Brevet FR2702390A1 — publié le 19940916

i L'invention concerne la récupération de liquide chargé de déchets, et plus particulièrement, mais pas exclusivement, la récupération d'eau de rinçage de toupies embarquées servant à la production de béton ou de mortier. La production de béton (ou de mortier) sur les chantiers de construction est traditionnellement réalisée dans des bennes tournantes d'axe incliné, ou toupies, montées sur un véhicule routier. Une fois que le béton produit dans une toupie embarquée a été utilisé, le véhicule est amené sur un site de nettoyage, o du liquide de rinçage (en général de l'eau éventuellement chargée d'adjuvants de décrassage) est injecté dans la toupie A titre indicatif, on utilise environ 1 à 2 m 3 d'eau pour le nettoyage d'une toupie embarquée. Conformément à la technique connue, l'eau ainsi chargée d'agrégats de béton (gravier, laitier, sable) est en général déversée directement de la toupie à une extrémité d'un tambour de séparation, d'axe incliné, équipé intérieure- ment d'une vis d'Archimède circonférentielle, et de l'eau fraîche est injectée à l'autre extrémité du tambour Les agrégats rincés sortent en bout du tambour, par une goulotte de déversement, et le liquide est récupéré à contre-courant à l'autre extrémité, pour être enfin canalisé vers des bacs de décantation. Une telle installation présente en réalité plu- sieurs inconvénients ou limitations. Le principal inconvénient est inhérent aux temps de traitement En effet, si plusieurs toupies embarquées sont amenées en fin de journée sur un site de nettoyage équipé d'un seul tambour de séparation, les temps d'attente, qui sont incontournables et cumulatifs, sont générateurs d'embou- teillages. De plus, la vis du tambour de séparation subit, lors de la rotation de ce tambour, une attaque constante par les agrégats traités, d'o il découle une usure rapide qui oblige à un remplacement périodique de cette vis. Enfin, le site de nettoyage est nécessairement encombrant, surtout si l'on veut traiter un volume de liquide correspondant à la production d'une journée d'un groupe de toupies embarquées. L'invention a précisément pour but de résoudre ce problème, en concevant une installation ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations précités. L'invention a ainsi pour objet de réaliser une installation de récupération de liquide chargé de déchets, dont la structure permet de faire face à un volume élevé à traiter avec un temps d'attente minimal, sans pour autant nécessiter un encombrement important. Il s'agit plus particulièrement d'une installation de récupération de liquide chargé de déchets, notamment d'eau de rinçage de toupies embarquées servant à la production de béton, caractérisée en ce qu'elle comporte un puits cylindri- que enterré d'axe vertical, dans lequel coulisse librement un pistonflotteur de même section transversale, en ce que ce piston-flotteur présente au moins un passage axial traversant et supporte au moins une grille agencée transversalement, dont le maillage permet de retenir les déchets qui sont déversés dans le puits, et en ce que ledit pistonflotteur présente une capacité de flottaison capable de compenser la force de gravité correspondant à la quantité maximale des déchets à retenir, de façon à pouvoir décharger la ou les grilles lorsque ce piston-flotteur est en position haute, tandis que le liquide qui est en- dessous du piston-flotteur peut être récupéré par au moins un orifice de soutirage associé ménagé dans la paroi du puits. Grâce à une telle installation, dès que le conte- neur de liquide chargé de déchets a été déversé dans le puits, ce qui est effectué très rapidement, l'emplacement peut être dégagé pour le déchargement d'un autre conteneur. De préférence, le piston-flotteur est mobile dans le puits entre une position haute de déchargement des déchets, et une position basse dans laquelle il est à distance d'une paroi transversale formant le fond du puits, de façon à définir un espace inférieur dans lequel est logé un agitateur tournant et au niveau duquel est prévu un orifice inférieur de soutirage. Il est alors intéressant que le puits soit reçu dans un tubage cylindrique, l'espace annulaire ainsi défini pouvant recevoir de l'eau de la nappe phréatique, à l'excep-10 tion d'un passage d'inspection permettant d'accéder à la zone qui est en-dessous du fond du puits En particulier, le puits présente une pluralité d'orifices de soutirage disposés à des hauteurs différentes, les canalisations associées passant dans le passage d'inspection.15 Selon un mode d'exécution possible, le piston- flotteur présente un passage central traversant unique, dans lequel est ou sont agencées la ou les grilles de retenue des déchets qui sont de préférence alors munies de moyens de préhension pour leur déchargement En variante, on pourra naturellement prévoir un piston-flotteur avec des passages traversants multiples. Selon un autre mode d'exécution, le piston-flotteur est prolongé supérieurement par une manchette cylindrique dans laquelle est ou sont agencées la ou Les grilles de retenue des déchets Pour le déchargement de la ou des grilles de retenue des déchets, on pourra prévoir que la manchette cylindrique soit équipée d'une porte latérale associée à la ou à chaque grille de retenue des déchets En variante, on pourra prévoir que les grilles pourront être dégagées directement pour leur déchargement, soit en étant enlevées par un moyen de levage, soit en étant basculées autour d'un axe de bord. De préférence, le piston-flotteur supporte deux grilles superposées, la grille inférieure présentant une rigidité plus faible et un maillage plus petit que la grille supérieure. Dans le cas particulier d'une installation servant à récupérer l'eau de rinçage de toupies de production de béton, il est intéressant de prévoir que cette installation comporte en surface une canule reliée à un groupe de pompage associé, servant à déverser de l'eau propre dans' le puits, afin de rincer les agrégats de béton déversés dans ce puits tout en élevant le niveau de liquide dans ledit puits. Avantageusement alors, le volume intérieur du puits est très supérieur au volume d'eau de rinçage correspondant à la quantité maximale des agrégats de béton à retenir, de façon à garantir une dilution suffisante pour éviter tout risque de prise de ces agrégats, le rapport de ces volumes étant de préférence au moins égal à 5: 1. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement à la lumière de la descrip- tion qui va suivre et des dessins annexés, correspondant à un mode de réalisation particulier, en référence aux figures o: la figure 1 est une coupe illustrant une instal- lation conforme à l'invention, dont le piston-flotteur est en position basse (la position haute de ce piston-flotteur, correspondant au déchargement de la ou des grilles de retenue des déchets, est schématisée en pointillés); la figure 2 est une vue de dessus de l'installa- tion de la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle illustrant une variante d'exécution du piston-flotteur; la figure 4, et la figure 5 qui en est la coupe selon V-V, illustrent un autre mode d'exécution du piston- flotteur (un arrachement de la grille de retenue des déchets permet de mieux distinguer sur la figure 4 les passages traversants multiples du piston-flotteur). Les figures 1 et 2 illustrent une installation 10 de récupération de liquide chargé de déchets, cette installa- tion étant plus particulièrement destinée à récupérer de l'eau de rinçage de toupies embarquées servant à la produc- tion de béton Sur la figure 1, on distingue ainsi un véhicule routier C, dont la toupie 1 renferme des résidus de béton ou de mortier ainsi qu'un certain volume d'eau de rinçage, cet ensemble composite, référencé 2, étant constitué par du liquide et des agrégats solides pouvant être déversés par une goulotte 3 ménagée en arrière de la toupie 1, conformément à une conception bien connue dans ce domaine. Conformément à une caractéristique de l'invention, l'installation 10 comporte un puits cylindrique enterré 11, d'axe X, dans lequel coulisse librement un piston-flotteur 15 de même section transversale Le terme "enterré" utilisé indique que le puits est en totalité, ou en presque totalité, enfoui en-dessous du niveau de la surface, sans que sa paroi latérale soit nécessairement au contact du sol Il en est en particulier ainsi lorsque le puits 11 est, comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, reçu dans un tubage cylin- drique 30 De même, le fait que la section du puits illustré ici soit circulaire ne constitue qu'un exemple, et on pourra choisir toute autre forme adaptée à la circonstance. Le piston-flotteur 15 présente au moins un passage axial traversant pour laisser passer le liquide vers le dessous du piston-flotteur, et supporte au moins une grille agencée transversalement, dont le maillage permet de retenir les déchets qui sont déversés dans le puits 11 En l'espèce, le piston-flotteur 15 présente un passage central traversant unique 16, dans lequel sont agencées deux grilles 19, 20 de retenue des déchets Ces grilles sont ici maintenues au niveau du passage central 16, par des taquets de support associés 19 1 et 20 1 Le piston-flotteur 15 présente en outre ici une surface d'entrée inclinée 18, qui permet de guider les agrégats déversés dans le puits 11 vers la grille supérieure 19 En l'espèce, le piston-flotteur 15 supporte ainsi deux grilles superposées 19, 20, la grille inférieure présentant une rigidité plus faible et un maillage plus petit que la grille supérieure 19 En particulier, la grille supérieure 19 permet de retenir les agrégats de grosses dimensions, tels que du gravier G, tandis que la grille inférieure 20 permet de retenir des particules plus fines, par exemple du sable S. Conformément à une caractéristique de l'invention, le piston- flotteur 15 présente une capacité de flottaison capable de compenser la force de gravité correspondant à la quantité maximale des déchets à retenir, de façon à pouvoir décharger la ou les grilles 19, 20 lorsque ce piston-flotteur est en position haute, tandis que le liquide qui est en- dessous du piston-flotteur peut être récupéré par au moins un orifice de soutirage associé ménagé dans la paroi du puits. Ainsi, lorsque l'eau chargée de déchets 2 est déversée d'une toupie, en tombant directement sur la grille supérieure 19, le liquide parvenant dans le puits exerce sur le piston-flotteur 15 une force de poussée tendant à faire remonter ce piston-flotteur dans le puits (comme indiqué par la flèche 100) Il est par ailleurs avantageux de prévoir que l'installation 10 comporte, comme cela est visible sur les figures 1 et 2, une canule 35 reliée à un groupe de pompage associé 37, servant à déverser par son orifice de sortie 36 de l'eau propre 40 dans le puits 11, afin de rincer les agrégats de béton déversés dans ce puits tout en élevant le niveau de liquide noté 29 dans ledit puits De préférence, l'orifice de sortie de la canule 35 sera disposé vers l'axe X du puits, et l'eau chargée de déchets 2 sera déversée également en un point voisin de cet axe X, par exemple en utilisant une goulotte de prolongation (non représentée ici). Dans la pratique, le dimensionnement du piston- flotteur 15 sera alors calculé de telle façon que la poussée d'Archimède associée soit légèrement supérieure, à un coefficient de sécurité près, à la force de gravité corres- pondant à la quantité des déchets à retenir provenant des toupies utilisées pour la production de béton pendant une journée Conformément à ce principe, les camions viennent, en fin de journée, tour à tour déverser le liquide chargé de déchets dans le puits de l'installation, ce qui peut être effectué avec un temps de présence minimal, puis cette opération de déversement est réitérée avec les autres toupies qui ont été utilisées pendant cette journée de travail, de façon finalement que le piston-flotteur 15 remonte progressi- vement jusqu'à une position haute qui est illustrée en traits mixtes sur la figure 1 Dans cette position haute, il suffit alors d'organiser le déchargement de la ou des grilles supportées par le piston-flotteur, le liquide situé en- dessous de ce piston-flotteur pouvant alors être récupéré par un ou plusieurs orifices de soutirage associés, par exemple le lendemain matin lorsque les toupies doivent être chargées du volume d'eau nécessaire à leur production individuelle de béton. En l'espèce, le piston-flotteur 15 est mobile dans le puits 11 entre une position haute de déchargement des déchets, et une position basse dans laquelle il est à distance d'une paroi transversale 12 formant le fond du puits Ceci peut être assuré par des cales d'espacement ou tout autre moyen équivalent: on a représenté ici des piètements 17 qui viennent au contact du fond 12 lorsque le piston-flotteur 15 est en position de butée basse Dans cette position, le piston-flotteur 15 définit un espace inférieur 21 dans lequel est logé un agitateur tournant 22, et au niveau duquel est en outre prévu un orifice inférieur de soutirage 27 L'agitateur tournant 22 est calé sur un arbre 24 entraîné en rotation par un moteur 23 monté de l'autre côté du fond 12 du puits Un tel agitateur est intéressant dans le cadre de l'application mentionnée ici, car les agrégats venant s'accumuler progressivement dans la zone du fond du puits forment un laitier qu'il convient de brasser pour éviter la formation d'un entassement solide indésirable. L'orifice 27, ainsi que la canalisation associée 28, permet alors de soutirer du liquide au niveau de cet espace infé- rieur 21, ce liquide étant alors essentiellement constitué par de la laitance On pourra naturellement prévoir d'autres 5 orifices de soutirage, et l'on a illustré ici des orifices 27 ' et 27 ", disposés à des hauteurs différentes, avec des canalisations associées 28 ' et 28 " La canalisation 28 ' permet ainsi de prélever une eau semi-chargée, alors que la canalisation 28 " permet de prélever de l'eau propre Outre le changement de composition selon la hauteur concernée, il convient de noter que, plus l'orifice de soutirage est à un niveau élevé, plus l'énergie potentielle nécessaire pour soutirer du liquide dans le puits est faible, et par suite nécessite un ensemble de pompage de plus faible puissance. Le puits 11 est ici reçu dans un tubage cylindrique , par exemple un tubage en béton, et l'espace annulaire ainsi défini 39 peut recevoir de l'eau de la nappe phréatique Dans ce cas, la canule précitée 35 peut venir prélever de l'eau propre de rinçage par une canalisation 38 immergée dans cet espace annulaire 39 qui contient de l'eau propre Le puits 11 est en outre disposé sur des piliers 13 reposant sur le sol 14, de façon à définir une zone 25 formant vide sanitaire, qui est en- dessous du fond du puits 12, zone à laquelle peut accéder un opérateur grâce à la présence d'un25 passage vertical d'inspection 33, par exemple avec une rangée d'échelons 34 prévue sur toute la hauteur dudit passage. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 2, le passage 33 est ici délimité par deux parois verticales radiales 32, et l'on constate que les canalisations de soutirage 28, 28 ', 28 " passent précisément dans ce passage 33 On dispose ainsi d'un vide sanitaire qui permet d'effectuer aisément des visites d'entretien, ou si nécessaire une intervention sur le moteur d'entraînement de l'agitateur. Lorsque le piston-flotteur 15 arrive en position haute, laquelle position peut être marquée par une butée associée (non représentée) fixée sur la paroi supérieure du puits, il convient d'organiser le déchargement de la ou des grilles portées par ce piston-flotteur Différents moyens de déchargement peuvent être naturellement envisagés, ainsi que cela va être décrit ci-après. Sur les figures 1 et 2, on a illustré un piston- f lotteur 15 portant, au niveau de son passage central 16, deux grilles superposées 19, 20 Dans ce cas, la façon la plus simple de décharger ces grilles consiste à les lever à l'aide d'un moyen de levage tel que chariot élévateur, en utilisant à cet effet des anneaux de préhension respectifs 19.2 et 20 2 On pourra en variante agencer différemment le supportage de la ou des grilles de retenue des déchets, afin de pouvoir décharger cette ou ces grilles, lorsque le piston- flotteur est en position haute, en utilisant au maximum la gravité. Une telle variante est illustrée sur la figure 3, et l'on peut constater sur cette figure que le piston- flotteur 15 ' est prolongé supérieurement, au-dessus de son passage central unique 16 ', par une manchette cylindrique 41 dans laquelle sont agencées les deux grilles de retenue des déchets 19, 20, comme précédemment supportées par des taquets associés 19 1 et 20 1 La géométrie du piston flotteur 15 ' sera naturellement calculée de telle façon que ce piston- flotteur monte suffisamment haut pour que la manchette cylindrique 41 dépasse du niveau du sol, c'est-à-dire en l'espèce du niveau du couvercle de fermeture 31 associé à l'espace annulaire 39 On peut alors prévoir une porte latérale 42, 43, ici basculante, associée à chaque grille de retenue des déchets 19, 20 Dans ce cas, les déchets pourront être évacués par gravité en disposant au voisinage de la porte latérale associée une goulotte inclinée (non représen- tée ici) On pourra naturellement utiliser l'aide d'un système mécanisé de poussage ramenant les déchets G ou S en direction de la porte latérale concernée 42 ou 43. Le piston-flotteur peut naturellement être agencé différemment, et l'on a illustré sur les figures 4 et 5 un autre mode d'exécution possible, dans lequel le piston- flotteur 15 " présente une pluralité de passages traversants 16 " La surface totale délimitée par ces passages traversants multiples 16 " devra correspondre sensiblement à la surface du passage central 16 ou 16 ' des pistons-flotteurs 15 ou 15 ' précédemment décrits Dans le cadre de cette variante, la ou les grilles de retenue des déchets doivent être disposées au dessus de la face supérieure 50 du piston-flotteur 15 ", et l'on a représenté ici une manchette cylindrique de prolonga- tion 51 dans laquelle est agencée une grille de retenue des déchets 19 supportée par des entretoises associées 19 1. Lorsqu'il s'agit d'une installation servant à récupérer l'eau de rinçage de toupies de production de béton, on a vu que l'apport d'eau propre, par une canule associée, permet à la fois de rincer les agrégats de béton déversés dans ce puits, et aussi d'élever le niveau de liquide 29 dans ledit puits Il sera alors toujours possible d'utiliser cet apport d'eau propre pour faire remonter le piston-flotteur 15 dans le puits, conformément à la flèche 100, dans le cas o ce piston-flotteur serait arrêté dans une position intermé- diaire, par suite d'un déversement de poids et de volume inférieurs au déversement initialement prévu On parvient alors à remonter le pistonflotteur jusqu'à sa position haute, afin de pouvoir décharger normalement la ou les grilles de retenue des déchets. Dans la pratique, il sera avantageux de prévoir que le volume intérieur du puits 11 soit très supérieur au volume d'eau de rinçage correspondant à la quantité maximale des agrégats de béton à retenir, de façon à garantir une dilution suffisante pour éviter tout risque de prise de ces agrégats, le rapport de ces volumes étant par exemple au moins égal à : 1 A titre indicatif, si l'on souhaite disposer d'une installation associée à un ensemble de huit toupies, pour il avoir une production quotidienne d'environ 300 m 3 de béton, l'apport d'eau de nettoyage correspondra à un volume de 8 m 3, et le dimensionnement du puits sera par exemple prévu avec une hauteur de 7 à 8 mètres et un diamètre de 3 m, de façon à disposer d'un volume intérieur considérablement plus grand, c'est-à-dire d'environ 50 m 3 Ainsi, lorsque les opérateurs ont terminé les séquences de déchargement des déchets dans le puits en fin de journée de travail, c'est-à-dire lorsque le piston-flotteur est en position haute, il est possible, si cela s'avère nécessaire, de décharger la ou les grilles de retenue des déchets Au début du jour suivant, on peut récupérer, par la canalisation choisie, le liquide servant à la production de béton, le soutirage progressif ayant pour effet de faire redescendre le pistonflotteur jusqu'au fond du puits L'installation est ainsi totalement autonome, et implique une consommation d' énergie minimale puisque l'éléva- tion du piston-flotteur est obtenue de façon naturelle. On est ainsi parvenu à réaliser une installation de récupération de liquide chargé de déchets dont la structure permet de faire face à un volume élevé à traiter avec un temps d'attente minimal (le temps d'attente correspond uniquement au temps de déchargement d'une toupie), sans pour autant nécessiter un encombrement important De plus, le piston-flotteur n'effectue qu'un mouvement de coulissement régulier, de sorte qu'il résiste correctement aux phénomènes abrasifs, dès lors que le matériau constitutif utilisé est suffisamment résistant Enfin, il convient d'observer que l'installation est presque totalement enterrée, à l'exception toutefois de la canule de déversement d'eau fraîche, de sorte que l'on peut ainsi récupérer un espace disponible très important au niveau du site de nettoyage. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caracté-35 ristiques essentielles énoncées plus haut. REVEND I CAT IONS 1 Installation de récupération de liquide chargé de déchets, notamment d'eau de rinçage de toupies embarquées servant à la production de béton, caractérisée en ce qu'elle5 comporte un puits cylindrique enterré ( 11) d'axe vertical, dans lequel coulisse librement un piston- flotteur ( 15; 15 '; ") de même section transversale, en ce que ce piston flotteur ( 15; 15 '; 15 ") présente au moins un passage axial traversant ( 16; 16 '; 16 ") et supporte au moins une grille ( 19, 20) agencée transversalement, dont le maillage permet de retenir les déchets qui sont déversés dans le puits, et en ce que ledit piston flotteur ( 15; 15 ', 15 ") présente une capacité de flottaison capable de compenser la force de gravité correspondant à la quantité maximale des déchets à15 retenir, de façon à pouvoir décharger la ou les grilles ( 19, ) lorsque ce piston-flotteur est en position haute, tandis que le liquide qui est en-dessous du piston-flotteur peut être récupéré par au moins un orifice de soutirage associé ( 27, 27, 27 ") ménagé dans la paroi du puits. 2 Installation selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le piston-flotteur ( 15; 15 '; 15 "r) est mobile dans le puits ( 11) entre une position haute de déchargement des déchets, et une position basse dans laquelle il est à distance d'une paroi transversale ( 12) formant le fond du puits, de façon à définir un espace inférieur ( 21) dans lequel est logé un agitateur tournant ( 22) et au niveau duquel est prévu un orifice inférieur de soutirage ( 27). 3 Installation selon la revendication 2, caracté- risée en ce que le puits ( 11) est reçu dans un tubage cylindrique ( 30), l'espace annulaire ainsi défini ( 39) pouvant recevoir de l'eau de la nappe phréatique, à l'excep- tion d'un passage d'inspection ( 33) permettant d'accéder à la zone ( 25) qui est en-dessous du fond ( 12) du puits. 4 Installation selon la revendication 3, caracté- risée en ce que le puits ( 11) présente une pluralité d'orifi- ces de soutirage ( 27, 27 ', 27 ") disposés à des hauteurs différentes, les canalisations associées ( 28, 28 ', 28 ") passant dans le passage d'inspection ( 33). Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le piston-flotteur ( 15; 15 ') présente un passage central traversant unique ( 16; 16 '), dans lequel est ou sont agencées la ou les grilles de retenue des déchets ( 19, 20) qui sont de préférence alors munies de moyens de préhension ( 19 2; 20 2) pour leur déchargement. 6 Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le piston-flotteur ( 15 '; 15 ") est prolongé supérieurement par une manchette cylindrique ( 41; 51) dans laquelle est ou sont agencées la ou les grilles de retenue des déchets ( 19, 20). 7 Installation selon la revendication 6, caracté- risée en ce que la manchette cylindrique ( 41) est équipée d'une porte latérale ( 42, 43) associée à la ou à chaque grille de retenue des déchets ( 19, 20). 8 Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le piston-flotteur ( 15; 15 ') sup- porte deux grilles superposées ( 19, 20), la grille inférieure ( 20) présentant une rigidité plus faible et un maillage plus petit que la grille supérieure ( 19). 9 Installation selon l'une des revendications 1 à 8, servant à récupérer l'eau de rinçage ( 2) de toupies ( 1) de production de béton, caractérisée en ce qu'elle comporte en surface une canule ( 35) reliée à un groupe de pompage associé ( 37), servant à déverser de l'eau propre ( 40) dans le puits ( 11), afin de rincer les agrégats de béton déversés dans ce puits tout en élevant le niveau de liquide ( 29) dans ledit puits. Installation selon la revendication 9, caracté- risée en ce que le volume intérieur du puits ( 11) est très supérieur au volume d'eau de rinçage correspondant à la quantité maximale des agrégats de béton à retenir, de façon à garantir une dilution suffisante pour éviter tout risque de prise de ces agrégats, le rapport de ces volumes étant de préférence au moins égal à 5: 1.