Brevet FR2674817A1 — publié le 19921009

La présente invention a trait au domaine de la saisie d'échantillons, aux fins de contrôle et/ou analyse, au sein de produits en vrac, notamment des produits sous forme pulvérulente ou pâteuse Elle concerne tout spécialement une installation d'ensemble, entièrement automatisée, depuis la prise d'échantillon dans un conteneur comme par exemple une benne de camion jusqu'à l'analyse du produit en cause, transporté en récipient clos, dans un laboratoire situé sur le lieu opérationnel. De nombreux moyens et dispositifs de prélèvement d'un échantillon unitaire ou portion de produit, dans un conteneur o une grande quantité de produit est disposée en vrac, ont été préconisés Il se pose toutefois des problèmes particuliers et difficiles à résoudre lorsqu'il s'agit de prélever, pour contrôle et analyse, des produits nocifs et dangereux tels que notamment des déchets et résidus divers, notamment ceux issus des industries chimiques et parachimiques qui se présentent souvent sous forme solide, pulvérulente et/ou:sous l'aspect de produits pâteux. Des déchets de ce type, avant d'être acceptés dans une décharge ou dans une usine de traitement, doivent être soigneusement analysés, ce qui suppose un échantillonnage représentatif Pour cela, il est indispensable de pouvoir prélever un échantillon dans n'importe quelle zone, en trois dimensions, d'un chargement car on connaît de nombreux cas o, par exemple, la composition du déchet en surface est notablement différente de celle du produit placé, volontairement ou non, au fond du chargement. Les méthodes connues de prélèvement pour les déchets, telles que pelles, carottes et analogues ne peuvent convenir du fait que le déchet est souvent nocif et peut s'enflammer En outre, il convient d'assurer l'hygiène du personnel afin d'éviter la mise en contact avec des produits agressifs et des vapeurs nocives Par ailleurs, la représentativité de l'échantillon doit être la plus parfaite possible Enfin, il convient d'opérer avec rapidité pour ne pas, notamment, faire attendre le transporteur chargé de véhiculer les déchets à la décharge. Le but visé par l'invention a été d'imaginer puis mettre au point et expérimenter un système de prélèvements pour analyse, notamment dans le cas de déchets, présentant les caractéristiques suivantes, conformes à un strict cahier des charges: prélèvement dans n'importe quel point d'un chargemient en vrac; transmission immédiate de l'échantillon aux appareillages d'analyse et contrôle; protection contre le vandalisme et les erreurs et dangers des manipulations manuelles; extraction et transport de l'échantillon sans introduire d'éléments gênants pour les essais ultérieurs; utilisation de faibles quantités d'eau pour le nettoyage des équipements entre deux prélèvements successifs. Afin de résoudre ce difficile problème et d'apporter une solution apte à satisfaire notamment aux exigences rappelées ci- dessus, l'invention propose une installation pour le prélèvement automatique, en vue d'analyse, d'un échantillon dans un produit en vrac, sous forme pulvérulente ou pâteuse, transporté en camion ou conteneur équivalent, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement: un portique surplombant une aire prédéterminée de chaussée pour la mise en stationnement du camion et accessible par marches d'escalier jusqu'au sol; un dispositif à vis de forage, installé sur ledit portique, pour prélever l'échantillon puis le transférer dans un récipient qui est ensuite fermé; un laboratoire proche dudit portique et muni de moyens de commande et contrôle ainsi que de moyens d'analyse. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, les moyens de commande et contrôle en laboratoire, comprenant un poste à écrans de contrôle, muni de mécanismes asservis par des systèmes électro- pneumatiques gérés par automate programmable, permettent de diriger à distance sans intervention manuelle, toutes les opérations successives de: mise en parfaite position du camion sur ladite aire prédéterminée par moyens optiques et/ou capteurs; prélèvement de l'échantillon par le dispositif à tête de forage; fonctionnement de ce -dispositif; transfert de l'échantillon au laboratoire; nettoyage de la tête de forage puis remise en position d'attente du dispositif; et enfin évacuation du camion de ladite aire. Le dispositif à vis de forage comporte une tête de forage commandée en translation verticale, lors du prélèvement d'échantillon dans la benne du camion, par des moyens pneumatiques et, en translation horizontale, par-des moyens motorisés. La translation horizontale du dispositif de prélèvement permet d'entreprendre, sur le portique, les phases de: transfert de l'échantillon prélevé dans un récipient dont la fermeture est assurée avant son transport, pneumatique ou autre, au laboratoire; nettoyage du dispositif, par exemple par jets d'au et jets d'air; séchage puis mise en attente du dispositif pour un nouveau cycle de prélèvement. L'invention sera mieux comprise par une description détaillée d'un mode de réalisation, non limitatif, illustré par les planches de dessins annexés qui représentent figure 1, une vue générale d'un site d'implantation d'une installation selon l'invention; figures 2, 3 et 4, des vues successives du dispositif automatique de prélèvement et transfert d'échantillon dans les diverses phases opératoires; figure 5, une représentation schématique d'un poste de commande et contrôle de toutes les opérations, installé en laboratoire sur le site de travail. Conformément à l'exemple d'exécution représenté sur ces dessins, une installation selon l'invention comporte essentiellement: une passerelle 1 avec portique 2 et marches d'escalier 3, disposée à proximité d'un local ou laboratoire 4 et sous laquelle stationne l'engin de transport 5 avec son chargement de déchets 6; un ensemble de prélèvement automatique d'échantillon de déchet, visible sur les figures 2 à 4, disposé sur la passerelle et commandé par des automatismes schématiquement illustrés par les écrans de commande et contrôle 7 disposés dans le laboratoire 4. L'engin de transport 5 est ici représenté par un camion mais il peut bien entendu s'agir d'un wagon, d'une péniche ou autre conteneur dans le site correspondant L'ensemble de prélèvement automatique a pour but de remplir les fonctions suivantes schématisées sur les figures 2 à 6: positionnement du camion puis prélèvement de l'échantillon (fig 2); transfert de l'échantillon en récipient et transport de ce dernier au labo pour analyse (fig 3); nettoyage de la tête de prélèvement (fig 4); évacuation du camion et remise en position d'attente du dispositif de prélèvement (f ig 5); toutes les opérations étant commandées à distance comme dit ci-dessus (fig 6) Ces opérations sont reprises plus en détail ci-après. Pour sa mise en positionnement, le camion 5 entre dans l'aire de prélèvement suivant un axe indiqué par tracé sur la chaussée ou par balise ou panneau Un système de clignotants 8 l'oblige à ralentir Le camion est suivi par des caméras 9 et guidé par l'opérateur situé dans le laboratoire 4 qui, par l'intermédiaire du panneau d'informations 8 et des images captées sur les moniteurs 7 donne les ordres de manoeuvre, comme par exemple: avance de un mètre, recul de 0,50 m etc Selon une variante, on peut utiliser des capteurs fournissant des informations de position avec transcription sur le panneau d'information 8 Dès que le camion est en bonne position, on commande la manoeuvre du dispositif de prélèvement. Le dispositif de prélèvement comprend une tête ou vis de forage 9 montée sur un bâti avec détecteur de distance 10, apte à se déplacer verticalement (flèche 11) et horizontalement (flèche 12) par moteur 13. La tête de forage 9 est pilotée depuis: le laboratoire 4 pour effectuer le prélèvement au lieu choisi dans le chargement de déchets 6 Un système optique 14 est avantageusement mis en place pour déclencher la rotation et l'avance de la vis de forage. Le relevage de la tête de forage est supprimé automatiquement lorsque le prélèvement est jugé satisfaisant. Selon la deuxième phase opératoire, illustrée sur la fig 3, l'échantillon prélevé est extrait de la vis par rotation inverse et, éventuellement, par injection gazeuse en 15 L'échantillon est transféré dans un récipient ou capacité 16 dont le niveau peut être vérifié par des capteurs 17 La capacité 16 est conçue pour être bouchée automatiquement en 18 et transféré pneumatiquement 19,20 jusqu'au laboratoire d'analyse 4. Le retour d'une capacité propre, pour un autre prélèvement, est effectué depuis le laboratoire. Après chaque prélèvement, la tête de forage est disposée automatiquement sur un poste de nettoyage illustré sur la figure 4 A ce stade, on envoie des jets d'eau 21 et des jets d'air 22 pour assurer successivement les fonctions de lavage, égouttage puis séchage La poussée de liquide est réduite au minimum et les effluents sont dirigés par la canalisation souple 23 vers un bac de rétention et traitement des effluents. Une fois le prélèvement et le nettoyage effectués, le dispositif de forage revient en position départ, ou attente camion, illustré sur la figure 5 L'ordre d'évacuation du camion 5, transmis sur le panneau d'informations 8, peut être donné soit au moment o le prélèvement est jugé satisfaisant, après les données du capteur de niveau 17 (fig 3), soit après traitement de l'échantillon en capacité 16 dans le laboratoire. Comme déjà précisé, toutes les opérations: sont effectuées en automatique, avec assistance et surveillance depuis la salle 24 (fig 6) du laboratoire o sont disposés les écrans de contrôle 7 L'opérateur dirige les commandes électropneumatiques, gérées par automate programmé, ainsi que les systèmes de sécurité directement sur son poste de pilotage 25 Les analyses de l'échantillon de déchets prélevés sont effectuées immédiatement dans le laboratoire 4 par les moyens appropriés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode d'exécution susdécrit mais s'étend à tous les moyens et réalisations équivalents, notamment, dans le cadre et la portée des revendications qui suivent. ij REVENDICATIONS 1 Installation pour le prélèvement automatique, en vue d'analyse, d'un échantillon dans un produit en vrac, sous forme pulvérulente ou pâteuse, transporté en camion ou conteneur équivalent, caractérisée en ce qu'elle comprend: un portique ( 2) surplombant une aire prédéterminée de chaussée pour la mise en stationnement du camion ( 5) et accessible par marches d'escalier ( 3) jusqu'au sol; un dispositif à vis de forage, installé sur ledit portique, pour prélever l'échantillon puis le transférer dans un récipient ( 16,18) qui est ensuite fermé; un laboratoire ( 4) proche dudit portique et muni de moyens de commande et contrôle ( 7,25) ainsi que de moyens d'analyse. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif à vis de forage ( 9), après transfert de l'installation, est soumis à un nettoyage avant de retrouver une position d'attente pour nouveau cycle de prélèvement. 3 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le nettoyage est effectué par jet d'eau ( 21) et jet d'air ( 22) puis suivi d'un séchage, les effluents de nettoyage ( 23) étant dirigés vers une capacité de rétention. 4 Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif à vis de forage comporte une tête de forage ( 9) commandée en translation verticale ( 11) par des moyens pneumatiques et en translation horizontale ( 12) par des moyens motorisés ( 13). 5 Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de commande et de contrôle sont constitués, dans le laboratoire, par un poste de pilotage ( 25), avec écrans de contrôle ( 7), muni de mécanismes asservis par des systèmes électropneumatiques gérés par automate programmable; toutes les opérations successives de: mise en parfaite position du camion sur ladite aire prédéterminée par moyens optiques et/ou capteurs; prélèvement de l'échantillon par le dispositif à tête de forage; fonctionnement de ce dispositif; transfert de l'échantillon au laboratoire; nettoyage de la tête de forage puis mise en position d'attente du dispositif; et enfin évacuation du camion de ladite aire, étant ainsi programmées et commandés à distance sans intervention îs manuelle. 6 Application de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 aux opérations automatiques de prélèvement, transport et analyse d'échantillons de déchets et résidus, en particulier des déchets industriels nocifs et dangereux.