- rences. On peut remarquer que deux dispositifs conformes à la figure 3 ont été installés l'un à côté de l'autre dans le traîneau 47 de manière à pouvoir balayer et exploiter une plus grande largeur du fond de la mer. La figure 7 représente schématiquement et à échelle réduite l'installation de la figure 5 de manière à bien mettre en évidence le montage pivotant du dispositif de la figure 1. Les poids 43 sont déplaçables dans la direction de la double flèche 49 de façon à pouvoir régler la force orientée vers le bas dans la direction de la flèche 50 laquelle assure la pénétration des dents dans le fond 20 de la mer. Dans la forme de réalisation de la figure 8, qui correspond par ailleurs à celle de la figure 7, il est prévu, à la place des poids 43, un vérin hydraulique 51 au moyen duquel on peut régler la hauteur sur laquelle les dents 10 font saillie vers le bas par rapport aux patins 46. La figure 9 représente une autre variante de la forme de réa- lisation représentée schématiquement sur la figure 7, dans laquelle il est prévu, à la place des poids 43, un ressort de traction 52. Dans le cas o il est souhaitable d'obtenir une réduction de la charge, le ressort 52 peut être également un ressort de compression. 2568936 Revendications 1. Dispositif pour ramasser des nodules de manganèse ou ana- logues sur le fond de la mer, comportant un chassis à tirer sur le fond de la mer sur lequel est monté un cylindre pou- vant tourner autour d'un axe horizontal, qui est pourvu sur sa périphérie de moyens pour entraîner les nodules de manga- nèse dans une direction périphérique et qui est entouré depuis un point situé dans la zone la plus basse du cylindre jusqu'en un point situé en haut et en arrière dans le sens de traction, par une grille disposée concentriquement et comportant des barreaux s'étendant dans une direction périphérique et formant, dans la zone la plus basse, des dents orientées dans la direc- tion de traction pour ramasser par dessous les nodules de manganèse, ainsi que des moyens pour recevoir les nodules de manganèse transportés vers le haut par le cylindre, caractérisé en ce que les moyens disposés sur la périphérie du cylindre (1) sont agencés sous forme de brosses assurant l'entraînement des nodules de manganèse. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sous forme de brosses se com- posent de poils (2) qui forment des nervures (26) orientées sensiblement parallèlement à la direction axiale. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les nervures (26) font un angle aigu avec l'axe (3) du cylindre (1). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'espacement entre nervures (26) s'élève approximativement à 50 mm. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur des nervures (26) selon la direction périphérique s'élève approximativement à 10 mm. il -U2568936 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les poils (2) ont une longueur d'environ mm. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les poils (2) sont réalisés en bronze. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux (9) de la grille (8) sont montés de façon souple par rapport au cylindre (1). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre (1) ne laisse pas passer les nodules de manganèse (15). 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le sens de déplacement du cylindre (1), en arrière de la grille (8) et de préférence dans la zone du cylindre (1) qui est placée en avant par rap- port à la direction de traction, un peigne (25) s'engageant entre les poils (2). 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le sens de déplacement du cylindre (1), il est prévu en arrière de la grille (8) et dans la zone du cylindre (1) placée en avant par rapport à la direction de traction, un dispositif, relié à un tuyau transporteur (7), pour ramasser les nodules-de manganèse (23) qui tombent. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le mécanisme de ramassage comporte un concasseur ou un broyeur (6). 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le cylindre (1) est entouré au-dessus de la grille (8) et jusqu'au mécanisme de ramassage par un 12 2568936 carter (4). 14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur du cylindre (1) des buses (12, 13, 14) reliées à une pompe et qui sont orientées, dans la zone de la grille (8), sensiblement radialement de l'intérieur vers le cylindre (1) qui comporte des évidements au moins dans la zone des buses (12, 13, 14). 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que, sur le côté de la grille (8) qui est opposé au cylindre (1), il est prévu, au moins dans la zone des jets sortant des buses (12, 13, 14), un dispositif déflec- teur, de préférenceuncarter (17) ouvert seulement immédiate- ment au-dessus du fond de la mer. 16. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chassis forme un traîneau (47) ou un chariot (30). 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le cylindre (1) est monté dans le cha- riot (30) de façon à pouvoir se déplacer selon la direction verticale. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de réglage de la hauteur du cylindre par rapport au chariot (30), de préférence en vue d'un équilibrage de poids ou en vue d'exercer une force dirigée vers le bas. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens comportent un poids (43), un ressort (52) ou un vérin hydraulique (51), qui s'accrochent sur un levier (42) à un bras qui est articulé sur le chassis et sur lequel est monté l'arbre (3) du cylindre (1). 13 2568936 20. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (1) est entrainé. 21. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sens de rotation du cylindre (1) est modifiable. 22. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que plusieurs traîneaux (57) ou chariots (30) sont disposés l'un à côté de l'autre selon leur direction axiale de façon à pouvoir se déplacer ensemble. 23. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le traîneau (47) ou le chariot (30) comporte un aileron (48) sur leur face supérieure.