Brevet FR2721046A1 — publié le 19951215

La présente invention concerne une presse d'injection d'un produit destiné au traitement de sol, comportant une unité d'aspiration et de refoulement hydraulique munie d'une entrée d'alimentation et d'une sortie à régulation de débit de pression. De telles presses sont par exemple destinées à effectuer des coulées de béton, dans lequel est susceptible d'être incorporée une résine, sous un bâtiment ou encore sous des ouvrages de génie civil, à consolider au niveau des fondations, lorsque la nature du sol pose ou pourrait poser des problèmes de tenue mécanique. Il pourra également s'agir d'interventions locales le long d'une voie ferrée. Dans les presses connues de ce type, un inconvénient majeur réside dans le fait que l'unité d'aspiration et de refoulement est constituée par une pompe unique dans laquelle le produit est admis puis refoulé par un vérin actionné hydrauliquement. Il en résulte une pression de refoulement non uniforme dans le temps, au cours de la course dudit vérin car celui-ci subit un ralentissement puis un arrêt, aussi court soit-il, en fin de descente (refoulement) avant d'amorcer sa remontée (aspiration), ce qui provoque une interruption momentanée de l'injection, qui rend celle-ci irrégulière. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant une presse d'injection d'un produit destiné au traitement de sol qui soit apte à fonctionner sans que la pression de sortie de la pompe s'abaisse de manière à provoquer des interruptions momentanées de l'injection. Ce but est atteint par une presse d'injection comportant une unité d'aspiration et de refoulement hydraulique munie d'une entrée d'alimentation et d'une sortie à régulation de débit et de pression. Conformément à l'invention, l'unité d'aspiration et de refoulement est constituée par deux corps de pompes à double effet actionnées hydrauliquement par deux vérins tout ou rien et associées entre elles par des moyens de commande aptes à permettre une injection uniforme et ininterrompue du produit par l'intermédiaire d'une sortie d'injection unique. La presse d'injection est avantageusement réalisée de façon à permettre un branchement parallèle de deux ou plus de ces presses d'injection. Cette conception modulaire a pour avantage de pouvoir obtenir une pluralité variable de sorties d'injection, auxquelles peut être raccordé un nombre correspondant de lances d'injection. Ces lances débitent le produit destiné au traitement de sol à la même pression et au même volume horaire, grâce à une commande unique à laquelle les presses sont reliées. Sur le plan de la disposition, les presses peuvent être attachées l'une à l'autre par exemple selon le principe des "queues d'aronde". L'invention concerne également les caractéristiques ciaprès considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - L'admission du produit dans le corps de chaque pompe, lors de sa phase d'aspiration est assurée par l'intermédiaire d'une chambre de transit destinée à mettre alternativement en communication ledit corps de pompe avec une tuyauterie d'alimentation dans une phase d'aspiration ou d'une tuyauterie d'injection dans une phase de refoulement, ladite chambre étant munie d'un double clapet monobloc commandé linéairement dans un sens ou dans l'autre par un vérin en fonction d'informations délivrées par les moyens de commande pour provoquer l'ouverture ou la fermeture d'un passage d'aspiration ou d'un passage de refoulement opposé, s'effectuant en alternance, par l'un ou l'autre des clapets correspondants. - La mise en communication de la chambre de transit avec la tuyauterie d'injection s'effectue par l'intermédiaire d'une chambre auxiliaire dans laquelle est actionné un clapet anti-retour piloté. - Le clapet anti-retour est sollicité en poussée contre un passage de refoulement de la chambre auxiliaire, par un moyen de rappel, en l'absence de refoulement ou en deçà d'une pression prédéterminée de celle-ci, de manière à éviter tout retour du produit se trouvant dans la tuyauterie d'injection. - Le moyen de rappel du clapet anti-retour pourra être constitué par un moyen mécanique tel qu'un ressort à compression ou encore par un organe de commande hydraulique. - Par ailleurs, chacune des pompes comporte des moyens potentiométriques indicateurs de position des vérins hydrauliques, reliés aux moyens de commande. Chaque presse d'injection peut être pilotée (ou commandée) directement moyennant un capteur de débit et un capteur de pression disposés soit sur la sortie d'injection unique soit sur la tuyauterie de coulis de la lance d'injection raccordée à la sortie d'injection unique. Un programme de gestion installé dans l'automate qui commande les deux pompes de la presse d'injection, compare en permanence les valeurs mesurées de pression et de débit avec les valeurs correspondantes consignées et en déduit des signaux qui sont ensuite envoyés sur les cartes de pilotage de l'automate pour fournir les signaux nécessaires au maintien des valeurs présélectionnées de pression et de débit du produit destiné au traitement de sol. L'invention concerne également un procédé de commande d'une telle presse d'injection se caractérisant en ce que les moyens de commande des deux pompes formant un corps agissent sur chacune d'elles d'une part selon des paramètres prédéterminés de pression et de débit du produit à injecter et d'autre part selon des phases de fonctionnement décalées des vérins, plus rapides en remontée (aspiration) qu'en descente (refoulement) et avec un synchronisme entre vérins et double clapets tel, qu'à tout moment l'un au moins des deux vérins se trouve en phase de refoulement. Une phase de refoulement de chacun des vérins est environ deux fois plus longue qu'une phase d'aspiration. Un temps d'arrêt de chacun des vérins peut être prévu après chaque phase d'aspiration et avant chaque phase de refoulement, ce temps d'arrêt de l'un des vérins s'effectuant au cours de la phase de refoulement de l'autre. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description qui suit, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 représente une presse d'injection équipée d'une double pompe selon l'invention. La Figure 2 représente une variante de réalisation d'un clapet anti-retour équipant les pompes selon la Figure 1. La Figure 3 représente un schéma de principe d'un circuit de commande hydraulique associé aux éléments constitutifs de la presse d'injection. La Figure 4 représente un diagramme montrant le cycle et la mise en phase de la presse. Les Figures 5 et 6 représentent respectivement des courbes de pression et de débit des pompes en fonction de la phase de fonctionnement des vérins. La presse d'injection 1 désignée dans son ensemble sur la Figure 1 est constituée selon l'invention par deux pompes à double effet 2 et 3 également désignée dans leur ensemble 4. Ces deux pompes étant absolument identiques, il sera ci-après procédé uniquement à la description détaillée de la pompe 2, à l'exception prés des éléments de raccordement à la pompe 3 et des moyens de commande communs. La pompe 2 est constituée par un corps de pompe 4 formée par une chemise chromée dur, dans laquelle est susceptible de se déplacer un piston 5 d'un vérin hydraulique tout ou rien V1, disposé selon un axe vertical XX'. Les vérins V1 et V2 sont commandés hydrauliquement à partir d'un moteur électrique ou thermique M de puissance variable en liaison avec une pompe P de régulation de puissance (Figure 3). Le piston 5 du vérin V1 est entraîné dans sa course linéaire, en montée et en descente dans le corps 4 par l'intermédiaire d'une tige 6 en liaison avec des moyens potentiométriques linéaires 7 de manière à indiquer la position dudit vérin V1, en vue de délivrer l'information à des moyens de commande centralisée 8. Comme le montre également la Figure 1, le corps de pompe 4 est en communication par un passage 9, avec une chambre de transit 10 destinée à mettre alternativement en communication ledit corps 4 avec une tuyauterie d'alimentation 11 dans une phase d'aspiration du produit ou selon F1 ou d'une tuyauterie d'injection 12 dans une phase de refoulement selon F2 du même produit. La chambre de transit 10 est conçue selon un axe YY' perpendiculaire à l'axe XX' du vérin V1 et sur lequel axe est susceptible de se déplacer un double clapet monobloc 13 commandé linéairement dans un sens ou dans l'autre par un vérin auxiliaire 14, en fonction d'informations délivrées par les moyens de commande 8. En fait, le vérin auxiliaire 14 actionne le double clapet 13 par l'intermédiaire de la tige 15, pour provoquer l'ouverture ou la fermeture soit d'un passage d'aspiration 16 par dégagement ou application d'une des extrémités 13a du double clapet 13 formant soupape et apte à coopérer avec un siège 17 disposé à la périphérie du passage 16, soit d'un passage de refoulement 18 par dégagement ou application de l'autre extrémité 13b du double clapet 13 formant également soupape et apte à coopérer avec un siège correspondant 19 disposé à la périphérie du passage 18. La figure 1 montre aussi que l'axe YY' est disposée dans une chambre auxiliaire 20 communiquant d'une part avec la chambre de transit 10 par le passage commun 18 et d'autre part avec la tuyauterie d'injection 12, et cela par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 21. Celui-ci est susceptible d'être sollicité en poussée contre le passage de refoulement 18 précité par un moyen de rappel 22, en l'absence de refoulement ou en deçà d'une pression prédéterminée de celle-ci de manière à éviter tout retour du produit se trouvant dans la tuyauterie d'injection 12. Selon le cas présent, Le moyen de rappel 22 du clapet anti-retour (21, 21A) est un ressort monté en compression entre le fond de la chambre auxiliaire 20 et un épaulement 24 d'une tige 23 du clapet 21. Selon une variante de réalisation représentée sur la Figure 2, le moyen de rappel du clapet anti-retour 40 est constitué par un circuit hydraulique 25 fonctionnant en tout ou rien en fonction d'informations délivrées par les moyens de commande 8 pour provoquer l'ouverture ou la fermeture dudit clapet 40. Comme invoqué plus haut, la pompe 2 est associée à une autre pompe identique 3 fonctionnant en parallèle par l'intermédiaire des tuyauteries d'alimentation 11 et liA issues d'une alimentation commune selon F1 et par l'intermédiaire des tuyauteries d'injection 12, 12A se terminant par un tronçon commun 27 sur lequel est raccordée une sortie d'injection unique 26 permettant un débit selon F2. Le fonctionnement de la presse 1 qui vient d'être décrite est particulièrement bien illustrée sur la Figure 3 sur laquelle on voit un moteur électrique ou thermique M constituant l'organe de puissance et qui actionne une pompe hydraulique principale P alimentant un régulateur de pression RP et de débit RD reliés à un automate 30 en liaison avec le boîtier de commande 8 par l'intermédiaire d'un programme P. Les moyens de commande des paramètres pression et débit du produit injecté sont électroniques et centralisées sur le boîtier 8 avec indicateurs digitaux des valeurs. La pompe hydraulique P est équipée d'un contrôle de puissance pour bénéficier d'un autoréglage du débit optimal par rapport à la pression préréglée prioritaire. Le couple de pression débit équivalent à la puissante est contrôlé en permanence et se situe toujours sur la courbe de la puissance du moteur M. L'automate 30 est également en liaison avec les clapets anti-retour 21 et 21A (C1, C2) de chaque pompe. Ces clapets sont reliés à la fois au régulateur de débit RD et à un diviseur par deux régulateur de débit D à partir duquel sont alimentés les double clapets 13, 13A (DC1, DC2) des vérins V1, V2 dont les positions relatives sont communiquées à l'automate 30 par l'intermédiaire des potentiomètres 7, 7A. I1 est à noter que les double clapets DC1, DC2 peuvent avoir un état passant ou non passant, mais aussi un état de repos. Selon le procédé de commande de la presse selon l'invention, les moyens de commande 8 des deux pompes 2, 3 agissent sur chacune d'elles selon des paramètres prédéterminés de pression et de débit du produit à injecter d'une part et d'autre part selon des phases de fonctionnement décalées des vérins V1, V2, plus rapides en remontée (aspiration) qu'en descente (refoulement) et avec un synchronisme entre vérins V1, V2 et double clapets 13, 13a tel, qu'à tout moment l'un au moins des deux vérins V1 V2 se trouve en phase de refoulement R. Le diagramme de la figure 4 et les courbes Pression et Débit des Figures 5 et 6 sont à examiner en corrélation pour une meilleure compréhension du procédé de commande. Les positions 1 à 7 correspondent à des positions des potentiomètres 7, 7A et les valeurs indiquées entre 0 et 10.000 points correspondent à des tensions électriques délivrées par les potentiomètres 7, 7A comprises entre 0 et 10 volts: soit 1 point= 0,001 volt. L'interprétation de ces valeurs est donnée par le diagramme de la Figure 4 auquel on se reportera et sur lequel V1- ou V2- signifiant vérin en aspiration, V1+ ou V2+ signifient vérin en refoulement. C'est ainsi que: Commande ouverture aspiration sur V1 (9000 (vu ) Commande ouverture aspiration sur V2 (9000 (V2-) Commande ouverture refoulement sur V1 (1000 (V1-) Commande ouverture refoulement sur V2 (1000 (V2 ) Le système fonctionne suivant les courbes des Figures 5 et 6. A tout moment un des deux vérins V1 et V2 est en phase de refoulement R. Un décalage volontaire de la vitesse des vérins entre la montée et la descente entre les niveaux 0 et 1, correspondant aux états "sans pression" et "pression maximale", est nécessaire: les vérins remontent deux fois plus vite que la vitesse de descente. Le contrôle s'effectue sans aucun capteur. Les potentiomètres linéaires 7, 7A intégrés, dans chaque vérin V1, V2 délivrent une information 0-10 v suivant la position de la tige/0 volt=tige rentrée; 10 volts= tige sortie. Les informations de croisement des vérins V1, V2 sont enregistrées par l'automate 30, l'ordre d'inversion est alors envoyé. Point haut 3 volts - Point bas 7 volts, une attente en fin d'aspiration sur chaque vérin est prévue dans le cas où l'écart des points haut et bas dépasse 2 volts (valeur modifiable à la demande). Comme le montre la courbe de la Figure 5, il est prévu un temps d'arrêt de chacun des vérins V1, V2 après chaque phase d'aspiration As et avant chaque phase de refoulement R, ce temps d'arrêt de l'un des vérins V1, V2 s'effectuant au cours de la phase de refoulement R de l'autre. De cette manière, les phases transitoires existant entre refoulement et aspiration d'une pompe sont toujours entièrement incluses dans une phase de refoulement de l'autre, et l'on n'a jamais deux aspirations en même temps. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Presse d'injection d'un produit destiné au traitement de sol, comportant une unité d'aspiration et de refoulement hydraulique munie d'une entrée d'alimentation et d'une sortie à régulation de débit et de pression, caractérisée en ce que l'unité d'aspiration et de refoulement est constituée par deux corps de pompes à double effet (2, 3) actionnées hydrauliquement par deux vérins tout ou rien (V1, V2) et associées entre elles par des moyens de commande (8) aptes à permettre une injection uniforme et ininterrompue du produit par l'intermédiaire d'une sortie d'injection unique (26). 2. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'admission du produit dans le corps de chaque pompe (2, 3) lors de sa phase d'aspiration est assurée par l'intermédiaire d'une chambre de transit (10) destinée à mettre alternativement en communication ledit corps de pompe (4) avec une tuyauterie d'alimentation (11, llA) dans une phase d'aspiration ou d'une tuyauterie d'injection (12, 12A) dans une phase de refoulement, ladite chambre (10) étant munie d'un double clapet (13) monobloc commandé linéairement dans un sens ou dans l'autre par un vérin (V1, V2) en fonction d'informations délivrées par les moyens de commande (8), pour provoquer l'ouverture ou la fermeture d'un passage d'aspiration (16) ou d'un passage de refoulement (18) opposé, s'effectuant en alternance, par l'un ou l'autre des clapets 13a, 13b) correspondants. 3. Presse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la mise en communication de la chambre de transit (10) avec la tuyauterie d'injection (12, 12A) s'effectue par l'intermédiaire d'une chambre auxiliaire (20) dans laquelle est susceptible d'être actionné un clapet anti-retour (21, 21A, 40). 4. Presse selon la revendication 3, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (21, 21A, 40) est sollicité en poussée contre un passage de refoulement (18) de la chambre auxiliaire (20), par un moyen de rappel (22, 25), en l'absence de refoulement ou en deçà d'une pression prédéterminée de celle-ci, de manière à éviter tout retour du produit se trouvant dans la tuyauterie d'injection (12, 12A). 5. Presse selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de rappel (22) du clapet anti-retour (21, 21A) est un ressort monté en compression entre le fond de la chambre auxiliaire (20) et un épaulement (24) d'une tige (23) du clapet (21). 6. Presse selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de rappel du clapet anti-retour (40) est constitué par un circuit hydraulique (25) fonctionnant en tout ou rien en fonction d'informations délivrées par les moyens de commande (8) pour provoquer l'ouverture ou la fermeture dudit clapet (40). 7. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des pompes (2, 3) comporte des moyens potentiométriques (7, 7A) indicateurs de positions des vérins hydrauliques (V1, V2) reliés aux moyens de commande (8). 8. Procédé de commande d'une presse d'injection d'un produit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (8) des deux pompes (2, 3) agissent sur chacune d'elles selon des paramètres prédéterminés de pression et de débit du produit à injecter d'une part et d'autre part selon des phases de fonctionnement décalées des vérins (V1, V2), plus rapides en remontée (aspiration) qu'en descente (refoulement) et avec un synchronisme entre vérins (V1, V2) et double clapets (13, 13A) tel, qu'à tout moment l'un au moins des deux vérins (V1, V2) se trouve en phase de refoulement (R). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une phase de refoulement (R) de chacun des vérins (V1, V2) est environ deux fois plus longue qu'une phase d'aspiration (As). 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il est prévu un temps d'arrêt de chacun des vérins (V1, V2) après chaque phase d'aspiration (As) et avant chaque phase de refoulement (R), ce temps d'arrêt de l'un des vérins (V1, V2) s'effectuant au cours de la phase de refoulement (R) de l'autre.