Brevet FR2679796A1 — publié le 19930205

La présente invention concerne une machine et une méthode de projection d'un mélange comportant des produits de granulométries variables à une distance éloignée de ladite machine. On connaît déjà des machines adaptées à projeter des compositions de mortiers par voie dite humide, par exemple sur le principe de la pompe moineau. Ces machines à projeter comportent souvent un système de transmission hydraulique permettant une inversion facile et rapide du sens de rotation de toutes les pièces mobiles notamment la trémie et la pompe. Ceci est le cas entre autres de la machine PRECTJET H 3000 de MI JET FRANCE, de la machine MF 80 HY de MOSSMER, et de la P13 de PUZMEISTER mais ces machines ne fonctionnent convenablement qu'avec des microbétons à forte teneur en liants et très fluides. Ces types de mortiers ne permettent que la réalisation de parements de façades. Ces machines ne sont pas adaptées à la projection de mortiers à plus faible teneur en liants et en eau. En effet, il y a rapidement formation d'un tunnel d'air au niveau de la trémie provoquant le désamorçage fréquent de la pompe. D'autre part la faible teneur en liant entraîne une ségrégation rapide du mélange en attente dans la cuve de préparation. Le mélange s'accumule en bouchon non élastique à l'entrée de la pompe en provoquant une autre cause de désamorçage de la pompe. On connaît également des machines à projeter par voie sèche comportant une cuve fermée et étanche sous pression, alimentée à partir de produits sec ensachés. Mais ces machines sont à alimentation discontinue. On connaît par le document FR-2598349 une machine modifiée pour résoudre ces problèmes évoqués, cette machine étant adaptée à projeter un mélange contenant entre 15 et 50 % de terre et entre 85 à 50 % de sable, auquel on ajoute un apport en liants représentant au plus 10 % du poids sec en agrégats ainsi que de l'eau représentant au plus 22 % du poids total sec. Mais cette nouvelle machine admet difficilement des mélanges ayant une teneur en eau inférieure à 15 % en poids total sec et est limitée en distance de projection à quelques mètres. De plus, la pompe moineau ne peut pas admettre sans dommage des agrégats de grosse dimension. La présente invention a pour objet d'améliorer cette machine pour projeter à des distances plus grandes (plusieurs dizaines de mètres) un mélange comportant des solides de granulométries diverses et variées et ayant une teneur en eau au plus égale à 15 % et éventuellement sec. Le mélange est avantageusement constitué par des produits de décapage du terrain environnant le site de l'opération. L'invention propose de remplacer la pompe moineau ou équivalent par un dispositif de projection dont un des éléments utilise le principe de la pompe hydraulique àjet. Le principe de la pompe hydraulique à jet, bien connue de l'art antérieur, consiste à injecter un fluide moteur par un injecteur inclus et dirigé dans le même axe longitudinal d'une canalisation. La vitesse du fluide moteur, procurée par un pompage auxiliaire, provoque d'un côté de la canalisation une aspiration et de l'autre côté un refoulement par phénomène d'entraînement par le fluide moteur. Dans la présente invention, on utilise avantageusement de l'air comprimé comme fluide moteur et l'injecteur ne se trouve pas inclus dans l'axe du tube en communication avec le mélange, mais est constitué par une injection annulaire audit tube. Le tube et l'injection d'air débouchent dans un conduit de refoulement ou d'éjection qui lui même communique avec l'orifice de sortie. On ne sortira pas du cadre de cette invention en utilisant un autre fluide que de l'air. Ainsi, le mélange ne rencontre pas d'obstacle dans les conduits et la puissance de projection est obtenue et contrôlée par le débit de fluide injecté qui influence directement la vitesse d'aspiration et de refoulement. Pour éviter le bourrage et la constitution de bouchons de mélange en amont du tube d'aspiration, l'invention ajoute un système de pales en sortie de la trémie d'alimentation afin de désagréger le mélange transporté et de favoriser son aspiration. Tout autre système de fonction équivalente à un débourrage des matériaux pourra être utilisé dans le cadre de cette invention. La présente invention propose donc une machine à projeter un mélange comportant une cuve d'alimentation, une trémie d'alimentation au fond de la cuve, ladite trémie alimentant éventuellement un couloir de forçage disposé en amont d'un dispositif de projection et un tuyau de projection. Le dispositif de projection comporte un moyen de débourrage dudit mélange, au moins un moyen d'injection de gaz comprimé tel de l'air, une chambre et un orifice d'éjection coopérant avec ledit tuyau de projection. Le moyen de débourrage du mélange peut comporter au moins deux pales d'hélice à pas inverse et ladite chambre peut être située à un niveau inférieur audit moyen de décompression. Le dispositif peut comporter un tube mettant en communication ladite chambre et un conduit d'éjection, ledit conduit débouchant par ledit orifice, un moyen d'injection de gaz comprimé débouchant dans ledit conduit et adapté pour à la fois provoquer une aspiration dudit mélange et à refouler ledit mélange par ledit orifice. Le moyen d'injection de gaz comprimé peut comporter au moins un conduit disposé à la périphérie dudit tube. Dans le dispositif, un autre moyen d'injection de gaz comprimé peut comporter une buse d'injection débouchant dans ladite chambre, le diamètre de ladite buse peut être réglable, la distance de pénétration de la buse dans la chambre peut être réglable et l'axe longitudinal de ladite buse et l'axe longitudinal dudit tube peuvent être confondus. Le dispositif de l'invention peut comporter lesdits deux moyens d'injection de gaz comprimé. L'invention concerne également une machine à projeter un mélange contenant des produits solides de granulométries variées tels des agrégats naturels ou d'origine industrielle et une teneur en eau inférieure à 15 % en poids total sec et comportant un dispositif d'éjection dudit mélange, ledit dispositif étant activé par au moins une injection d'un fluide sous pression et ledit dispositif étant alimenté en mélange par des moyens de malaxage et de transport. L'invention fournit également une méthode de projection d'un mélange comportant les étapes suivantes: - on prépare un mélange comportant des produits solides de granulométrie variée et d'une teneur en eau au plus égale à 15 % du poids total sec et éventuellement sensiblement sec, - on brasse en permanence ce mélange et on l'achemine à l'entrée d'un dispositif de projection, - on injecte du gaz comprimé tel de l'air, dans ledit dispositif et on projette ledit mélange à l'extérieur dudit dispositif. Ledit mélange peut comporter des agrégats tels sable, terre, graviers, tous produits pulvérulents d'origine naturelle ou produits d'origine industrielle expansés ou non, et dont la granulométrie maximale est d'ordre de grandeur centimétrique. On peut avantageusement appliquer la méthode selon l'invention à la fabrication par projection de remblais d'accès et/ou de protection contre des Incendies, à l'extinction d'incendies de toutes origines notamment de liquides combustibles par projection d'un mélange extincteur et au confinement à distance de déchets polluants notamment radioactifs par projection d'un mélange adapté. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtrons plus nettement à la description qui suit d'un exemple non limitatif illustré par les figures ci-annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une machine à projeter conforme à l'invention, - la figure 2 en est une vue schématique en coupe axiale verticale selon la ligne II-II, - la figure 3 est une vue plus détaillée du dispositif d'éjection, - la figure 4 est une vue schématique de dessus de la machine à projeter. La machine à projeter représentée à titre d'exemple aux figures I à 4 est de constitution sensiblement identique à la machine concernant le brevet FR-2598349, mis à part la partie pompage qui a été remplacé dans la présente invention par un système de projection notamment pneumatique. L'ensemble de la machine est portée par un support 1 réalisé au gabarit routier et reposant sur un train de roulement 2 au même gabarit, dont une partie seuIement est représentée sur la figure 1. La machine est munie d'organes 3 de fixation au châssis 1 et de renforts structurels de solidarisation 3A entre la cuve et le sas. La machine à projeter comporte un corps principal comportant le dispositif de projection, autour duquel sont disposés des éléments accessoires. Un complexe de malaxage extérieur est disposé à côté du corps principal de la machine et vise à la préparation et au dosage du mélange. Ce complexe se décompose en une enveloppe de malaxeur 4 en tôle d'acier épaisse de forme semi-tubulaire ouverte vers le haut et dans laquelle tourne un malaxeur 5 à axe horizontal entraîné par un moteur hydraulique 13 alimenté en énergie par un ensemble 14 renfermant une pompe hydraulique centrale entraînée par un moteur thermique non représenté. Cette centrale alimentant en énergie également les autres moteurs hydrauliques 13 des autres pièces en mouvement et comporte un système de distribution et de régulation. Au-dessus de l'ouverture du malaxeur est disposé un tamis basculant 6 de criblage et de calibrage des divers agrégats destinés à composé le mélange. Ce tamis, à mailles déterminées en fonction de la granulométrie maximale des produits granulaires inclus dans le mélange, peut être entraîné mécaniquement en vibration si les débits exigés sont importants. Une articulation horizontale 7 assure une solidarisation entre le malaxeur et le corps principal de la machine et permet le basculement du malaxeur (poussé par un vérin hydraulique non représenté) aux fins d'alimentation de la machine; en général le tamis est au préalable basculé sur le côté de l'enveloppe du malaxeur(voir les flèches) afin de libérer l'écoulement du mélange vers la cuve d'alimentation du corps principal de la machine. Après cette phase d'alimentation, le malaxeur puis le tamis reprennent leurs positions initiales afin de permettre la préparation d'une nouvelle gâchée pendant la projection de la gâchée qui vient d'être versée dans le corps principal. On ne sortira pas du cadre de cette invention si un système de préparation externe et de grande capacité remplace le malaxeur 4 et alimente, notamment par tapis roulant, la cuve d'alimentation ou la trémie ou même directement le dispositif de projection d'une façon continue. Le corps principal comporte une cuve d'alimentation 8 dont l'enveloppe, par exemple réalisée en acier, est modelée au plus prés des volumes de balayage des diverses parties mobiles. Pour complètement délimiter ces volumes de balayage, les flancs 8B de la cuve sont ajustés au plus près de l'aire de balayage des pales, comme représenté sur la figure 4. Cette cuve comporte de préférence une trappe latérale 8A de visite et de vidange de la cuve d'alimentation, destinée en particulier à faciliter le nettoyage de la cuve après usage. A l'intérieur de la cuve et balayant la totalité de l'espace intérieur se trouve une batterie d'au moins deux malaxeurs contrarotatifs à axes horizontaux et parallèles 9 et à pales 10 dont les aires de balayage sont imbriquées. En dessous de cette batterie de malaxeurs est placée une trémie d'alimentation 1 1 à pales tronquées, plates ou spiralées (éventuellement la trémie peut comporter une vis sans fin) logée sensiblement au deux tiers dans une gaine semi-tubulaire en tôle d'acier 12 faisant partie intégrante de l'enveloppe de la cuve d'alimentation, et constituant avec celle-ci le corps principal de la machine. Cette gaine dispose à sa partie basse d'une trappe de vidange 12A destinée au nettoyage de la trémie. L'aire de balayage de la trémie 1 1 sera placée au voisinage le plus proche de l'aire de balayage des pales 10 de la batterie de malaxeurs horizontaux en laissant juste l'espacement libre nécessaire pour éviter le blocage par des graviers. Dans le prolongement direct de cette gaine semi-tubulaire 12 est placé, faisant saillie hors du corps principal de la machine, un sas 15 en forme de gaine entièrement tubulaire enveloppant dans sa totalité l'aire de balayage de la trémie 1 1 qui sera prolongée de la longueur de la gaine. Cette gaine en tôle renforcée et la prolongation de la trémie forment conjointement un conduit d'alimentation forcée du dispositif de projection 16. Sans sortir du cadre de cette invention, on pourra ne pas utiliser de couloir de forçage tel que décrit car celui-ci peut présenter, pour certain mélange, l'inconvénient de compacter trop fortement le mélange. Par contre, il faut que le canal d'alimentation du dispositif soit pratiquement obstrué pour que le gaz injecté ne s'échappe pas d'une manière préférentielle vers ce canal, ce qui refoule le mélange du mauvais côté. D'autres moyens d'obstruction peuvent être utilisés. Ce sas comporte par ailleurs des portes de visite mobiles du type capot à ouvertures haute, basse ou latérale afin d'assurer la possibilité de désengorgement et de décompression du conduit par simple curage direct, ceci dans l'éventualité de la formation d'un bouchon à l'entrée du dispositif de projection 16. Le dispositif de projection 16 est fixé sur le conduit de forçage par des boulons 17. L'arbre de la trémie 1 1 se prolonge dans le dispositif d'éjection et y est maintenu par un palier à roulements 18. Sur la partie de l'arbre inclus dans le dispositif de projection 16, est fixé au moins deux pales d'hélice 19 à pas inverse afin de procurer un détassement ou un débourrage sur le boudin de mélange sortant du couloir de forçage. En effet, il est important de désagréger le mélange afin qu'il puisse être aspiré efficacement et régulièrement par le système d'éjection. On ne sortira pas du cadre de cette invention si au bout du couloir de forçage ou de la trémie principale on utilise un autre système de débourrage du mélange avant son éjection. Ce pourrait être par exemple un système rotatif entraîné d'une manière indépendante par un autre moteur hydraulique Le mélange débourré et désagrégé tombe par gravité dans une chambre 20 située à un niveau inférieur audit moyen de débourrage et préférentiellement à la verticale. A la partie Inférieure de cette chambre 20, un tube 21 constitue le conduit d'aspiration du mélange. Ce tube débouche dans un conduit d'éjection 22. Dans ce conduit 22 débouche également un conduit d'injection 23 d'air comprimé. La vitesse de l'air dans le conduit 22 procure une aspiration du mélange contenu dans la chambre 20 par le canal du tube 21. Le conduit d'injection d'air est préférentiellement réalisé par un tube 24 coaxial au tube 21 délimitant ensemble un conduit annulaire 23. Dans le cadre de cette même invention, l'injection d'air peut se faire par un ou plusieurs conduits tubulaire disposés à la périphérie extérieure du tube 21 et débouchant dans le conduit 22, également ces conduits peuvent déboucher dans des sections différentes du tube 21.. Le conduit 22 débouche par un orifice 25, lequel coopère avec un tube rigide du type canon, ou un tuyau flexible éventuellement connecté à une lance de projection. Sur la figure 3 est représenté plus en détail la partie inférieure de la chambre comportant le tube et le moyen d'injection d'air au niveau de ce tube et un deuxième moyen d'injection d'air 26. Ce deuxième moyen d'injection peut faciliter à la fois le débourrage et la désagrégation du mélange et l'aspiration de ce même mélange par le tube 21 en refoulant le mélange vers l'entrée du tube. La forme du fond de la chambre est adaptée à ce que le mélange qui tombe par gravité se présente naturellement directement à l'entrée du tube 21 sans procurer des espaces morts où pourrait s'accumuler statiquement les produits granulaires plus lourds. Sur la figure 3, le deuxième moyen d'injection d'air 26 comporte à l'extrémité d'un tube 30 une buse 28 interchangeable permettant la modification de la forme et de la puissance du jet d'air et également la réparation éventuelle. Le tube 30 est relié à une source d'air comprimé par un flexible 31 et est maintenu sur la paroi de la chambre 20 par un moyen 29 réalisant une étanchéité tout en autorisant un déplacement axial du tube 30 pour effectuer un réglage de la distance entre la buse 28 et l'entrée du tube 21. Une fois le réglage effectué, le moyen 29 fixe la position du tube 30. Le conduit d'injection 23 annulaire est délimité par l'extérieur du tube 21 et par un tube coaxial 24. Le tube 24 possède au moins un orifice 32 relié à une source d'air comprimé. L'extrémité 27 du tube 21 coopère avec une forme intérieure 27A du tube 24 afin de délimiter la section de passage de l'injection d'air utilisé à l'éjection du mélange. Le tube 24 peut se déplacer longitudinalement relativement au tube 21 pour modifier la section de passage entre les deux éléments 27 et 27A. Des moyens 33 et 34 respectivement sur le tube 21 et sur la conduite 22 permettent ce réglage longitudinal et fournissent les étanchéités nécessaires. Le conduit 22 dans lequel se déplace le mélange et l'air comprimé moteur débouche par l'orifice 25 vers des tuyaux de projection. On ne sortira pas du cadre de cette invention si la machine à projeter comporte uniquement l'un ou l'autre des moyens d'injection d'air comprimé, ou les deux ensembles comme représenté sur la figure 3. Concernant le mélange, l'invention permet de pouvoir projeter des mélanges peu humides et même pratiquement secs. Les produits granulaires peuvent être très variés dans leur dimension, dans leur forme et dans leur nature. Ce peut être des agrégats classiques utilisés en génie civil tels des graviers, sable, terre, résidus concassés ou bien des produits industriels tels des argiles expansées ou des résidus industriels. On pourra projeter également des produits actifs comme des détergents, des flocculants, des absorbants, etc... Les applications de cette méthode de projection et d'une machine à projeter sont multiples notamment quand il y a nécessité d'être en retrait par rapport à la destination du mélange, par exemple pour traiter un épandage accidentel, traiter des incendies de tous types notamment de liquides combustibles ou confiner des produits polluants tels des déchets radioactifs. Cette machine et cette méthode permettent également de préparer un accès vers un site dangereux que l'on ne peut pas approcher, par exemple à cause de rayonnements radioactifs ou thermiques. Les débits de gaz injectés vont être variables en fonction notamment de la nature et de la teneur en eau du mélange et de la distance de projection à atteindre. Les débits peuvent être préférentiellement entre 5 et 30 m3/minute, sans que cette fourchette soit limitative. REVENDICATIONS I - Machine à projeter un mélange comportant une cuve d'alimentation (8), une trémie d'alimentation (11) au fond de la cuve, ladite trémie alimentant éventuellement un couloir de forçage (15) disposé en amont d'un dispositif de projection (16), caractérisée en ce que le dispositif de projection (16) comporte un moyen de débourrage (19) dudit mélange, au moins un moyen d'injection (23, 26) de gaz comprimé tel de l'air, une chambre (20) et un orifice d'éjection (25). 2 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de débourrage (19) du mélange comporte au moins deux pales d'hélice à pas inverse et en ce que ladite chambre (20) est située à un niveau inférieur audit moyen de débourrage. 3 - Machine selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit dispositif comporte un tube (21) mettant en communication ladite chambre (20) avec un conduit d'éjection (22), ledit conduit (22) débouchant par ledit orifice (25), un moyen d'injection (23) de gaz comprimé débouchant dans ledit conduit (22) et adapté pour à la fois provoquer une aspiration dudit mélange et à refouler ledit mélange par ledit orifice (25). 4 - Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit moyen d'injection (23) de gaz comprimé comporte au moins un conduit disposé à la périphérie dudit tube (21). 5 - Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un autre moyen d'injection (26) de gaz comprimé dudit dispositif comporte une buse (28) d'injection débouchant dans ladite chambre, en ce que le diamètre de ladite buse est réglable, en ce que la distance de pénétration de la buse dans la chambre (20) est réglable et en ce que l'axe longitudinal de ladite buse et l'axe longitudinal dudit tube (21) sont confondus. 6 - Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif comporte les deux systèmes d'injection (23, 28) de gaz. 7 - Machine à projeter un mélange contenant des produits solides de granulométries variées tels des agrégats naturels ou d'origine industrielle et une teneur en eau inférieure à 15 % en poids total sec, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'éjection (16) dudit mélange. ledit dispositif étant activé par au moins une Injection (23, 28) d'un fluide sous pression et ledit dispositif (16) étant alimenté en mélange par des moyens de malaxage (8, 19) et de transport (11, 15). 8 - Méthode de projection d'un mélange, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes: - on prépare un mélange comportant des produits solides de granulométries variées, une teneur en eau au plus égale à 15 % du poids total sec et éventuellement sensiblement sec, - on brasse en permanence ce mélange et on l'achemine à l'entrée d'un dispositif de projection, - on injecte du gaz comprimé, tel de l'air, dans ledit dispositif et on projette ledit mélange à l'extérieur dudit dispositif. 9 - Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit mélange comporte des agrégats tels sable, terre, graviers, tous produits pulvérulents d'origine naturelle ou produits d'origine industrielle expansés ou non, et dont la granulométrie maximale est d'ordre de grandeur centimétrique. 10 - Application de la méthode selon l'une des revendications 8 à 9 à la fabrication par projection de remblais d'accès et/ou de protection contre des Incendies, à l'extinction d'incendies de toutes origines notamment de liquides combustibles par projection d'un mélange extincteur et au confinement à distance de déchets polluants notamment radioactifs par projection d'un mélange adapté.