Brevet FR2567174A1 — publié le 19860110

La présente invention concerne une installation d'extraction et de transfert de produits thixotropes pouvant être hors d'eau ou sous l'eau, en particulier des boues argileuses, limons, silts et produits similaires. La dite installation comprend des moyens d'extraction et au moins une pompe pour évacuer les produits extraits à travers une conduite a distance du lieu d'extraction. Actuellement, selon le type des produits extraits, les moyens utilisés pour leur évacuation et leur transfert à distance du lieu d'extraction peuvent être divisés en deux catégories, à savoir les transferts sous fluide et avec tuyauterie d'une part, et les transferts mécaniques d'autre part. Les moyens de la première catégorie consistent à mettre en vitesse dans une conduite d'évacuation un mélange d'eau et de boues par une ou plusieurs pompes centrifuges. La vitesse dans la conduite est d'environ 1,5 à 4 m/s. Ces premiers moyens conviennent bien avec les produits ou les boues non collantes, sans cohésion, du type sablonneux caillouteux. La mise en vitesse dans la pompe n'engendre pas le collage et, par suite, le bourrage des boues dilues sur les parois du stator. Toutefois, l'arrêt du pompage engendre, par vitesse nulle du mélange, une décantation naturelle des boues et un problème grave de remise en vitesse à la reprise du pompage. En outre, les moyens de transfert de cette première catégorie nécessitent une dilution importante des boues (le pourcentage des boues dans le mélange eau + boues ne représente qu'environ 5 à 25 % en volume).Ceci nécessite donc l'emploi de conduites de grand diamètre et entraîne une consommation importante d'énergie puisqu'il faut évacuer une grande quantité d'eau en meme temps que de boue. Elle permet par contre, de transférer les produits sur des dénivellations importantes et à la verticale, ce qui n'est pas le cas de la deuxième catégorie. Les moyens de la deuxième catégorie consistent transporter les boues par des chalands, des wagonnets, des camions ou par des bandes transporteuses. Dans ce cas, les boues ne sont pas ou peu diluées. I1 s'agit de boues collantes ou de gros agrégats du type vases, sables et mélange de sable et de gros rochers. Le transport des boues par des bandes transporteuses, des wagons, des camions ou par des chalands et le vidage, ne sont pas toujours possibles. Par exemple, il ne sert à rien de transporter les boues qui ont été extraites au pied de la levée d'un barrage du cote amont de celle-ci, et de les "claper" plus haut en amont, car les boues reviennent naturellement s'accumuler au pied de la levée du barrage.Dans ce cas, il est alors nécessaire d'évacuer les boues soit vers l'aval, soit à terre, parfois à plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs kilomètres de l'endroit oA elles ont été extraites. La présente invention est issue de la première catégorie car elle utilise des tubes de transfert mais elle se rapproche de la deuxième catégorie car elle s'affranchit du fluide auxiliaire. Elle a donc pour but de fournir une installation d'extraction et de transfert de produits cohérents et thixotropes, qui ne nécessitent pas ou peu de dilution, sux des distances pouvant atteindre plusieurs kilomètres et (ou) des denivellées de plusieurs centaines de mètres A cet effet, l'installation de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un malaxeur qui reçoit les produits extraits par les moyens d1extraction, et en ce que la pompe est une pompe alternative à piston. De préférence, la pompe est une pompe à béton, l'installation de la présente invention convient particuliAre- ment bien pour le transfert des produits suivants de la classification des sols (voir le cahier de recommandtion pour les terrassements routiers, Ministre de l'Equipement, Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA) et Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) janvier 1966). - 100 % des produits de la classe A - environ 50 t des produits de la classe B, c'est-à- dire ceux qui ont une 7 et une plasticité suffisantes, en général les produits des sous-classes B2, B4 et B64 - 100 % des produits de la classe E avec de lteau et un malaxage. 100 % des produits de la classe E Sachant que les élerne.nts souples, maléables et plastiques sont apportés par les tamisats 80 m à raison de 30 % au moins du mélange, le malaxage forcé des boues permet d'obtenir un produit thixotrope pompable à l'aide des pompes à béton disponibles dans le commerce, avec une concentration des boues de 100 % dans les meilleurs cas et de 50 % si le produit est imbibé d'eau. De ce'fait, les rendements obtenus sont 5 à 10 fois supérieurs à ceux obtenus par des pompes centrifuges. On décrira maintenant, à titre d'exemple, une installation flottante d'extraction et de transfert de boues conforme à la présente invention en faisant référence au dessin annexé sur lequel La tigure 1 est une vue schématique en élévation latérale de l'installation de la présente invention La figure 2 montre à plus grande échelle et plus en détails une partie de l'installation de la figure 1 L'installation dextraction et de transfert repré- sentie sur le dessin comprend essentiellement des moyens d'extraction 1 et des moyens d'évacuation et de transfert 2. Les moyens d'extraction 1 et une partie des moyens d'évacua tion et de transfert 2 sont montés sur un ponton flottant 3 Les moyens d'extraction 1 peuvent comprendre une benne preneuse ou benne de dragage 4, par exemple une benne électro-hydraulique étanche BENOTO type HEGE 150 D 420, reliée par deux câbles 5 à un treuil de levage 6 monté sur un chariot 7. Le chariot 7 peut se déplacer, au moyen d'un moteur (non montré) sur une voie située à la partie supérieure d'un portique 8 monté à l'une des extrémités du ponton flottant 3. Sur le ponton 3, au-dessous du portique 8, se trouve un malaxeur 9 entraîné par un groupe moto-réducteur 11. Le malaxeur 9 peut être par exemple un malaxeur SAE type 60 250 à deux arbres horizontaux parallèles sur lesquels sont montés des bras de malaxage à palette disposés en hélice autour des arbres. Le portique 8 supporte une trémie tampon 12 au-dessous de l'une des deux positions limitées du chariot 7 et au-dessus de la cuve du malaxeur 9, l'orifice de sortie de la trémie 12 se trouvant près d'une des extrémités de la cuve du malaxeur 9. A sa partie-supérieure, la trémie 12 peut comporter une grille de protection 13 apte a arrêter les corps durs indésirables qui, autrement, pourraient endommager le malaxeur 0 ou les composants qui le suivent. La grille aurait, par exemple, des mailles carrées de 250 mm par 250 mm. La tremie 12 peut en outre comporter des vibrateurs (non montrEs) pour faciliter la descente des produits vers la cuve du malaxeur 9. Bien que cela ne soit pas absolument indispensable, une vis d'alimenstation ou tout extracteur mécanique peut être éventuellement prévu à la partie inférieure de la trémie 12 pour délivrer de maniere contralée les produits au malaxeur 9. L'autre extrémité ou extrémité de sortie du malaxeur 9 est raccordée à la trémie d'entrée 14 d'une pompe à piston 15, par exemple une pompe PUTZMEISTER type BRA 2 100, qui refoule les produits extraits dans une conduite d'évacuation 16. La conduite 16 comprend une première partie 16a qui est située sur le ponton flottant 3, une deuxième partie 16b qui est flottante et qui est reliée à la première partie 16a par une conduite souple ou un joint tournant 17 d'axe vertical, et une troisième- partie 16c, qui est située à terre, est reliée à la deuxième partie 16b par un autre joint tournant 18 d'axe vertical et s'étend jusqu'au lieu de dépôt des produits extraits. La pompe 15 peut être équipée à sa sortie d'un dispositif anti-retour et d'un amortisseur (non montrés) atténuant les effets sur la conduite 16 des coups de bélier. Un dispositif est prévu pour ajouter automatiquement de l'eau dans la cuve du malaxeur 9 en fonction de la malléa- bilité ou plasticité désirée des produits à pomper. Ce dispositif d'adjonction automatique d'eau peut, par exemple, comprendre au moins une rampe de distribution d'eau 19 reliée par une électrovanne 21 et par un tuyau 22 à l'orifice de refoulement d'une pompe (non montrée) qui puise l'eau dans la rivière, le lac ou la mer sur lequel flotte le ponton 3. L'électrovanne 21 est commandée nar un dispositif de commande 23 qui réagit au signal de sortie d'un dispositif de mesure 24 qui mesure la puissance absorbée par le groupe moto-réducteur 11, cette puissance dépendant de la plasticité ou malléabilité des produits en cours de malaxage. Ainsi, le débit d'eau admis dans la cuve du malaxeur 9 peut être réglé en fonction de la plasticité ou malléabilité désirée des produits a pomper. Le réglage du débit peut être un réglage en tout ou rien ou un réglage continu. L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante. L'extraction des produits au fond de la rivière, du lac ou de la mer, par exemple des boues ou des silts, est réalisée au moyen de la benne preneuse 4 conçue pour le dragage. Comme la benne 4 est suspendue par deux cabales 5 au treuil de levage 6, elle ne peut pas tourner sur elle-même au cours de ses mouvements de monte et de descente. Les produits extraits du fond sont déposées dans la trémie tampon 12 qui alimente en continu le malaxeur 9. Ce dernier malaxe les produits, éventuellement avec une adjonction automatique d'eau si nécessaire, pour les rendre plus malléables et surtout pompables. Le malaxeur 9 alimente en continu la trémie d'entrée 14 de la pompe à piston 15, en faisant passer les produits à pomper par dessus un seuil (non montré) qui est situé dans la zone de raccordement entre la cuve du malaxeur 9 et la trémie 14 de la pompe 15. Des sondes ou détecteurs. de niveau (non montrés) sont placés dans le flux des produits à pomper entre le malaxeur 9 et la pompe 15, afin de réguler le débit en continu des produits. La pompe à béton à piston 15 refoule les produits par poussée de ceux-ci dans la conduite 16. De façon assez surprenante, ce type de pompe permet de pousser les produits extraits au fond, Eventuellement additionnés d'eau, à travers la conduite 16 sur une distance relativement grande de 1600 m ou plus et une dénivellée de 100 m. Ceci tient au fait que les produits extraits au fond (silts, limons, boues collantes) après avoir été malaxés et éventuellement additionnés d'eau, présentent une cohésion et une thixotropie semblables à celles du béton, et qui les rendent pompables à l'aide d'une pompe à béton à piston.En outre, on notera que la quantité d'eau éventuellement ajoutée en cours de malaxage aux produits à pomper est très nettement plus faible que la quantité d'eau qu'il faudrait ajouter si les produits devaient être évacués au moyen d'une pompe centrifuge. Le ponton flottant 3 est maintenu en position fixe au-dessus de la zone d'extraction par exemple par quatre câbles (non montrés) ancrés sur quatre ancres marines disposées suivant quatre points cardinaux autour du ponton. Quatre treuils indépendants (non montrés) qui sont montés sur le ponton 3, permettent de faire varier la longueur des quatre câbles susmentionnés et, par suite, de régler la position du ponton 3 en n'importe quel point à l'intérieur du quadrilatère défini par les quatre ancres marines. Le ponton peut être par exemple déplacé suivant des arcs concentriques dont le centre se trouve sur l'axe du point tournant 18 (figure 1) et dont le rayon varie en ajoutant ou en enlevant des éléments de la conduite flottante 16b. Cette dernière peut être par exemple constituée par des éléments raccordés bout à bout et ayant chacun un longueur de 5800 mm. Le ponton 3 peut également tourner autour de l'axe du joint tournant 17. Afin de ne pas créer d'efforts sur la conduite flottante 16b, un câble (non montré) est de préférence tendu dans le plan vertical contenant la conduite flottante 16b, ce câble étant ancré au point fixe au sol de la conduite flottante 16b (joint tournant 18) et étant enroulé sur un treuil (non montré) situé sur le ponton 3. I1 va de soi que la forme d'exécution de la présente invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, comme par exemple, une installation au sol avec alimentation par pelle hydraulique, pelle à câble et benne preneuse, tapis. - REVENDICATIONS 1. Installation d'extraction et de transfert de produits thixotropes, en particulier des boues argileuses, limons, silts et produits similaires, comprenant des moyens d'extraction (1) et au moins une pompe (15) pour évacuer les produits extraits à travers une conduite (16) à distance du lieu d'extraction, caractérisée en ce qu'elle comprend un malaxeur (9) qui reçoit les produits extraits par les moyens d'extraction (1), et en ce que la pompe (15) est une pompe alternative à piston. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe (15) est une pompe à beton. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif d'alimentation en eau (19, 22) associé au malaxeur (9) et un dispositif de réglage (21, 23, 24) associé au dispositif d'alimentation en eau pour régler le débit d'eau admis dans le malaxeur (9) en fonction de la plasticité des produits en cours de malaxage. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée, quand elle est flottante, en ce que les moyens d'extraction (1) comprennent une benne preneuse (4), un dispositif de levage (5, 6) à câbles (5) à treuil (6), qui est relié à la benne preneuse (4), un portique (8) équipé d'un chariot (7) qui porte le treuil (6) du dispositif de levage et qui est mobile horizontalement entre une première position dans laquelle la benne preneuse (4) peut être abaissée pour saisir et extraire les produits à évacuer et relevée avec les produits extraits, et une seconde position située au-dessus du malaxeur (9). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une trémie (12) est interposée entre la seconde position du chariot (7) et le malaxeur (9). 6. Installation selon la revendication 5, caracte- risee en ce que la trémie (12) comporte, dans sa partie supérieure, une grille de protection (13) pour arrêter les corps durs indésirables.