Brevet FR2636669A1 — publié le 19900323

La présente invention est du domaine du traitement des boues de forage et a plus particulièrement pour objet un dispositif mobile de dessablage de celles-ci. Lorsque l'on effectue des travaux souterrains tels que des forages, des percements de tunnels, des fondations spéciales, il est souvent nécessaire de nettoyer les boues du sable dont elles sont chargées ; ce qui est réalisé le plus souvent par des opérations de "cyclonage" succédant à des opérations de criblage. On connaît des dispositifs qui réalisent ce dessablage et qui comportent : un plateau supportant un bâti, sur lequel bâti ont été disposés des moyens de séparation primaire, des moyens de séparations secondaires, les moyens de séparations primaires étant constitués d'un tamis vibrant. Or il s'avère que, lors de l'utilisation de tels dispositifs, si des corps étrangers tels que mottes d'argile, sont envoyées avec les boues, ils colmatent les moyens de séparation primaires et ainsi empêchent le bon fonctionnement du dispositif. La présente invention a pour but de proposer un dispositif mobile, simple et efficace, qui assure la séparation des gros éléments (graviers, bois, cailloux...) et des mottes d'argile même très collantes, pouvant s'adapter à tout type de chantier, et ayant un débit d'alimentation qui peut varier de O à 100 % du débit nominal pour le dessableur à simple cyclonage et atteindre 150 % pour les appareils équipés de multi-cyclones. Selon la présente invention, un dispositif mobile de dessablage des boues de forage du genre comprenant un plateau supportant un bâti, bâti sur lequel ont été disposés des moyens de séparation primaires, des moyens de séparations secondaires, ces moyens de séparation secondaires comprenant un essoreur, au moins un hydrocyclone, au moins une pompe de recyclage, une cuve de pompe, est caractérisé de manière générale, en ce que les moyens de séparation primaires sont constitués d'un cribleur rotatif cylindrique, dit trommel, d'axe sensiblement horizontal et parallèle à une dimension transversale du dispositif, alimenté sur sa paroi interne, d'où il résulte que les mottes argileuses qui peuvent être envoyées vers l'installation avec les boues, sont arrêtées et/ou délitées par le cribleur et ne colmatent plus les moyens de séparations primaires. Selon une autre caractéristique principale, le cribleur rotatif est soumis à des jets souspression, à sa partie supérieure, cesdits jets étant dirigés depuis l'extérieur du cribleur en direction de sa paroi. Selon une dernière caractéristique principale, le cribleur pivote autour d'un axe fixé au bâti et parallèle à une dimension longitudinale du dispositif. Selon une première caractéristique secondaire, le dispositif comprend, en outre, une cuve de pompe constituée de deux parties dont la première est située à l'aval du cribleur, une pompe primaire destinée à transporter la boue de la dite première partie vers un cyclone, ce même cyclone étant situé à l'amont d'un essoreur à tamis vibrant, qui déverse dans la seconde partie de la cuve de pompe, et une pompe secondaire située à l'aval de la seconde partie de la cuve de pompe et à l'amont d'une batterie de multicyclones se trouvant eux-mêmes à l'amont dudit essoreur. Selon une seconde caractéristique secondaire, le dispositif comporte en outre, une boîte de répartition située à l'aval, à la fois, du cyclone primaire et de la batterie de multi-cyclones et destinée à alimenter en eau ladite cuve de pompe de manière à stabiliser son niveau. Avantageusement, le cyclone primaire réalise la séparation des sables par centrifugation sous forte pression, la granulométrie discriminatoire pouvant varier de 50 à 120 microns en fonction de la densité et de la viscosité de la boue. Avantageusement encore, l'essoreur est constitué d'un plateau comportant des éléments modulaires emboîtables en polyuréthane. De préférence, l'essoreur comporte des fissures dont la taille est adaptable en fonction de chaque type de sable De préférence encore, ce cribleur rotatif éffectue la séparation à 5 millimètres des gros éléments. Avantageusement encore, ladite boîte de répartition comporte deux entrées et trois sorties, une première entrée en provenance de la sortie épurée du cyclone primaire, l'autre en provenance de la sortie épurée des multicyclones, une première sortie en correspondance privilègiée avec la première entrée , vers la première partie de la cuve de pompe, une deuxième sortie vers la deuxième partie de la cuve de pompe, et une troisième sortie vers l'extraction finale. Selon une dernière caractéristique secondaire, les deux premières sorties vers la cuve de pompe sont commandées par des vannes à flotteurs, d'où il résulte que la boîte de recyclage privilègie ainsi le double cyclonage (passage en série dans le cyclone et les multicyclones), dans le cas ou le débit d'entrée est inférieur au débit nominal de la pompe primaire, tout en permettant# un cyclonage en parallèle dans le cas où le débit d'entrée est supérieur au débit nominal, d'où il résulte finalement que le dispositif présente une trés grande souplesse de fonctionnement. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va en être faite d'une forme particulière de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles La fig. 1 illustre de façon schématique un dispositif de dessablage de l'art antérieur. La fig. 2 illustre de la même façon, un dispositif conforme à l'invention. La fig. 3 illustre dans leurs positions relatives et dans leurs fonctions les éléments constitutifs du dispositif de l'invention dans l'une de ses formes possibles de réalisations. La fig. 4 est une représenta. tion en perspective du dispositif de 11 invention. Sur la fig.l, un dispositif (A) de dessablage de l'art antérieur comprend un plateau 1 supportant un bâti 2, ledit bâti comprenant des moyens de séparations primaires 3, des moyens de séparations secondaires 4 et une pompe élévatrice 8 transportant la boue du sol vers les moyens de séparation primaires 3. Les moyens de séparation primaires 3 mettent en oeuvre un crible vibrant 6' qui effectue une première séparation, permettant l'élimination des gros éléments (graviers, bois, cailloux...). Les moyens de séparation secondaires 4 mettent en oeuvre un cyclone primaire 6, une pompe de recyclage 7, une cuve de pompe 12, et un essoreur 5, éléments dont les fonctions respectives seront décrites ultérieurement. Sur la fig.2, un dispositif de dessablage (B) conforme à l'-invention comporte des moyens de séparation primaire 3, qui mettent en oeuvre un cribleur rotatif, ou trommel 9 arrosé par des jets 9' ; le dit cribleur 9 élimine non seulement les gros éléments, tels que graviers, bois, cailloux, mais aussi des mottes d'argile, même trés collantes qui viennent en contact avec ledit trommel 9. Ce cribleur rotatif 9 est, lors du fonctionnement du dispositif, entraîné en rotation autour d'un axe 10 parallèle à une dimension transversale du dispositif ; il effectue la séparation des gros éléments d'une taille supérieure à 5 millimètres, qui sont déchargés sur le sol, alors que les boues sont envoyées vers des moyens de séparation secondaires 4.Ces moyens de séparation secondaires 4 comprennent, en commun avec ceux des dispositifs de l'art antérieur, un hydrocyclone 6, une cuve de pompe 12 recevant les boues du trommel 9, celles-ci se dirigeant aprés essorage, vers 1' hydrocyclone 6 par l'intermédiaire d'une pompe de recyclage 7 qui assure le transfert. Sur la figure 3, le dispositif de dessablage de l'invention, dans l'une des formes possibles de sa réalisation met en oeuvre un cribleur rotatif 9, alimenté sur sa paroi interne 11, comportant une goulotte d'éjection 9", le crible déversant ses boues après criblage dans une cuve de pompe 12 alorsque les graviers séparés des boues tombent sur le sol par la goulotte 9". La cuve de pompe 12 est constituée de deux compartiments (12',12") surplombés par une boite de répartition 14, ladite cuve de pompe permettant de stabiliser les niveaux par recyclage automatique. La boue, se trouvant dans la première partie 12' de la cuve de pompe 12 issue du cribleur rotatif 9, est transportée au moyen d'une pompe primaire 7' vers un cyclone, dit primaire 6, qui réalise la séparation des sables par centrifugation sous forte pression. La pompe primaire 7' comporte une turbine et des blindages en fonte Ni-hard ou en caoutchouc anti-abrasion, selon les utilisations ; la transmission est réalisée au moyen de poulies et courroies. Après cyclonage par le cyclone primaire 6, un essoreur vibrant 5 reçoit les sables en provenance de la pointe dudit cyclone primaire 6 et restitue un sable essoré facilement pelletable 5". Le plateau d'essorage 5' est constitué d'éléments modulaires emboîtables en polyuréthane, dont la taille des fissures est adaptable en fonction du type de sable, dont le grain peut être de 0,2 à 0,4 ou 0,6 millimètres. Si les boues ne sont chargées que de sable grossier, un simple cyclonage réalisé par le cyclone primaire 6 est suffiseant et les boues sont alors envoyées dans la cuve de pompe 12, dans sa seconde partie 12" et de là vers les conduits de sorties 14'. Si par contre, les boues sont chargées de sable fin ou ex tra-fin, un double cyclonage sera necessaire, et sera réalisé grâce au second étage d'un dispositif équipé de multi-cyclones 18 qui garantit un dessablage maximum avec un seul passage dans la machine.Les boues seront donc envoyées de la seconde partie 12" de la cuve de pompe 12 vers la batterie de multi-cyclones 18 alimentés sous forte pression, par l'întermèdiaire d'une pompe secondaire 7", de conception identique à celle de la pompe primaire et qui reprend, partiellement ou totalement selon sa taille, les filtrats de ltessoreur 5. Aprés le double cyclonage, les boues sont envoyées une nouvelle fois dans l'essoreur 5, puis vers la partie 12" de la cuve de pompe qui les renverra vers les conduits de sortie 14' par l'intermédiaire de la boîte de recyclage 14. Cette boîte de recyclage 14 a un rôle important dans le bon fonctionnement du dispositif ; elle est pourvue de deux entrées (a',b') :l'une en provenance de la sortie épurée du cyclone primaire 6, l'autre de la sortie épurée des multicyclones 18, et de trois sorties : une première sortie, en correspondance privilègiée avec la première entrée vers la première partie 12' de la cuve de pompe 12, une deuxième sortie vers la deuxième partie 12" de la cuve de pompe 12, et une troisième sortie 14' vers l'extraction finale, les. deux premières sorties vers la cuve de pompe étant commandées par des vannes à flotteurs (21,22).Des séparations et des chicanes intérieures, judicieusement disposées privilègient ainsi le double cyclonage dans le cas ou le débit d'entrée est inférieur au débit nominal de la pompe primaire 7', tout en permettant un cyclonage en parallèle dans le cas où le débit d'entrée est supérieur au débit nominal, par exemple supérieur à 200m3/heure. Cette dernière boîte de recyclage assure le bon fonctionnement des cyclones en dépit des variations de débit à l'alimentation (0 à 150%). Les multicyclones 18 alimentent également (c') en eau, les jets 9' destinés à arroser le trommel 9. Sur la figure 4, à rapprocher du schéma de la précédente, un dispositif de dessablage conforme à l'invention, dans un ensemble monobloc transportable sur camion comprend tous les éléments qui ont déjà été énoncés précédemment et dont on va maintenant décrire l'emplacement dans le dispositif. Un trommel 9 est entraîné en rotation autour d'un axe 10, ledit axe étant fixé à un boîtier 10''' logeant un moteur, le trommel présentant à sa partie inférieure une goulotte d'éjection 9", le tout étant sensiblement situé au centre du dispositif et pouvant pivoter autour d'un axe 10', perpendiculaire à l'axe 10 de rotation du trommel 9 et étant situé sous un support 13 dudit trommel 9 ; le pivotement est destiné à régler l'éjection des graviers par la goulotte 9". Le trommel 9 est alimenté sur sa paroi interne par une pompe élévatrice non visible située à l'arrière du dispositif.Un cyclone primaire 6 situé sur la partie supérieure du dispositif est alimenté par une cuve de pompe 12 située sous le trommel 9. Une boîte de répartition 14, est située sous ledit cyclone primaire 6 et à la même hauteur que le trommel 9 et est alimentée par le cyclone primaire (d) et par la batterie de multi-cyclones (c) ; ledit cyclone primaire 6 se décharge dans un essoreur vibrant 5, entraîné en vibration par un couple de moteur à balourd 17, le dit essoreur n'étant pas visible sur la figure, mais étant placé à la même hauteur que le trommel 9 de l'autre côté de la boîte de répartition 14.Une batterie de cyclones 18, dits multicyclones, est située sur la partie supérieure du dispositif, et est alimentée grâce à une pompe primaire 79 reliée à une conduite k prenant sa source (m) dans la cuve de pompe 12 ; lesdits multicyclones se déversent ensuite, après cyclonage, dans l'essoreur 5 (non représenté) et alimentent en eau grâce à une conduite les jets (non visibles) orientés vers la paroi du trommel et destinés à faciliter le dessablage, tandis qu'une seconde goulotte d'éjection 9"' récupère le sable provenant de l'essoreur et issu de la séparation éffectuée par les multicyclones 18. Et enfin un coffret électrique 16 est disposé sur la paroi latérale de la cuve de pompe 12, à mi-hauteur, est alimenté sous une tension de 380/440 V, à une fréquence comprise entre 50 et 60 Hz, et permet des protections particulières. Ce dispositif comporte, en outre, non représentés sur le dessin, des éléments de contrôle tels que des manomètres, des moyens pour éffectuer des prises d'échantillons, des moyens de protection anti-abrasion particulièrement éfficaces etc..., et est d'un entretien et d'une maintenance réduits. Ce dispositif peut donc être avantageusement appliqué aux fondations spéciales : pieux, barrettes, parois moulées sous boues bentonitiques, et utilisé dans les stations de traitement des boues, travaux souterrains, creusements de tunnels et travaux par bouclier hydraulique. Bien que l'on ait décrit et représenté une forme particulière de réalisation de l'invention, il doit être compris que celle-ci n'est pas limitée à cette forme et à ces moyens mais qu'elle s'étend à tous les dispositifs de dessablage comportant les caractéristiques générales énoncées ci-dessus. REVENDICATIONS 1.- Dispositif mobile de dessablage des boues de forage du genre comprenant un plateau (1) supportant un bâti (2), bâti sur lequel ont été disposés des moyens de séparation primaires (3), des moyens de séparations secondaires (4), ces moyens de séparation secondaires (9) comprenant un essoreur (5), au moins un hydrocyclone (6), au moins une pompe de recyclage (7), une cuve de pompe 12, caractérisé en ce que les moyens de sépa ration primaires (3) sont constitués d'un cribleur rotatif (9) cylindrique, dit trommel, d'axe (10) sen siblement horizontal et parallèle à une dimension tran sversale du dispositif, alimenté sur sa paroi interne (11), d'où il résulte que les mottes argileuses qui peuvent être envoyées vers l'installation avec les boues, sont arrêtées et/ou délitées par le cribleur et ne colmatent plus les moyens de séparations primaires (3) 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cribleur rotatif (9) est soumis à des jets (9') sous-pression, à sa partie supérieure, ces dits jets depuis l'extérieur du cribleur (9) en direction de sa paroi 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le cribleur (9) pivote autour d'un axe (10') fixé au bâti (2) et paral lève à une dimension longitudinale du dispositif 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une cuve de pompe (12) constituée de deux parties (12',12") dont la première (12') est située à l'aval du cribleur (9), une pompe primaire (7'), destinée à transporter la boue de la dite première partie (12') vers un cyclone (6), ce même cyclone (6) étant situé à l'amont d'un essoreur (5), à tamis vibrant, qui de verse dans la seconde partie (12") de la cuve de pompe (12), une pompe secondaire (711), située à l'aval de la seconde partie de la cuve de pompe (12) et à l'amont d'une batterie (17) de multi-cyclones (18) se trouvant eux-mêmes à l'amont dudit essoreur (5) ; 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une boîte de répartition (14), située à l'aval, à la fois, du cyclone primaire (6) et de la batterie (17) de multi-cyclones (18), et destinée à alimenter en eau la dite cuve de pompe (12) de manière à stabiliser son niveau 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cyclone primaire (6) réalise la séparation des sables par centrifugation sous forte pression, la granulométrie discriminatoire pouvant varier de 50 à 120 microns en fonction de la densité et de la viscosité de la boue ; 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé : en ce que l'essoreur (5) est constitué d'un plateau (5') comportant des éléments modulaires emboitables en polyuréthane 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ltessoreur (5) com porte des fissures (5") dont la taille est adaptable en fonction de chaque type de sable, et en ce que le cribleur (9) ef fectue la séparation à Smm des gros éléments 9.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite boîte de ré partition (14) comporte deux entrées (a',b') et trois sorties, une première entrée (a') en provenance de la sortie épurée du cyclone primaire (6), une deuxième en provenance de la sortie épurée des multicyclones (18), une première sortie, en correspondance privilègiée avec la première entrée, vers la première partie 12' de la cuve de pompe 12-, une deuxième sortie vers la deuxième partie 12 n de la cuve de pompe 12, et une troisième sortie 14' vers l'extraction finale ; 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux premières sorties vers la cuve de pompe 12 sont commandées par des vannes à flotteurs (21,22), d'où il résulte que la boîte de recyclage privilègie ainsi le double cyclonage (passage en série dans le cyclone et les multicyclones) dans le cas où le débit d'entrée est inférieur au débit nominal de la pompe primaire 7', tout en permet tant un cyclonage en parallèle dans le cas où le débit d'entrée est supérieur au débit nominal, d'où il résulte finalement que ce dispositif présente une très grande souplesse de fonctionnement.