Brevet FR2730543A1 — publié le 19960814

Vanne et réseau d'acheminement en arborescence d'aliments pour animaux en élevage, et procédé de gestion correspondant. Le domaine de l'inx ention concerne la conception des réseaux multicanaux d-acheminement de produit par fluide porteur. ainsi que les éléments équipant de tels réseaux, en yalaiculier les vannes d'aiguillage du produit. L'invention s'applique en particulier. bien que non exclusivement. aux réseaux de distribution d'aliment en granulé dans les fermes d'élevage de poissons. En effet, lorsque l'élerage d'animaux est organise sous la forme de fermes comprenant une pluralité de cages ou parcs d'élevage, il est de plus en plus fréquent que les parcs d'élevage soient approvisionnés par un réseau commun de distribution de nourriture, à partir d'une source centralisée de stockage d'aliment. La distribution est commandée de façon à respecter notamment des critères de quantité, de fréquence, et de composition de l'aliment acheminé vers chaque parc. Chaque parc accueille généralement une population d'animaux homogène. Toutefois, les paramètres d'alimentation peuvent varier d'un parc à l'autre, lorsqu'ils correspondent à des populations d'animaux présentant des besoins différents, par exemple en fonction de l'âge des individus ou de leur espèce. Avantageusement. les procédures de distribution de l'aliment sont automatisées, à partir d'un programme paramétré par l'éleveur suivant la configuration et les populations de sa ferme. Chaque parc reçoit ainsi une dose prédéterminée d'aliment, qui est préparée et acheminée par l'appareil aux instants préprogral1més. Le transport de l'aliment est assuré à l'aide d'un fluide porteur, qui peut être un liquide, en particulier de l'eau, ou encore un gaz. avantageusement de l'air. Il existe deux grands types d'architecture de réseaux de distribution d'aliments pour animaux, à savoir d'une part les réseaux à architecture parallèle, et les réseaux arborescents. Les réseaux à architecture parallèle sont t) piquement constitués d'une pluralité de canaux - généralement des tut aux - qui assurent chacun une liaison "point à point" entre d'une part un barillet central de distribution commun à tous les canaux, et d'autre part un parc spécifique destinataire. Le barillet reçoit en entrée un aliment provenant de la centrale d'alimentation, et le distribue successivement à chacun des parcs en se connectant cycliquement à chacun des canaux parallèles correspondants. Les réseaux de ce type remplissent correctement leur fonction, mais présentent l'inconvénient d'imposer la présence d'un grand nombre de tuyaux, qui soulèvent des problèmes d'encombrement ph\, sique. et de coût de re' ieit global de I installotion. Ces problèmes sont particulièrement sensibles pour les fermes de grandes dimensions. comprenant un nombre important de parcs à approvisionner. Pour faire face à ces difficultés. on connait par ailleurs les réseaux arborescents. Ces réseaux sont formés de canaux qui se dix visent progressivement dans le sens descendant, jusqu'à atteindre chacun des parcs. De cette façon, les troncs de canaux communs à plusieurs parcs destinataires sont multipliés et optimisés. Cella permet de réduire la longueur totale de tuyaux utilisés pour le réseau. Toutefois, le gain obtenu en terme d'espace et de coût a une contrepartie : le réseau doit comprendre des composbults d'aiguillage de l'aliment à chaque embranchement. Plus précisément, chaque dose d'aliment destinée à un parc donné sera amenée à parcourir un chemin prédéterminé, correspondant à une position prédéterminée de chaque vanne d'aiguillage traversée par le chemin en question. Pour ce faire, on utilise des vannes à deux voies - ou davantage - qui redoivent en entrée les doses d'aliment provenant de la centrale d'alimentation et l'orientent vers une des sorties en fonction de sa destination. On connut bien entendu des vannes à d'aiguillage applicables à ce txpe d'utilisation, telles que par exemple les vannes dites à "quart de tour" Toutefois, il s'est a-éré que les vannes de l'état de la technique ne sont pas tout à fait satisfaisantes pour convenir parfaitement aux exigences de l'alimentation animale, particulièrement dans le cas des aliments pour poissons. En effet, dans le cas de ce txpe d'aliment, en particulier, l'acheminement doit vérifier deux conditions impératives. D'une part, le chemin emprunté par l'aliment doit réduire au maximum les facteurs de dégradation du produit transporté. Dans le cas des poissons d'élevage, L'aliment transporté est fréquemment sous forme de granulé. Or ces granulés doivent présenter une taille correspondant apprnximativement à la taille de la proie naturelle des animaux aquatiques auxquels ils sont destinés. On s'est en effet aperçu que lorsque les granulés sont dégradés, c'est à dire abrasés ou plus ou moins pulvérisés pendant leur cheminement à travers le réseau, ils ne sont pas consommés par les animaux du fait de leur taille réduite, et sont donc gaspillés en pure perte. D'autre part, la structure de la vanne doit proscrire le mieux possible l'apparition de zones de rétention et de stagnation d'aliment résiduel. En effet, ces stocks résiduels perturbent la distribution des doses programmées à plusieurs titres. Ils diminuent la ration finalement distribuée puisque les stocks résiduels n'atteindront pas les animaux nuxquels ils étaient destinés.Ils risquent de \venir ulténeurenient s'ajouter à une ration destinée à un autre parc. et qui paitourra le tronc commun du réseau incluant la vanne considérée ; dans ce cas tant la quantité additionnée que la nature de l'aliment résiduel et enfin sa taille peuvent entraîner des désordres alimentaires au sein de la population de cet autre parc. Enfin, les stocks résiduels sont potentiellement susceptibles de perturber le fonctionnement de la vanne elle-même.Cette exigence de délivrance intégrale de chaque dose d'aliment est naturellement d'autant plus cruciale que le réseau est plus complexe et présente davantage d'embranchements. C'est la difficulté de satisfaire notamment à ces deux conditions qui a éloigné les concepteurs de fermes aquatiques de la solution des réseaux de distribution arborescents, auxquels ont été généralement préférés les réseaux à architecture parallèle. L'objectif de l'invention est de fournir un type de vanne palliant les inconvénients des composants existants et permettant de satisfaire aux exigences draconiennes précitées. L'invention a également pour objectif de fournir un réseau arborescent de distribution d'aliment compatible avec un tel trpe de vanne, ainsi qu'un procédé de gestion d'un tel réseau. Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparâîtront par la suite sont atteints, selon l'invention, à l'aide d'une vanne d'aiguillage du t-pe présentant une face d'entrée comportant un orifice d'entrée, et une face de sortie comportant au moins deux orifices de sortie, ladite vanne comprenant un boisseau mobile dans un corps de vanne et susceptible de prendre au moins autant de positions que la vanne comprend d'orifices de sortie, ledit boisseau comportant un conduit traversant afin de faire communiquer sélectivement l'orifice d'entrée avec celui des orifices de sortie correspondant à la position courante du boisseau, vanne caractérisée en ce que l'entrée du conduit traversant dudit boisseau est munie de moyens de fixation d'un tuyau amont, et en ce que ladite face d'entrée de la vanne présente une lumière oblongue pratiquée dans le corps de vanne et dégageant une aire de déplacement de l'extrémité dudit tuyau amont lors des changements de position de la vanne. Grâce à cette configuration, la structure de la vanne permet d'éviter que soit porté atteinte à l'intégrité de l'aliment lors de la traversée de la vanne, et plus généralement lorsqu'il parcourt un réseau de distribution équipé de vannes de ce type. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit tuyau amont est constitué dans un matériau souple susceptible d'autoriser la déformation de la portion du tu'au située aux environs de la 'anne lors des \.miatioll; de position du boisseau. De cette façon, on fait supporter les changements de direction imprimé à l'aliment non pas à l'intérieur de la vculne mais dans les canalisations souples constituant le réseau.Les déformations - qui restent limitées - des canalisations se traduisent par des raons de courbure très grands, qui n'opposent pas de variations brusques de direction au produit transporté. Selon une autre caractéristique de l'invention. la face de sortie de la vanne présente des moyens de fixation d'un tuyau aval au niveau de chacun desdits orifices de sortie, et la surface de glissement du boisseau contre la paroi interne de la face de sortie du corps de vanne est réalisée de façon à assurer une étanchéité au produit transporté. Cette étanchéité est la condition siire 011 riarr de l'adéquation de la vanne aux exigences des aquafermes comme rappelé plus haut. On notera que la surface de glissement est avantageusement un plan, lorsque le boisseau est un élément coulissant de forme sensiblement parallélépipédique. Cette géométrie est celle qui assure le meilleur transfert de produit, puisqu'il aboutit à une traversée parfaitement rectiligne de la vanne, à travers un conduit traversant dont l'axe est une ligne droite. Avantageusement, les couches de contact du boisseau et de la paroi interne du corps de vanne, et situées de part et d'autre de ladite surface de glissement, sont réalisés dans des matériaux présentant un bon coefficient de glissement l'un sur l'autre. Par exemple, au moins une desdites couches peut être réalisée en matériau thermoplastique. Dans un mode de réalisation préféré, le boisseau est contitué dans un bloc de polyéthylène plein, percé du conduit débouchant, et coulissant dans un boîtier en inox. L'inox présente un bon coefficient de glissement sur poléthxlène. De plus, ces maté naux conviennent particulièrement aux conditions d'exploitation des fermes marines, et notamment à la corrosion par l'eau salée. Selon une autre caractéristique préférée, au moins une desdites couches de contact est associée à un matériau élastique présentant un coefficient d'élasticité au moins de l'ordre de grandeur de celui du caoutchouc. L'objectif est ici de rattraper le jeu de fonctionnement et d'usure de la liaison boisseau corps de vanne, de façon à présente l'étanchéité de la vanne notamment au niveau de la face de sortie. Pour ce faire, ledit matériau élastique est avantageusement disposé selon une couche spécifique accolée derrière ladite couche de contact associée. Plus précisément, dans ce cas de figure, la paroi interne de la face de sortie du corps de vanne présente un joint inox, monté sur une plaque de caoutchouc. Bien entendu tout autre matériau de caractéristiques anilogues pour a étire employé par l'homme du métier. Lorsque la vanne d'aiguillage est une '-anne à trois voies et que le boisseau est donc susceptible de prendre trois positions. le déplacement du boisseau est avanta- geusement assuré au moyen d'un jeu de deux vérins à double effet montés nez à nez, un desdits vérins étant fixé au corps de saune et l'autre vérin étant rendu solidaire dudit boisseau. Ce montage permet de commander aisément le positionnement du boisseau sur l'une quelconque des trois positions. a'-ec seulement deux électrovw-nes d'alimentation en fluide des vérins à double effet. Dans les configurations de fermes d'élevage qui l'autorise, le réseau selon l'invention est préférentiellement équipé d'une succession de vannes à trois lois, dont chacun des orifices de sorties latéraux est affecté à une cage d'élevage spécifique, et dont l'orifice de sortie médian dirige vers la vanne suivante, l'orifice médian de la dernière vanne d'une branche étant ou non obturé, ou alimentant le cas échéant une cage terminale. Certaines des vannes, particulièrement en amont du réseau, peuvent également envoyer vers un groupe de cages à partir de chacun de leurs orifices de sortie latéraux. Avantageusement, L'aliment est transporté au moyen d'un fluide porteur. Dans le cas de granulés, le fluide porteur est préférentiellement un gaz, à savoir plutôt de l'air en surpression. Préférentiellement, les réseaux arborescents équipés de telles vannes sont gérés selon des procédures systématisées. Ainsi. pour chaque dose d'aliment envo) é vers une cage donnée, on établira la circulation du fluide porteur pendant un laps de temps suivant la délivrance de l'aliment, de façon à assurer un rinçage du chemin parcouru. On garantit de cette façon que l'intégralité de la ration soit bien distribuée, tout en évitant les dépôts éventuels intempestifs et inévitables malgré l'optimisation du réseau selon l'invention, notamment par adhérence de résidus d'aliments au parois des canalisations. Préférentiellement, ledit laps de temps de rinçage est paramétrable, et dépend d'au moins une caractéristique dimensionnelle du réseau appartenant au groupe comprenant la géométrie du réseau, la longueur de chemin parcouru, et le nombre de vannes traversées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, et des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus schématisant la configuration d'un train de cages d'élevage alimentés par un réseau de distribution d'aliment classique à architecture parallèle; - la figure 2 est une vue de dessus schématisant la configuration d'une ferme aquatique comportant un train de cages d'éle-age alimentés par un réseau arborescent de distribution d'aliment compatible avec la présente invention :: - la figure 3 est une lue de dessus schématique d'un mode de réalisation préférentiel d'une vanne d'aiguillage à trois voies selon l'invention: - la figure 4 est une vue latérale en coupe AA de la vanne de la figure 3 - la figure 5 est une vue de face de la vanne de la figure 3. La configuration de ferme aquatique de la figure i comprend un train de cages immergées 10a à 10f, rangées de part et d'autre d'un ponton flottant 11. Les cages représentées sont de section circulaire. mais elles sont aussi couramment de section carrée ou rectangulaire. Ces cages immergées contiennent chacune une population homogène de poissions, qui demandent une alimentation spécifique, selon des cycles et une nature d'aliment particuliers. A titre d'exemple, certaines espèces réclament jusqu'à 10 repas par jour, formés d'un aliment en granulés parfaitement calibré. L'aliment est stocké dans au moins un silo 12. Plusieurs silos sont à prévoir pour stocker des aliments de caractéristiques différentes lorsque les besoins des animaux diffèrent suivant les cages. La distribution d'aliment s'effectue à travers un réseau de tuxauteries parallèles 14a à lAh, qui connectent chacune une cage 10a à 10h à un barillet 13 commun d'aiguillage de l'aliment sélectivement et successivement dans chacune des tuxauteries 14a à lAh. Cette structure de réseau peut convenir dans le cas de cages dispersées et en nombre réduit, mais pose des problèmes d'encombrement et de coût de revient dans le cas de trains de cages denses. La figure 2 illustre la mise en oeuvre de l'invention dans le cadre d'un réseau arborescent de distribution d'aliment. Ce réseau comprend une pluralité de silos 21a à 21e de stockage d'aliment en granulé de différentes nature et'ou taille. Ces silos présentent chacun une embase conique terminée par un clapet 22a à 22e d'isolation et de mise en communication avec une canalisation de collecte 23. La sélection du bassin à nourrir est effectué par le jeu de vannes à trois voies 27a à 27c Ainsi, si la ration est destinée au bassin 20, les vannes 27a et 97b sont placées en position centrale 30, alors que la vanne 27c sera positionnée sur sa voie menant à la branche latérale droite 28. La position des vannes ultérieures (non représentées) est indifférente. Avanta ,eusement, la vitesse de transfert du granulé pourra être de 10 à 15 m.s environ, sous une pression d'air de 0.5 bars dans la tuyauterie 26. Le transport pneumatique du granulé est préféré pour les fermes marines, où l'eau disponible est l'eau de mer qui entrainerait des effets de corrosions difficilement gérables. La gestion des opérations est préférentiellement assurée par automate programma ble ou ordinateur, autorisant le paramétrage de chaque phase. Un système de temporisation permet de prolonger le fonctionnement du du surpresseur au delà de la distribution de la ration, de façon à assurer un rinçage du chemin parcouru par la ration courante. Le temps de temporisation est paramétrable, et dépend par exemple notamment de la géométrie du réseau, de la longueur de chemin parcouru, et du nombre de vannes traversées. La figure 3 est une vue de dessus schématique d'un mode de réalisation préférentiel d'une vanne d'aiguillage à trois voies selon l'invention utilisable dans le réseau arborescent de la figure 2. Cette vanne va maintenant être décrite égalaient en relation avec les figures 4 et 5 correspondant respectivement à la vue latérale en coupe AA et à une vue de face de la vanne de la figure 3. La vanne comprend un corps de vanne 40 de forme parallélépipédique constitué d'un carter 41 à section en U couché. feimé par un un capot 42. Le carter est muni sur sa face d'entrée (fig.5) d'une lumière oblongue 43. Sur sa face de sortie (fig 3). il reçoit 3 canalisations aval 52, 53, DA correspondant respectivement aux sorties gauche, centrale et droite de la vanne. A l'intérieur du corps de vanne 40, 41. 42 coulisse un boisseau 47. également de forme parallèlépipédique inscrite dans le volume intérieur du corps de vanne. Ce boisseau est traversé par un conduit débouchant 44 de même diamètre que les canalisations amont et aval 51 à 54. A l'orifice d'entrée du conduit 44 est fixé la canalisation amont 51. c'est à dire directement sur le boisseau 47. On notera en figure 5 que la lumière oblongue 43 pratiquée dans la face d'entrée du corps de vanne dégage l'espace nécessaire au déplacement de la canalisation Dl, lorsque le boisseau 17 se trouve en positions extrêmes latérales gauche ou droite (schématisées par la position en pointillé des canalisations aval 52 et 54 en fig. 5). Pour permettre sa déformation, la canalisation amont 51 est avantageu sement constituée d'un tuyau annelé de polyéthylène souple, dont la paroi interne est lisse pour autoriser un déplacement sans entra\-e de l'aliment. Avantageusement, le corps de vanne est réalisé en inox 316, et le boisseau est en polyéthylène. Pour assurer un glissement et une étanchéité satisfaisant du coté de la face de sortie de la v anne, un joint AD est rapporté sur la paroi interne du corps de vanne. Ce joint est avantageusement métallique, de façon que le plan de contact joint'boisseau présente un bon coefficient de glissement. Le joint 45 est avantageusement monté sur une couche intermédiaire en caoutchouc 46, appliquée directement sur la paroi interne du corps de z anne, et dont l'élasticité contribue à l'étanchéité de la liaison, et au rattrapage des jeux de montage et de fonctionnement. Le boisseau 47 est manoeuvré par un jeu de deux vérins pneumatiques à double effet 61 et 62 montés en nez à nez L'n premier vérin 61 est fixé au corps de vanne (63), alors que le second vérin est solidarisé en 58 au boisseau 47. En conséquence, le boisseau 47 et la canalisation amont 51 qui lui est liée se déplacent en face des orifices de sortie des canalisations aval 52 à 54 en fonction des commandes pneumatiques reçues par les vérins 61 et 62. La présente invention trouve de nombreuses applications dans le domaine de l'alimention de tout type d'animaux en élevage, et notamment, mais non exclusivement, dans les élevages piscicoles et aquacoles. REVE\DIC TIO\S 1) V ulne d'aiguillage du t-pe présentant une face d'entrée comportant un orifice d'entrée, et une face de sortie comportant au moins deux orifices de sortie, ladite vanne comprenant un boisseau mobile dans un corps de R culne. et susceptible de prendre au moins autant de positions que la vanne comprend d'orifices de sortie. ledit boisseau comportant un conduit traversant afin de faire communiquer sélectivement l'orifice d'entrée avec celui des orifices de sortie correspondant à la position courante du boisseau, vanne caractérisée en ce que l'entrée du conduit traversant dudit boisseau est munie de moyens de fixation d'un tur au amont et en ce que ladite face d'entrée de la vanne présente une lumière oblongue pratiquée dans le corps de vanne et dégageant une aire de déplacement de l'extrémité dudit tuyau amont lors des changements de position de la vanne. 2) Vanne d'aiguillage selon la revendication 1. caractérisée en ce que ledit tut au amont est constitué dans un matériau souple susceptible d'autoriser la déformation de la portion du tuyau située aux environs de la vanne lors des variations de position du boisseau. 3) Vanne d'aiguillage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2. caractérisée en ce que la face de sortie de la vanne présente des moyens de fixation d'un tuyau aval au niveau de chacun desdits orifices de sortie, e-t en ce que la surface de glissement du boisseau contre la paroi interne de la face de sortie du corps de vanne est réalisée de façon à assurer une étanchéité au produit transporté. A) Vanne d'aiguillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le boisseau est un élément coulissant de forme sensiblement parallélépipédique, en ce que le conduit traversant réalisé dans le boisseau présente un axe rectiligne, et en ce que la surface de glissement du boisseau contre la paroi interne de la face de sortie du corps de vanne est une surface plane. 5) Vanne d'aiguillage selon l'une quelconque des revendications 3 et A, caractérisée en ce que les couches de contact du boisseau et de la paroi interne du corps de ne. et situés de part et d'autre de labile surface de plissement. sont réalisés dans des matériaux présentant un bon coefficient de glissement l'un sur l'autre. 6) Vanne d'aiguillaee selon la reeendication D, caractérisée en ce qu'au moins une desdites couches de contact est associée à un matériau élastique présentant un coefficient d'élasticité au moins de l'ordre de grandeur de celui du caoutchouc. 7) \'anne d'aiguillage selon la revendication 6. caractérisée en ce que ledit matériau élastique est disposé selon une couche supplémentaire accolée derrière ladite couche de contact associée. 8) Vanne d'aiguillage à trois moins selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, du type dans lequel le boisseau est donc susceptible de prendre trois positions, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de commande de déplacement dudit boisseau entre lesdites positions, ledit moyen de commande de déplacement étant constitué par un jeu de deux vérins à double effet montés nez à nez, un desdits vérins étant fixé au corps de vanne et l'autre vérin étant rendu solidaire dudit boisseau. 9) Réseau arborescent de distribution d'aliment caractérisé en ce qu'il comprend au moins une vanne d'aiguillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10) Réseau arborescent de distribution d'aliment selon la revendication 9. caractérisé en ce que ledit réseau comporte une succession de vannes à trois voies dont chacun des orifices de sorties latéraux est affecté à une cage d'élevage spécifique, et dont l'orifice de sortie médian dirige vers la vanne suivante. 11) Procédé de gestion d'un réseau selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ledit aliment est transporté dans le réseau à l'aide d'un fluide porteur, et en ce que pour chaque dose d'aliment envoyé vers une cage donnée, on établit la circulation du fluide porteur pendant un laps de temps suivant la délivrance de l'aliment, de façon à assurer un "rinçage'' du chemin parcouru. 12) Procédé de gestion selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit laps de temps de rinçage est paramétrable, et dépend d'au moins une caractéristique dimensionnelle du réseau appartenant au groupe comprenant la géométrie du réseau, la longueur de chemin parcouru et le nombre de ' vannes traversées. 13) Application d'une vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et d'un réseau selon l'une quelconque des revendications 9 et 10 à la distribution d'aliments en granulé destinés à une pluralité de parcs d'élevage d'une ferme aquatique.