Brevet FR2688491A1 — publié le 19930917

DISPOSITIF SEMI-PORTATIF ET INSTALLATION POUR LA DISTRIBUTION DIUN MATERIAU GRANULEUX La présente invention concerne la distribution par un opérateur d'un matériau granuleux, notamment du sable, à partir d'un poste fixe Elle concerne en particulier le remplissage des réservoirs, dénommés couramment sablières, qui sont prévues dans des trains ou tramways La présente invention a trait plus précisément à un dispositif semi- portatif permettant à un opérateur d'assurer la distribution du matériau granuleux à partir d'un poste fixe dans une zone déterminée entourant ledit poste fixe Elle a trait également à une installation compléte pour la distribution du matériau granuleux dans de multiples zones déterminées. Dans les trains ou tramways, il est connu de projeter du sable entre la roue et le rail afin d'augmenter le pouvoir d'adhérence de la roue sur le rail Cette projection est réalisée, au démarrage du train et à chaque fois qu'un couple important est à transmettre, à partir d'un réservoir de stockage, dénommé sablière Le remplissage de cette sablière est réalisé lorsque le train ou le tramways est stationné, en particulier s'agissant du train lorsque celui-ci est à quai Le réservoir constituant la sablière est surmonté d'un conduit qui débouche sur une ouverture accessible de l'extérieur du train ou du tramways. La méthode la plus simple pour remplir la sablière était totalement manuelle, l'opérateur chargeant le sable par l'orifice à partir de seaux transportés sur le quai On a amélioré cette méthode en plaçant à proximité d'une zone de remplissage donnée une cuve de stockage reliée à une canalisation La cuve de stockage était positionnée à une hauteur telle que le sable s'écoulait par gravitation dans la canalisation jusque dans l'orifice de la sablière. On a enfin amélioré cette dernière méthode en créant dans la cuve de stockage une surpression de manière à augmenter l'écoulement du sable par gravité. L'inconvénient majeur de cette dernière méthode, la plus perfectionnée à la connaissance du demandeur, réside dans la nécessité de disposer d'une cuve de stockage, située suffisamment en hauteur par rapport à l'orifice de la sablière, de manière à j obtenir le transfert du sable par gravité à l'intérieur de la canalisation, malgré les pertes de charge Ceci oblige à placer régulièrement le long du quai une succession de cuves permettant le remplissage de toutes les sablières correspondant aux différentes voitures d'un même train à quai. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif pour la distribution d'un matériau granuleux, qui pallie l'inconvénient précité en ce qu'il ne met plus en oeuvre une cuve de stockage qui soit obligatoirement placée en hauteur par rapport à l'orifice des sablières. Selon l'invention le dispositif pour la distribution d'un matériau granuleux comporte au moins une cuve de transfert du matériau, alimentée en air comprimé sous pression, et au moins une tête portable de distribution, ladite tête consistant en un tube creux rigide dont une première extrémité est reliée par une canalisation flexible à la cuve de transfert et dont la seconde extrémité est munie d'un obturateur amovible De plus les conditions de pression et de débit de l'air comprimé dans la cuve de transfert sont déterminées en sorte que l'écoulement du matériau dans la canalisation flexible correspond à un fonctionnement à haute concentration et à haute pression. Dans le transport pneumatique, d'un produit solide en vrac, par un courant de gaz à l'intérieur d'une tuyauterie étanche, on distingue quatre modes de fonctionnement différents Le fonctionnement en phase diluée correspond à une vitesse de gaz élevée et une concentration en produit solide faible; la répartition des particules solides dans la section droite de la conduite est relativement homogène Le fonctionnement en phase dense correspond à une vitesse du gaz voisine de la vitesse minimale de transport en écoulement stable, elle se situe entre 10 et 25 mètres par seconde selon les caractéristiques du produit; la concentration en produit solide est plus importante qu'en phase diluée en sorte que la répartition des particules selon la section droite de conduite est hétérogéne, la plupart des particules se trouvant dans la partie basse de la conduite lorsque l'axe de celle-ci est situé dans un plan horizontal; cependant l'écoulement reste stable Le fonctionnement en phase dense discontinu correspond à une vitesse de gaz inférieure à celle de la phase dense; les particules solides ne sont plus en suspension dans le gaz mais viennent s'accumuler sur la génératrice inférieure de la conduite et progressent de manière discontinue. Le fonctionnement en phase solide correspond à des vitesses moyennes du gaz et des particules égales ou inférieures à 5 métres par seconde avec une concentration en particules très importante Dans ce cas le matériau en vrac se déplace à l'intérieur de la conduite à l'image d'un boudin sortant d'une extrudeuse. Ainsi, grâce au choix particulier des conditions de pression et de débit d'air permettant ce fonctionnement en phase solide, le déplacement du matériau à l'intérieur de la canalisation flexible se fait sans à-coup jusqu'à la tête de distribution qui peut donc, sans risque pour l'opérateur, être déplacée le long du quai et positionnée dans l'orifice d'entrée de la sablière Ce déplacement peut être obtenu dans de bonnes conditions, alors même que la cuve de transfert se trouve placée au niveau voire même en dessous du niveau de l'orifice de chargement Ainsi il est éventuellement possible de rendre totalement invisible les cuves de transfert permettant d'alimenter toutes les têtes de distribution, placées à poste fixe le long du quai. De préférence, la tête de distribution comporte également une buse d'aspiration, fixée sur le tube, et apte à aspirer les poussières émises lors de la distribution du matériau. Selon un mode préféré de réalisation, l'obturateur amovible consiste en une plaque, qui comporte une partie sensiblement circulaire, faisant face à la seconde extrémité du tube lorsque l'obturateur est en position fermée; ladite plaque est montée pivotante par rapport à une tige qui s'étend longitudinalement le long de l'extérieur du tube et qui est fixée à la plaque dans une partie excentrée par rapport à la partie circulaire de celle-ci; la tige est actionnable angulairement par une poignée solidaire de la tige vers l'extrémité de celle-ci opposée à l'oburateur. Ainsi l'opérateur peut introduire le tube de la tête de distribution dans l'orifice d'entrée de la sablière puis à l'aide de la poignée qui se trouve à sa portée faire pivoter la tige et donc la plaque obturant la seconde extrémité du tube. Avantageusement, s'agissant du remplissage d'un réservoir surmonté d'une conduite d'entrée, les dimensions de celle-ci sont telles que la seconde extrémité du tube est bloquée en position dans le réservoir lorsque l'obturateur est en position ouverte. De la sorte il ne peut y avoir de déversement accidentel de matière en dehors du réservoir. De préférence, s'agissant de la distribution de matière granuleuse dans une zone déterminée à partir d'un poste fixe, le dispositif semi- portatif de l'invention comporte de plus, audit poste fixe, un bras vertical supportant une partie de la canalisation flexible; ledit bras est monté pivotant autour d'un axe horizontal situé à sa partie basse, un contrepoids étant fixé sur ledit bras sous l'axe de pivotement L'intérêt de ce bras pivotant apparaîtra clairement à la lecture de la description qui sera faite ci-dessous. Avantageusement l'axe de pivotement est entrainé en rotation par un moyen de pivotement actionnable par l'opérateur portant la tête de distribution, grâce à des moyens de commande montés sur le tube vers sa première extrémité. S'agissant de la distribution de sable, notamment dans les sablières de train, à partir d'un point fixe sur un quai, la canalisation flexible a un diamètre intérieur qui est compris entre 30 et 50 millimètres, une longueur totale entre la cuve de transfert et la seconde extrémité du tube de la tête de distribution qui est au plus de 15 mètres, la pression d'air comprimé dans la cuve de transfert est de J Yordre de 0,1 à 0,2 M Pa. C'est un autre objet de la présente invention que de proposer une installation de distribution de matériaux granuleux à p postes fixes, qui comporte un silo de stockage raccordé à et alimentant m cuves de stockage chaque cuve de stockage étant raccordée à et alimentant N cuves de transfert, chaque cuve de transfert étant raccordée à et alimentant une tête de distribution Par exemple chaque cuve de stockage est raccordée et alimente quatre cuves de transfert, sans aucune vanne intermédiaire Le pilotage est essentiellement assuré à partir des cuves de stockage et la disponibilité des têtes de distribution est immédiate par maintien de la pression. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple de réalisation d'une installation de distribution de sable pour le remplissage de sablière, illustré par le dessin annexé dans lequel la figure 1 est une représentation schématique partielle d'une installation avec une cuve de stockage enterrée et, la figure 2 est une vue schématique d'une tête de distribution, en cour de remplissage d'une sablière L'installation 1 de distribution de sable, montrée à la figure 1, est destinée au remplissage des sablières d'un train à quai. Cette installation 1 comporte un silo de stockage non représenté qui alimente une pluralité de cuves de stockage 2 sous le niveau du quai 3 Chaque cuve de stockage 2 est raccordée et alimente quatre cuves de transfert 4 Chaque cuve de transfert 4 est raccordée par une canalisation flexible 6 à une tête de distribution 5, portable par un opérateur 7 Comme on peut le voir à la figure 1, l'opérateur 7 peut se déplacer sur le quai 3 avec la tête de distribution 5 jusqu'à l'emplacement o se trouve l'orifice d'entrée 8 du réservoir 9 constituant la sablière. A la figure 2 on a représenté une tête de distribution 5, en fonctionnement, en cours du remplissage de la sablière 9. La tête de distribution 5 est composée d'un tube creux 10 dont la première extrémité 11 est raccordée par la canalisation souple 6 à la cuve de transfert 4 La seconde extrémité 12 peut être fermée par un obturateur 13. Cet obturateur 13 est une plaque qui est disposée transversalement par rapport à la direction du tube 10 Cette plaque est montée pivotante par rapport à une tige 14 qui s'étend longitudinalement le long du tube 10 et qui est rendue solidaire de celui-ci par des pattes de fixation 15, la tige 14 pouvant pivoter sur elle-même à l'intérieur desdites pattes 15. L'extrémité 16 de la tige 14, opposée à l'obturateur 13, est munie d'une poignée 17, apte à assurer le pivotement de la tige 14 et donc de l'obturateur 13 On comprend que la disposition de l'obturateur 13 par rapport à la seconde extrémité 12 du tube 10 est telle que l'actionnement par l'opérateur de la poignée 17 permet de placer la partie sensiblement circulaire de la plaque, formant l'obturateur 13, et excentrée par rapport à la tige 14 face à la seconde extrémité 12 du tube 10 de manière à réaliser la fermeture sensiblement étanche de la tête de distribution. La tête de distribution 5 comporte également une buse d'aspiration 18 qui est fixée rigidement sur la face extérieure du tube et qui est raccordé par une gaine 19 à une source d'aspiration La gaine 19 est elle-même solidarisée au tube 10 et à la canalisation flexible 6 La buse d'aspiration 18 proprement dite consiste en un embout evasé, apte à collecter les poussières émises, lors du remplissage du réservoir 9, dans la conduite 20 reliant la partie supérieure dudit réservoir 9 à l'orifice d'entrée 8 de la sablière. Comme on peut le voir sur la figure 2, la position de la buse d'aspiration 18, en retrait par rapport à la seconde extrémité 12 du tube 10, permet de collecter directement les poussières dans le conduit 20 et non dans l'intérieur du réservoir 9. Vers la première extrémité 11 du tube 10, la tête de distribution 5 comporte également un interrupteur 21 relié par un cable électrique 22, solidaire de la canalisation flexible 6, au moyen d'entraînement 23 en rotation du bras pivotant 24. Ce bras pivotant 24 est destiné à supporter la canalisation flexible 6 sur une partie de sa longueur, afin de faciliter la manutention de cette canalisation flexible par l'opérateur 7 lorsqu'il se déplace sur le quai avec la tête de distribution 5 pour atteindre les différents orifices d'entrée 8 des sablières, situés dans la zone correspondant au point fixe constitué par la cuve de transfert 4. Le bras 24 est monté pivotant autour d'un axe horizontal Cet axe 25 est entraîné en rotation par le moyen d'entraînement 23, qui est par exemple un vérin rotatif Sous cet axe 25 le bras 24 est pourvu d'un contrepoids 26 Le rôle de ce contrepoids 26 est de maintenir naturellement le bras 24 en position verticale, malgré la charge supportée dans la canalisation flexible 6 solidaire de la partie haute dudit bras 24, cette canalisation flexible étant totalement remplie de sable. Le moyen d'entraînement 23 et le contrepoids 26 sont placés à proximité et sous la cuve de transfert 4, de manière à faciliter le branchement de la canalisation souple à ladite cuve 4 ainsi que le raccordement de la gaine électrique 22 de commande dudit moyen d'entraînement 23. La cuve de transfert 4 comporte un système de dépoussiérage permettant d'évacuer et de filtrer les poussières contenues dans ladite cuve lors de son remplissage à partir de la cuve de stockage 2 Ce système de dépoussiérage consiste en une source d'aspiration non représentée reliée à la partie haute de la cuve de transfert 4 par une canalisation 27 sur laquelle est placée une vanne de commande 28 La gaine d'aspiration 19, solidaire du bras 24, quitte celui-ci à proximité de la partie basse de la cuve de transfert 4 et vient se raccorder sur la canalisation d'aspiration 27 en amont de la vanne de commande 28. La cuve de transfert 4 est équipée d'un pressostat permettant de contrôler la pression régnant à l'intérieur de la cuve Elle est aussi équipée d'un capteur de niveau 27 permettant de contrôler la hauteur du sable à l'intérieur de la cuve Dans un exemple de réalisation la capacité de la cuve de transfert 4 était de 90 litres environ, lorsque le sable avait atteint le capteur de niveau 27 Comparativement le réservoir 9 de la sablière avait une contenance d'une soixantaine de litres, avec un remplissage utile de 45 litres de sable. La cuve de stockage enterrée 2, placée sous le niveau du quai, est équipée de deux capteurs de niveau: l'un 30 situé en partie basse de la cuve 2 et permettant de détecter le niveau bas à partir duquel doit être effectué le remplissage de la cuve à partir du silo L'autre capteur 31 est situé en partie haute de la cuve 2 et permet de détecter le niveau haut de sable dans la cuve à partir duquel doit s'arrêter le remplissage de la cuve. Dans l'exemple précité, la contenance utile de la cuve de stockage 2 était de 250 litres. La partie inférieure 32 de la cuve de stockage 2 a une forme conique qui est terminée à son extrémité par une canalisation 33 qui relie ladite cuve de stockage 2 à la partie haute de la cuve de transfert 4. La cuve de stockage 2 est également équipée d'un système de dépoussiérage, du même type que celui équipant la cuve de transfert 4. Le déplacement du sable à l'intérieur de la canalisation 33 depuis la cuve de stockage 2 jusqu'à la cuve de transfert 4 est assuré de manière classique par des injecteurs d'air comprimé 34. La cuve de stockage 2 est raccordée à un réseau d'air comprimé par une canalisation 35 dont une dérivation 36 alimente les injecteurs 34 Le réseau d'air comprimé est à une pression de 0,7 M Pa ( 7 bars). La cuve de stockage 2 est raccordée au silo de stockage de sable par la canalisation 37 débouchant dans la partie supérieure de ladite cuve 2. Le fonctionnement de l'installation est le suivant Lorsqu'un train est arrivé à quai, l'opérateur chargé du remplissage des sablières se saisit de la tête de distribution 5 qui se trouve -être rangée verticalement le long du bras 24 Grâce à l'interrupteur 21, il commande la mise en route du moyen d'entraînement 23 et donc la rotation de l'axe 25 de pivotement du bras 24, de manière à ce que ledit bras 24 pivote angulairement dans la direction o se trouve la sablière à remplir par rapport au point fixe. L'opérateur, après avoir dégagé l'orifice d'entée 8 de la sablière, introduit dans le conduit 20 et jusqu'à l'intérieur du réservoir 9 le tube 10 Puis il actionne la poignée 17 de manière à faire pivoter l'obturateur 13 et à dégager la seconde extrémité 12 du tube 10 Pendant cette opération, le système d'aspiration était déjà en fonctionnement de telle manière que la buse d'aspiration 18 puisse capter les poussières émises dans le conduit 20 dès l'ouverture du tube 10. Les conditions de pression et de débit d'air à l'intérieur de la cuve de transfert 4 ont été déterminées de telle manière que le sable se déplace à l'intérieur de la canalisation flexible 6 à faible vitesse, sans à-coups, sous une forme comparable à celle d'un boudin sortant d'une extrudeuse Ces conditions correspondent au fonctionnement en phase solide pour le transfert d'un matériau en vrac. Dans l'exemple précité, la canalisation flexible avait un diamètre intérieur d'environ 38 millimètres, la longeur de celle-ci était de 6 mètres environ, le débit d'air 12 Nm 3/h et la pression dans la cuve 0,13 M Pa ( 1,3 bars) Comparativement le diamètre de la canalisation 33 raccordant la cuve de stockage 2 à la cuve de transfert 4 était de 50 millimètres avec un débit d'air de 35 Nm 3/h, une pression dans la cuve de stockage 2 de 0,15 M Pa ( 1,5 bars) tandis que la pression aux injecteurs 34 était de 0,2 M Pa ( 2 bars) Le gradient de pression entre la cuve de stockage 2 et les cuves de transfert 4 s'établit correctement dans la mesure o une garde de sable dans la cuve de stockage 2 maintient la perte de charge qui est nécessaire. Une fois que le niveau de sable dans le réservoir 9 atteint la seconde extrémité 12 du tube 10, le transfert de sable dans le tube 10 s'arrête de lui-même C'est aussi un avantage important résultant des conditions de fonctionnement du dispositif de l'invention Il ne peut y avoir débordement de sable hors de la sablière, la pression d'alimentation étant insuffisante pour cela. Après remplissage, l'opérateur ferme l'obturateur 13 qui par l'intermédiaire d'un contact électrique de position fermée autorise l'apport complémentaire de sable dans la cuve de transfert 4 Un signal lumineux indique ensuite à l'opérateur la disponibilité du système. Bien sûr les conditions ci-dessus pourront varier au cas par cas en fonction des paramètres structurels de l'installation. Il importe, selon l'invention, d'obtenir un écoulement du sable entre la cuve de transfert 4 et la tête de distribution 5 qui correspondent en fonctionnement en phase solide, comme cela était indiqué précédemment. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit En particulier dans l'exemple précité, l'implantation du point fixe correspond à l'emplacement de la cuve de transfert 4 sur le quai; il pourrait en être différemment dans le cas o la cuve de transfert 4 serait elle aussi enterrée, comme c'est le cas ci-dessus de la cuve de stockage 2. De plus l'ensemble du dispositif peut être monté sur un chariot mobile Il suffit à l'opérateur d'amener le chariot en position sur le quai à proximité de moyens fixes de raccordement d'une cuve de stockage audit dispositif mobile Il n'y a donc plus aucune structure apparente sur le quai. il REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la distribution d'un matériau granuleux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une cuve de transfert ( 4) du matériau, alimentée en air comprimé sous pression, et au moins une tête portable de distribution ( 5), ladite tête consistant en un tube creux rigide ( 10) dont une première extrémité ( 11) est reliée par une canalisation flexible ( 6) à la cuve de transfert ( 4) et dont la seconde extrémité ( 12) munie d'un obturateur amovible ( 13) et en ce que les conditions de pression et de débit de l'air comprimé dans la cuve de transfert ( 4) sont déterminées en sorte que l'écoulement du matériau dans la canalisation flexible ( 6) correspond à un fonctionnement en phase solide. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tête de distribution ( 5) comporte également une buse d'aspiration ( 18), fixée sur le tube ( 10), et apte à aspirer les poussières émises lors de la distribution du matériau. 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'obturateur amovible ( 13) consiste en une plaque, qui comporte une partie sensiblement circulaire, faisant face à la seconde extrémité ( 12) du tube ( 10) lorsque l'obturateur est en position fermée, en ce que ladite plaque est montée pivotante par rapport à une tige ( 14) qui s'étend longitudinalement le long de l'extérieur du tube ( 10) et qui est fixée à la plaque dans une partie excentrée par rapport à la partie ciculaire de celle-ci et en ce que la tige ( 14) est actionnable angulairement par une poignée ( 17) solidaire de la tige ( 14) vers l'extrémité ( 16) de celle-ci opposée à l'obturateur ( 13). 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que s'agissant du remplissage d'un réservoir ( 9) surmonté d'une conduite d'entrée ( 20), les dimensions de celle-ci sont telles que la seconde extrémité ( 12) du tube ( 10) est bloquée en position dans le réservoir ( 9) lorsque l'obturateur ( 13) est en position ouverte. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte de plus, un bras vertical ( 24) supportant une partie de la canalisation flexible ( 6) ledit bras étant monté pivotant autour d'un axe horizontal ( 25) situé à sa partie basse, un contrepoids ( 26) étant fixé sur ledit bras ( 24) sous l'axe de pivotement ( 25). 6 Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'axe de pivotement( 25) est entraîné en rotation par un moyen de pivotement ( 23) actionnable par l'opérateur ( 7) portant la tête de distribution ( 5), grâce à des moyens de commande ( 21) montés sur le tube ( 10) vers sa première extrémité ( 11). 7 Dispositif selon la revendication 1 pour la distribution de sable, notamment dans les sablières de train, à partir d'un point fixe sur un quai, caractérisé en ce que la canalisation flexible ( 6) a un diamètre intérieur qui est compris entre 30 et millimètres, une longueur totale entre la cuve de transfert ( 4) et la seconde extrémité ( 12) du tube ( 11) de la tête de distribution ( 5) qui est au plus de 15 mètres, la pression d'air comprimé dans la cuve de transfert ( 4) est de l'ordre de 0,1 à 0,2 M Pa. 8 Installation de distribution de matériaux granuleux à p postes fixes, qui comporte un silo de stockage raccordée et alimentant m cuves de stockage enterrées, chaque cuve de stockage étant raccordée à et alimentant N dispositifs selon l'une des revendications 1 à 7 ci-dessus. V 9 Installation selon la revendication 8 caractérisée en ce qu'elle ne comporte, pour chaque cuve de stockage ( 2) et les n dispositifs qui lui sont raccordés, qu'une seule alimentation en air comprimé ( 37) dont les conditions de pression et de débit sont déterminées pour obtenir l'écoulement du sable dans la canalisation flexible ( 6) selon un fonctionnement en phase solide. Installation selon la revendication 9 caractérisée en ce qu'au moins un dispositif est monté sur un chariot mobile, et en ce qu'elle comporte des moyens de raccordement fixes de la cuve de stockage audit dispositif mobile.