Brevet FR2730177A1 — publié le 19960809

DISPOSITIF D'ABATTAGE DE POUSSIERES EN ARQUES SUR VEHICULES DE TRAVAUX PUBLICS OU DE CHANTIERS.. La présente invention concerne un dispositif d'abattage de poussières embarqué sur les véhicules de travaux publics, tels que les tombereaux, tombereaux articulés, ou scrapers (pelleteuses). Plus particulièrement, les dispositifs selon l'invention sont destinés à équiper les engins utilisés dans les carrières de matériaux minéraux et dans les chantiers routiers ou de terrassement. Ils ont pour objet de créer un brouillard artificiel particulièrement fin à proximité immédiate des roues des véhicules et derrière celles-ci, ceci de façon à plaquer au sol les poussières soulevées par la rotation de ces roues.. Le problème du soulèvement des poussières dû au passage des engins est en effet un problème important, auquel aucune solution réellement satisfaisante n'a été apportée à ce jour. Ce problème est particulièrement aigu pour les chantiers de travaux publics à proximité desquels la visibilité des conducteurs de véhicules de tourisme peut être dangereusement réduite. II est crucial sur les sites de retraitement de déchets ou de produits nucléaires ou plus généralement de produits polluants, dans lesquels la présence de poussières en suspension constitue l'une des sources de pollution les plus difficiles à combattre. La solution actuellement utilisée consiste à faire passer régulièrement une citerne arroseuse tractée, laquelle déverse d'importantes quantités d'eau de façon à maintenir la piste de circulation constamment humide. A l'évidence, cette solution présente plusieurs inconvénients majeurs. En premier lieu elle mobilise un engin et un conducteur pendant toute la durée du chantier dès que les conditions climatiques sont des conditions estivales. En second lieu, cet arrosage abondant a pour conséquence de former une couche de boue sur la piste de circulation, laquelle couche de boue provoque une détérioration rapide de la piste, ce qui induit d'importants frais de maintenance. Enfin, cet arrosage abondant implique une consommation d'eau de plusieurs dizaines de mètres cube par jour, ce qui pose des problèmes d'approvisionnement sur de nombreux chantiers isolés.On citera pour mémoire les nuisances annexes, comme la diminution de la maniabilité des engins, I'accélération de la détérioration des trains roulants ou encore la pollution des nappes phréatiques par l'eau d'arrosage chargée de déchets. En conséquence, le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'abattage des poussières embarqué sur les véhicules qui supprime les inconvénients évoqués ci-dessus. Bien entendu, il ne saurait en aucun cas s'agir d'embarquer une citerne d'arrosage sur les engins: d'une part l'encombrement et le poids de la dite citerne grèverait considérablement la capacité et la charge utile des engins et d'autre part, la plupart des inconvénients listés ci-dessus perdureraient. Selon l'invention, on équipera les véhicules d'un dispositif émetteur de brouillard sous forme de très fines gouttelettes d'eau, brouillard qui sera émis à proximité immédiate des pneus. L'objectif principal de l'invention est en effet de plaquer les poussières au sol dès après que les dites poussières aient été soulevées de la piste sous l'effet du mouvement des pneus. Un objectif complémentaire est de lutter contre l'émission des poussières en utilisant une quantité d'eau aussi faible que possible, c'est à dire sans provoquer d'humidification sensible de la piste. Un autre objectif est de proposer un dispositif particulièrement compact et économique, susceptible d'être installé sur les véhicules de chantier ou de Travaux Publics existants sans nécessiter de modification significative des dits véhicules ni sans obérer leur capacité utile volumique ou pondérale. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'une pluralité de buses alimentées d'une part en eau ou en un autre liquide et d'autre part en air comprimé. Ces buses sont situées à proximité immédiate des pneus et diffusent des gouttelettes à l'intérieur d'un volume de forme approximativement conique dont la base est constituée par le sol. Ces buses fonctionnent sur le principe du fractionnement du liquide par une énergie ultrasonique et comportent une chambre de résonance. Le liquide absorbe cette énergie et se trouve atomisé en particules extrêmement fines. La géométrie de la buse et de la chambre de résonance est conçue de telle façon que l'on obtienne en sortie des particules de liquide d'une taille comparable à celle des poussières que l'on cherche à plaquer au sol.L'expérience montre en effet qu'une particule solide en suspension dans l'air est captée (notamment par effet diélectrique) par une molécule liquide de taille comparable à la sienne, L'ensemble descendant immédiatement au sol par gravité, alors que cette même particule solide n'est pratiquement pas affectée par les gouttes d'eau produites par un dispositif d'arrosage. Dans une variante, I'atomisation de l'eau pourra être obtenue en utilisant un simple surpresseur et en faisant découcher l'eau par un orifice de très petite taille, orifice dans l'axe duquel on aura placé une aiguille contre laquelle les gouttelettes viendront se briser. Bien que moins performante en termes de finesse d'atomisation, cette variante présente l'avantage de ne pas nécessiter l'implantation de systèmes de production et de distribution d'air comprimé sur le véhicule. Les expériences conduites de façon confidentielle par la demanderesse ont permis de montrer que la stratégie qui consiste à traiter le problème de façon curative (plaquage des poussières depuis les véhicules juste après leur soulèvement par l'action des roues ) en utilisant des particules d'eau atomisées par énergie ultrasonique permettait de réduire la consommation d'eau d'un facteur d'environ 1000 (MILLE) par rapport à la stratégie habituelle qui consiste à arroser préventivement la piste avant et entre le passage des engins. Ceci avec un degré de performance comparable, voire supérieur.On obtient en effet l'abattage d'une tonne de poussières par litre d'eau atomisé, si bien qu'une piste de carrière qui nécessite en plein été un arrosage à l'aide de 250 m3 d'eau par jour en plusieurs passages d'un véhicule spécifique peut être traité avec une efficacité au moins comparable en dotant les 5 véhicules effectuant des rotations de dispositifs selon l'invention atomisant chacun 50 litres d'eau durant la journée. On lutte donc contre l'émission de poussières en consommant seulement 250 litres d'eau en lieu et place des 250.000 litres qui auraient été nécessaires pour obtenir un résultat comparable avec un procédé classique. Ces résultats probants sont obtenus en équipant les véhicules de réservoirs d'eau de faible capacité (un volume de 100 litres est largement suffisant pour conférer une autonomie supérieure ou au moins égale à l'autonomie en carburant ) et d'un dispositif de production d'air comprimé. Le réservoir d'eau est muni d'une pompe ou d'un dispositif permettant de véhiculer l'eau sous pression à travers des canalisations vers au moins quatre buses situées à proximité immédiate des trains roulants de l'engin. Chacune de ces quatre buses est également alimentée par de l'air comprimé produit ou stocké sur le véhicule. L'énergie ultrasonique produite par l'air comprimé est absorbée par l'eau qui sort de la buse sous forme de particules atomisées. Le cône de diffusion du brouillard ainsi produit est fonction de la géométrie et de l'inclinaison de la buse; il est dimensionné de telle façon qu'il recouvre la totalité du volume dans lequel des poussières sont susceptibles d'être soulevées par l'action des roues du véhicule en mouvement. L'une des difficultés à résoudre provient du fait que les buses risquent d'être exposées aux projections de pierres et cailloux provoquées par la rotation des roues. On prévoira donc de protéger ces buses par une grille ou un grillage et on les placera en dehors du cône de projection préférentiel, c'est à dire en avant de la tangente verticale arrière de la circonférence de chaque pneumatique. Une autre difficulté provient du fait que l'ensemble {poussières + particules liquides} risque de constituer des amalgames boueux qui obstrueront rapidement les orifices de sortie des buses. Pour s'affranchir de ce risque, on placera chaque buse dans un carter et on munira les dits carters de dispositifs de chauffage, ceci conformément à ce qui est décrit et revendiqué dans la demande de brevet déposée en France par la Demanderesse sous le Numéro 93.03.574 en date du 29 Mars 1993. D'une façon avantageuse, les résistances électriques destinées à élever la température des carters seront alimentées par la batterie du véhicule équipé d'un dispositif selon la présente invention. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront de la description suivante de modes de réalisation d'un dispositif embarqué d'abattage de poussières, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés schématiquement dans les dessins ci-joints dans lesquels: - La Figure 1 est une vue en perspective de trois quart avant d'un véhicule de chantier équipé d'un dispositif selon l'invention. - La Figure 2 est une vue en perspective de trois quart arrière du même véhicule. - La Figure 3 est une vue de détail d'une buse d'atomisation du liquide avec injection d'air comprime. - La Figure 4 est une vue de détail d'une buse d'atomisation du liquide sans injection d'air comprime. La Figure 1 montre un véhicule, qui peut être un véhicule de travaux publics, de terrassement ou de chantier, sur lequel on a implanté au moins un réservoir de liquide (1), le dit réservoir de liquide (1) étant relié, par l'intermédiaire d'un surpresseur (11), par des canalisations (2) à au moins quatre buses (3) chacune des buses (3) étant équipée d'un système d'atomisation du liquide (4) en très fines particules et produisant un brouillard diffusé à l'intérieur d'un volume (5) de forme approximativement conique dont l'axe principal (X,X') est situé derrière et à proximité de chacune des roues (6) du véhicule. Dans un mode de réalisation préférentiel on implantera sur le véhicule un appareil (7) de production d'air comprimé et le système d'atomisation du liquide (4) équipant chacune des buses (3) comportera une chambre de résonance (8) dans laquelle déboucheront une canalisation d'amené d'air comprimé (9) et une canalisation d'amené de liquide (2) et de laquelle le liquide sortira par un orifice (10) après avoir absorbé une partie de l'énergie ultrasonique véhiculée par l'air comprimé. Cette disposition du détail des buses (3) est représentée en FIGURE 3. De façon avantageuse, L'appareil (7) de production d'air comprimé sera constitué par un compresseur entraîné par le moteur thermique du véhicule.De façon également avantageuse, on choisira de placer la prise de force de l'appareil (7) de production d'air comprimé sur i'arbre de transmission principal (14) du véhicule, ceci de façon à éviter de placer des composants sous le capot moteur (souvent encombré) et à bénéficier d'un débit d'air comprimé proportionnel à la vitesse de déplacement du véhicule. Dans un mode de réalisation avantageux, L'appareil (7) de production de l'air comprimé sera constitué par le moteur thermique du véhicule. On constate en effet que les véhicules de travaux publics ou de chantier sont équipés de moteurs de cylindrée importante qui brassent une grande quantité d'air, cet air se trouvant en surpression dans le système d'échappement. On pourra donc prélever l'air comprimé en un ou plusieurs points de la ligne d'échappement pour le conduire, à travers des canalisations (9), vers les chambres de résonance (8) des buses (3). Le prélèvement de l'air comprimé se fera soit au niveau de la soupape de décharge du turbocompresseur d'origine, soit au moyen d'une turbine complémentaire mise en rotation par les gaz d'échappement, soit encore par de simples tubulures additionnelles permettant la dérivation partielle des gaz brûlés vers chacune des buses (3).Dans ce dernier cas ce seront les gaz d'échappements eux-mêmes qui seront utilisés pour l'atomisation du liquide, ce qui aura pour conséquence de porter le brouillard diffusé par les buses à une température nettement supérieure à l'ambiance. On pourra en outre prévoir d'asservir la mise en fonctionnement et la mise en veille du dispositif en fonction de l'information selon laquelle le véhicule est ou non en mouvement, de même que l'on pourra réguler le débit de brouillard produit par les buses (3) en fonction de la vitesse de déplacement, cette information étant captée soit sur le tachymètre soit sur la carte de gestion de la boîte de vitesse automatique. Dans un mode de réalisation simplifié, on fera l'économie de la production d'air comprimé et des canalisations correspondantes. On se contentera d'équiper le réservoir de liquide (1) d'un surpresseur (11) portant le liquide à au moins 10 bars et on munira le système d'atomisation du liquide (4) dont est équipé chacune des buses (3) d'une aiguille (12) placée dans l'axe de l'orifice de sortie du liquide (13), lequel orifice sera d'un diamètre très faible, au plus égal à 1 mm. Bien que moins performant en terme de poids de poussières abattu par litre de liquide consommé, ce mode de réalisation pourra convenir à l'équipement de certains véhicules travaillant sur des pistes recouvertes d'une faible quantité de poussières. Cette disposition du détail de réalisation des buses (3) est représentée en Figure 4. Pour permettre la diffusion du brouillard produit par les buses (3) dans un volume (5) correspondant aussi précisément que possible à la zone dans laquelle des poussières sont susceptibles d'être soulevées consécutivement à l'actions des roues (6) sur la piste, on prévoira que l'inclinaison de chacune des buses (3) et par conséquent l'inclinaison de l'axe (X,X') soient susceptibles d'être modifiées. Le mode de modification des inclinaisons pourra être manuel, éventuellement piloté depuis la cabine du conducteur mais, de façon préférentielle, on prévoira d'équiper chacune des buses (3) d'un dispositif asservi permettant de modifier l'inclinaison des dites buses et par conséquent celle des axes (X,X') en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Là encore, I'information relative à la vitesse sera captée sur le tachymètre ou sur la carte de gestion de la boîte de vitesse. Pour éviter les risques de détérioration des composants du système par des projections de pierre, on placera les canalisations (2 et 9) le long et au dessus ou à l'intérieur des longerons du châssis et on protégera les buses (3) par des grillages (15). Pour supprimer les risques d'obstruction des buses, on choisira de placer chaque buse (3) dans un carter (16) et de munir le dit carter d'un dispositif de chauffage évitant le dépôt des boues et poussières à proximité des buses (3), le dit dispositif de chauffage étant constitué par une résistance électrique (17) alimentée par la batterie du véhicule. De façon avantageuse, le carter (16) sera de forme parallélépipédique rectangle et comprendra 5 faces pleines, éventuellement recouvertes d'un isolant thermique et une sixième face inférieure ajourée fermée par un grillage (15); cette disposition permet que le grillage (15) soit chauffé par la résistance (17) ce qui évite les risques d'obstruction du dit grillage (15). De façon également avantageuse, chaque ensemble constitué par une buse (3), un carter (16), une résistance (17) et un grillage (15) sera fixé sur le châssis du véhicule au moyen d'une liaison souple, ce qui permettra d'ajuster la fréquence des vibrations auxquelles est soumis cet ensemble et de faciliter le décollement des boues. REVENDICATIONS. 1) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule de travaux publics, de terrassement ou de chantier, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un réservoir de liquide (1) implanté sur le véhicule, le dit réservoir de liquide étant relié, par l'intermédiaire d'un surpresseur (11), par des canalisations (2) à au moins quatre buses (3), chacune des buses (3) étant équipée d'un système d'atomisation du liquide (4) en très fines particules et produisant un brouillard à l'intérieur d'un volume (5) de forme approximativement conique dont l'axe principal (X,X') est situé derrière et à proximité de chacune des roues (6) du véhicule. 2) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil (7) de production d'air comprimé implanté sur le véhicule et en ce que le système d'atomisation du liquide (4) dont est équipé chacune des buses (3) comporte une chambre de résonance (8) dans laquelle débouchent une canalisation d'amené d'air comprimé (9) et une canalisation d'amené de liquide (2) et de laquelle le liquide sort par un orifice (10) après avoir absorbé une partie de l'énergie ultrasonique véhiculée par l'air comprimé. 3) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir de liquide (1) est équipé d'un surpresseur (11) portant le liquide à au moins 10 bars et en ce que le système d'atomisation du liquide (4) dont est équipé chacune des buses (3) comporte une aiguille (12) placée dans l'axe d'un orifice de sortie du liquide (13). 4) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'appareil (7) de production d'air comprimé est un compresseur entraîné par le moteur thermique du véhicule. 5) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'appareil (7) de production de l'air comprimé est constitué par le moteur thermique du véhicule, le prélèvement de l'air comprimé se faisant soit au niveau de la soupape de décharge du turbocompresseur d'origine, soit au moyen d'une turbine complémentaire mise en rotation par les gaz d'échappement, soit encore par de simples tubulures additionnelles permettant la dérivation partielle des gaz brûlés vers chacune des buses (3).. 6) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendications 1 caractérisé en ce que l'inclinaison de chacune des buses (3) et par conséquent l'inclinaison des axes (X,X') est susceptible d'être modifiée. 7) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendications 1 et 6, caractérisé en ce que chacune des buses (3) est équipée d'un dispositif asservi permettant de modifier l'inclinaison des dites buses et par conséquent celle des axes (X,X') en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. 8) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque buse (3) est placée dans un carter (16) et en ce que le dit carter est muni d'un dispositif de chauffage évitant le dépôt des boues et poussières à proximité des buses (3), le dit dispositif de chauffage étant constitué par une résistance électrique (17) alimentée par la batterie du véhicule. 9) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendications 1 et 8, caractérisé en ce que les buses (3) sont protégées des projections de pierres par des grillages (15) et en ce que les dits grillages (15) constituent la face inférieure des carters (16) et bénéficient du chauffage produit par la résistance électrique (17) 10) Dispositif d'abattage de poussières embarqué sur un véhicule selon revendication 1 caractérisé en ce que la mise en fonctionnement et la mise en veille du dispositif de même que le débit de brouillard produit par les buses (3) sont asservis en fonction de l'information selon laquelle le véhicule est ou non en mouvement, et en fonction de la vitesse de déplacement, cette information étant captée soit sur le tachymètre soit sur la carte de gestion de la boîte de vitesse automatique.