Brevet FR2750345A1 — publié le 19980102

SYSTEME POUR ASPIRER DES BOUES AU FOND D'UN BASSIN DE DECANTATION La présente invention concerne un système pour aspirer des boues au fond d'un bassin de décantation. On connaît de nombreux systèmes du type précité. On connaît par exemple, d'après le FR-A-2 501 055, un système comportant un chariot mobile dans une direction longitudinale du bassin et supportant une tubulure transversale d'aspiration de boues adaptée à être reliée à des moyens d'aspiration de boues situés à l'extérieur dudit bassin, des moyens formant rail longitudinal de guidage fixés au fond du bassin, et des moyens d'entraînement solidaires du chariot et adaptés à venir en prise avec le rail de guidage pour faire avancer ledit chariot d'une extrémité à l'autre du bassin alternativement dans un sens et dans 11 autre, le long dudit rail de guidage. Les moyens d'entraînement décrits comprennent un ensemble de vérins et de mâchoires qui permettent de faire avancer le chariot pas à pas le long du rail de guidage. Un tel système nécessite en permanence la présence d'un compresseur d'air, et, dans la pratique, de deux compresseurs, pour pouvoir assurer un fonctionnement continu. Ce système est donc relativement onéreux en coût d'investissement et en frais d'exploitation. En outre, ce système est relativement fiable, mais nécessite des coûts d'entretien relativement importants. Enfin, ce système ne permet pas de localiser le chariot au fond d'un bassin en cas d'arrêt dudit chariot, ce qui entraîne des pertes de temps pour localiser ce chariot avant d'intervenir en cas de panne de celui-ci. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des systèmes connus, et de proposer un système du type précité, extrêmement fiable, d'exploitation très économique, capable de permettre de localiser, à tout moment, le chariot au fond du bassin. Suivant la présente invention, le système du type précité est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une rangée longitudinale de doigts identiques sensiblement cylindriques, fixes par rapport au fond du bassin, disposés parallèlement à une même direction selon un pas prédéterminé, et en ce que le chariot comporte au moins un pignon moteur présentant une denture du type à chaîne formée de dents adaptées à engrener avec lesdits doigts, la longueur radiale des dents étant prédéterminée de façon telle que l'extrémité libre de chaque dent pénètre entre deux doigts adjacents au moins jusqu'au point où l'écart entre lesdits doigts est le plus faible. On considérait jusqu'ici, dans ce domaine technique, qu'un entraînement à crémaillère et pignon était inutilisable pour l'entraînement du chariot d'un système d'aspiration de boues, étant donné les risques liés à la présence permanente des boues et des débris de toutes natures entraînés par celles-ci, cailloux, fils métalliques, matériaux divers, etc... susceptibles de gêner ou même d'empêcher le bon fonctionnement du mécanisme à pignon et crémaillère. Or, la demanderesse a découvert que ces inconvénients pouvaient être évités en utilisant pour le pignon d'entraînement une denture du type denture à chaîne, formée de dents relativement longues adaptées à engrener avec des doigts du type précité, disposés à la manière des galets d'une chaîne tendue. En effet, une dent d'un pignon pénétrant entre deux doigts adjacents d'un côté de ces doigts, chasse de l'autre côté les matériaux et débris situés entre ces deux doigts, ce qui assure le nettoyage de la chaîne. Selon une version intéressante de l'invention, les doigts sont disposés verticalement en saillie par rapport à la surface supérieure du rail de guidage, et le chariot comporte au moins trois pignons engrenant avec les doigts, deux pignons étant disposés d'un même côté des doigts et un pignon étant disposé de l'autre côté des doigts sensiblement à mi-distance des deux autres pignons. De tels moyens d'entraînement permettent d'exercer une force d'entraînement du chariot importante pour vaincre ou briser des obstacles éventuels, de nettoyer les espaces compris entre les doigts, et d'assurer un bon alignement du chariot par rapport à la rangée de doigts. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, chaque pignon est entraîné par un motoréducteur à sortie alternative contrôlée électroniquement, alimenté en courant continu à basse tension, les trois motoréducteurs étant alimentés en parallèle. On utilise ainsi une source d'énergie fiable et économique, permettant un contrôle précis et efficace du fonctionnement du chariot. Selon un mode de réalisation préféré, chaque motoréducteur est équipé d'un dispositif compteur de tours. On peut ainsi, à tout moment, connaître de façon précise la position du chariot le long du rail de guidage. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation du système selon la présente invention; - la figure 2 est un schéma illustrant la configuration du chariot de la figure 1 au milieu et à chacune des extrémités de sa trajectoire; - la figure 3 est une vue partielle en élévation, avec arrachement, du chariot de la figure 1; - la figure 4 est une vue de dessous du chariot de la figure 3; - la figure 5 est une vue partielle agrandie d'un détail de la figure 4; - la figure 6 est une vue frontale agrandie prise depuis la gauche de la figure 3; - la figure 7 est une vue avec arrachement selon VII-VII à la figure 3; - la figure 8 est une vue partielle agrandie d'un détail de la figure 7; - la figure 9 est une vue agrandie d'un détail de la figure 6. Dans le mode de réalisation schématisé à la figure 1, le système 1 pour aspirer des boues au fond d'un bassin de décantation, comporte un -chariot 2 mobile dans une direction longitudinale du bassin indiquée par la flèche 3 et supportant une tubulure transversale 4 d'aspiration des boues adaptée à être reliée par un tuyau flexible 6 à des moyens 5 d'aspiration des boues situés à l'extérieur du bassin. Le système 1 comporte également un rail longitudinal 7 de guidage fixé au fond 8 du bassin par des moyens de fixation quelconques schématisés en 9, par exemple des pieds fixés par des vis au fond 8 du bassin. Le système 1 comporte également des moyens d'entraînement solidaires du chariot 2 et adaptés à venir en prise avec le rail de guidage 7 pour faire avancer le chariot 2 d'une extrémité 10 à l'autre extrémité 11 du bassin, alternativement dans un sens et dans l'autre, le long du rail de guidage 7 (voir figure 2). Suivant l'invention, le système 1 comporte au moins une rangée longitudinale 12 de doigts 13 identiques sensiblement cylindriques, fixes par rapport au fond 8 du bassin, disposés parallèlement à une même direction selon un pas prédéterminé, comme schématisé à la figure 5. Comme schématisé à la figure 5, le chariot 2 comporte au moins un pignon moteur 14 présentant une denture de type à chaîne formée de dents 15 adaptées à engrener avec les doigts 13. La longueur radiale des dents est prédéterminée de façon telle que l'extrémité libre 16 de chaque dent 15 pénètre entre deux doigts 13 adjacents au moins jusqu'au point où l'écart entre lesdits doigts 13 est le plus faible. Dans l'exemple représenté qui correspond à la situation normale d'un pignon coopérant avec une chaîne, chaque dent 15 a une longueur radiale sensiblement égale au diamètre des doigts 13. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 9, les doigts 13 sont disposés verticalement en saillie par rapport à la surface supérieure 17 du rail de guidage 7. Le chariot 2 comporte trois pignons 14 engrenant avec les doigts 13. Deux pignons 14 sont disposés d'un même côté de la rangée 12 des doigts 13, et le troisième pignon est disposé de l'autre côté de la rangée 12, sensiblement à mi-distance des deux autres pignons. Dans cet exemple, chaque pignon 14 est entraîné par un motoréducteur 18 à sortie alternative contrôlée électroniquement, alimenté en courant continu à basse tension, par exemple 12 volts. Les motoréducteurs 18 sont par exemple des motoréducteurs du commerce utilisés pour actionner des essuie-glaces de véhicules tels que des engins de travaux publics. Ce sont par exemple des motoréducteurs du type 4BE fabriqués par la société VALEO, qui sont capables de fournir un couple à cinq tours / mn de 6Nm, comportant un seul étage de réduction constitué par une vis sans fin et une roue. Un tel motoréducteur, alimenté en 12 volts, consomme à vide un courant de 1,2A et peut supporter un courant maximum constant de 7A. On sait qu'un tel motoréducteur est extrêmement fiable, et est calculé par exemple pour une durée de fonctionnement garantie d'au moins quinze mille heures. Etant fabriqué en séries importantes, un tel motoréducteur par ailleurs est peu onéreux. Le stator du moteur électrique d'un tel motoréducteur est formé de ferrites et produit un champ magnétique permanent. Le rotor comporte des bobines dans lesquelles circule le courant qui est amené par le collecteur et qui génère un champ magnétique transformant l'énergie électrique en énergie mécanique. Le sens de rotation du moteur est déterminé par la polarité du branchement de l'alimentation électrique, et l'inversion de ce branchement provoque une inversion du sens de rotation. Un tel moteur est capable de rester alimenté tout en étant bloqué, ce qui facilite la commande du chariot (voir ci-dessous). De ce fait, il est possible d'alimenter trois motoréducteurs en parallèle sans aucune précaution, les trois moteurs se synchronisant automatiquement l'un par rapport aux deux autres. Chaque motoréducteur est équipé d'un dispositif compteur de tours : on peut ainsi compter les tours dans une armoire de contrôle 46 pour connaître à tout moment et de façon précise la position du chariot 2 au fond du bassin. L'armoire de contrôle 46 comporte également tous les moyens électroniques classiques pour contrôler électroniquement l'alimentation des motoréducteurs 18 et inverser le sens d'alimentation et le sens de rotation de ceux-ci en fin de course. Dans le mode de réalisation représenté, le chariot 2 comprend un corps central 19 portant les trois pignons moteurs 14. Le corps central 19 est monté de manière coulissante sur deux glissières longitudinales 20 portées à chacune de leurs extrémités longitudinales 21, 22 par un organe support 23 monté sur des roues 24. Comme représenté en particulier aux figures 3, 4, 6 et 9, chaque organe support 23 comporte deux roues 24 adaptées à rouler sur la surface supérieure 17 du rail de guidage 7 de part et d'autre de la rangée 12 de doigts 13. Chaque organe support 23 comporte des moyens pour prendre appui transversalement sur l'une ou l'autre des faces latérales 25, 26 du rail de guidage 7. On voit notamment aux figures 6 et 9 que le rail de guidage 7 est dans l'exemple représenté constitué par un tube 27 de section carrée, surmonté d'un plat 28 portant les doigts 13. Chaque organe support 23 s'étend de part et d'autre du tube carré 27 sensiblement jusqu'à la partie inférieure dudit tube. Chaque organe support 23 a son extrémité opposée au corps central 19 de forme effilée en vue en plan (figure 3) et en vue de profil, (figure 4). La face extrême 29 de chaque organe support 23 comporte une ouverture 30 que traverse le rail 7. Les bords latéraux 31 et 32 de l'ouverture 30 peuvent prendre appui sur la face latérale correspondante 25, 26 du tube 27 pour aligner en cas de besoin le chariot 2 dans la direction longitudinale 3. Ce corps central 19 présente également une ouverture 50 pour le passage du rail 7 (voir figure 7). Les glissières 20 passent dans le corps central 19 de part et d'autre de l'ouverture 50 au niveau de celle-ci. Un ressort de compression 33 est monté autour de chaque glissière 20 entre le corps central 19 et chacun des organes supports 23. Le but des ressorts 33 est surtout d'éviter un choc du corps central 19 sur un organe support 23 et de rendre progressif l'effort d'entraînement produit par les motoréducteurs 18 en fin de course du chariot 2 ou devant un obstacle. La tubulure transversale 4 d'aspiration des boues est portée par le corps central 19. De façon classique, la tubulure 4 comporte de part et d'autre du corps central 19 deux coudes de sens opposés permettant d'amener les bras 4a et 4b de cette tubulure le plus près possible du fond 8 du bassin. Chaque bras 4a, 4b comporte à son extrémité libre une roue 34 ou un jeu de roues pour rouler sur le fond 8 du bassin. Chaque bras comporte de façon classique des trous 35 d'aspiration des boues. Un déflecteur 36 peut être soudé sur le bras 4a, 4b entre deux trous 35 adjacents. Dans l'exemple représenté, la tubulure transversale 4 est montée de manière pivotante sur le corps central 19. La tubulure 4 est montée sur un support creux 37 en forme de bol renversé comportant, le long de son bord extérieur, une bride 38 prenant appui sur la surface supérieure 39 du corps central 19. Le support creux 37 communique avec la tubulure 4 par un trou 37a. Comme représenté aux figures 7 et 8, la bride 38 est pressée contre un joint annulaire 40 en matériau antifriction, par exemple en Téflon (marque déposée) par des entretoises 41 pressées contre la surface 39 par des ressorts 42 qui sont, chacun, mis en compression par une vis 43. On peut ainsi régler à volonté la résistance opposée par ce montage à un pivotement de la tubulure d'aspiration 4 par rapport au corps central 19 dans le cas où l'un des bras 4a, 4b rencontrerait un obstacle. D'autres modes de montage connus sont également utilisables. Pour éviter l'accumulation de boues de part et d'autre du rail de guidage 7, deux tubes d'aspiration 44, 45 communiquant avec l'intérieur du support creux 37, s'étendent sensiblement verticalement vers le fond 8 du bassin et débouchent au niveau du rail de guidage 7 de part et d'autre de celui-ci (voir figure 7). Le chariot selon l'invention est relié à l'armoire de contrôle 46 contenant un automate de commande du mouvement du chariot, par un câble souple 47 comportant quatre conducteurs, deux conducteurs pour le courant d'alimentation des moteurs des motoréducteurs 18, et deux conducteurs pour ramener à l'armoire électrique 46 un signal à chaque tour des moteurs. Le câble souple 47 à quatre conducteurs est ainsi peu encombrant. Il est logé de préférence à l'intérieur du tuyau flexible 6 d'aspiration des boues. De façon classique, il est prévu un palonnier, schématisé en 48, pour saisir les bras 4a, 4b de la tubulure d'aspiration et ramener l'ensemble du chariot 2 à la surface pour examen ou entretien. Le fonctionnement du système selon l'invention est le suivant. Lorsque le chariot 2 est dans sa position normale à cheval sur le rail de guidage 7, les pignons 14 engrenés avec les doigts 13 correspondants de la rangée 12, il suffit d'envoyer du courant à basse tension dans le câble 47 pour faire tourner les pignons 14 dans un certain sens et déplacer le chariot dans le sens correspondant, par exemple vers la gauche aux figures 1, 2, 3 et 4. Lorsque l'organe support 23 à 11 extrémité gauche du chariot arrive en butée sur l'extrémité 10 du bassin, cet organe support est bloqué, tandis que le corps central 19 continue d'avancer vers l'extrémité 10, en comprimant les ressorts 33. Lorsque le corps central 19 arrive en butée contre l'organe support 23, les motoréducteurs 14 sont bloqués. L'intensité du courant qui circule dans les trois moteurs augmente jusqu'à un seuil maximal contrôlé par l'armoire 46. Lorsque ce seuil maximal d'intensité est atteint, l'armoire 46 commande l'inversion du sens du courant pour faire tourner les pignons 14 dans le sens opposé au précédent. Le chariot 2 repart donc dans le sens opposé, vers la droite aux figures 1, 2, 3, 4. La position du corps central 19 sur les glissières 20 importe peu. Le corps central 19 peut rester contre l'organe support 23 avec lequel il est en contact, ce qui correspond au maximum de stabilité dans le sens longitudinal. Si le chariot 2 rencontre un obstacle de résistance suffisante pour bloquer l'organe support 23 correspondant, puis le corps central 19, l'intensité augmente jusqu'au seuil maximum précité détecté par l'armoire 46 qui commande une inversion du sens de déplacement du chariot et repère, à partir du nombre de tours des moteurs, l'emplacement exact de l'obstacle pour permettre une intervention sur ledit obstacle. En général, la forme effilée de l'extrémité des organes supports 23 suffit à écarter une bonne partie des obstacles susceptibles de gêner l'avancement du chariot 2. Si l'un des bras 4a, 4b de la tubulure d'aspiration 4 rencontre un obstacle, la tubulure 4 va pivoter par rapport au corps central 19 de façon à éviter l'obstacle. Ce pivotement de la tubulure 4 peut être facilement détecté dans l'armoire 46 pour identifier une alarme. Lorsque le chariot arrive à l'extrémité correspondante 10, 11 du bassin, le bras 4a, 4b qui n'a pas rencontré l'obstacle et qui se trouve donc en avant du chariot vient en premier en butée contre ladite extrémité 10, 11, ce qui provoque un pivotement en sens contraire de la tubulure 4 qui reprend sensiblement sa position transversale initiale. On a ainsi décrit un système pour aspirer des boues particulièrement simple, fiable et d'exploitation très économique. A titre d'exemple, la demanderesse a réalisé un prototype comportant un rail qui est un tube carré de 40 mm de côté portant des doigts de diamètre 5 mm, disposés selon un pas de 8 mm. Les doigts ont une hauteur de 15 mm environ, et les pignons ont une hauteur d'environ 14 mm pour engrener avec la plus grande partie de la longueur des doigts 13. Les glissières 20 peuvent avoir une longueur relativement importante, par exemple de l'ordre de 80 ou 100 cm, pour donner au chariot 2 une excellente stabilité dans le sens longitudinal. La stabilité du chariot 2 dans le sens transversal est assurée par les roulettes 34 en extrémité des bras 4a, 4b de la tubulure d'aspiration 4. Malgré le préjugé ancien existant contre l'utilisation possible d'une crémaillère pour commander l'avancement du chariot, du fait du risque d'obturation par des boues, graviers, débris divers, de l'espace compris entre deux dents adjacentes de la crémaillère, la présente invention décrit un chariot utilisant une crémaillère particulière, sur laquelle engrène au moins un pignon particulier adapté à ladite crémaillère, de façon à écarter ou briser lesdits débris dans toute la mesure du possible. En outre, la détection d'un blocage du chariot dans l'armoire électrique par surveillance d'un seuil maximum d'intensité pouvant être facilement supporté par les motoréducteurs entraînant les pignons, permet un fonctionnement extrêmement fiable et souple du système selon l'invention, sans risque de casse en cas de présence d'un obstacle résistant à la force développée par les pignons. Aucune précaution particulière n'est nécessaire pour l'alimentation des motoréducteurs qui se synchronisent automatiquement entre eux. Ceci permet au système de fonctionner normalement même si certains doigts sont cassés. Bien entendu, la présente invention n1 est pas limitée au mode de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à celui-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. On peut ainsi prévoir de disposer les doigts 13 selon une direction différente de celle décrite, par exemple des doigts disposés horizontalement, ou des doigts disposés verticalement sous le rail de guidage. On peut également prévoir plusieurs rangées de doigts. On peut également modifier les moyens de guidage des différentes parties du chariot par rapport au rail de guidage. Enfin, l'énergie électrique pour alimenter les motoréducteurs pourrait être remplacée par une autre source d'énergie, à condition de prévoir des moyens pour détecter une résistance s'opposant à l'avancement du chariot et pour commander, dans un tel cas, une inversion du sens de marche de ce chariot pour éviter tout risque de casser ou simplement déformer un élément constituant la chaîne cinématique d'entraînement du chariot. Il faut donc au moins un pignon moteur 14 entraîné par un moyen moteur à deux sens de rotation, des moyens étant prévus pour détecter une résistance à l'avancement du chariot dépassant un seuil prédéterminé et pour inverser dans ce cas le sens de rotation dudit moyen moteur. Il faut au moins une glissière 20, et au moins un ressort 33 monté entre le corps central 19 et chaque organe support 23. Le mode de réalisation décrit ci-dessus est tout à fait adapté à une réalisation modulaire : il est possible de monter plusieurs corps centraux 19 identiques ou non sur un même jeu de glissières de grande longueur, pour entraîner une tubulure de grande longueur adaptée à un bassin de décantation de très grande largeur. Le système décrit ci-dessus est transposable immédiatement à un bassin de décantation circulaire et non rectangulaire. Il suffit de remplacer les mots "direction longitudinale" par les mots "direction tangentielle". REVENDICATIONS 1. Système (1) pour aspirer des boues au fond (8) d'un bassin de décantation, ce système (1) comportant un chariot (2) mobile dans une direction longitudinale (3) du bassin et supportant une tubulure transversale (4) d'aspiration de boues adaptée à être reliée à des moyens (5) d'aspiration de boues situés à l'extérieur dudit bassin, des moyens (7) formant rail longitudinal de guidage fixés au fond (8) du bassin, et des moyens d'entraînement solidaires du chariot (2) et adaptés à venir en prise avec le rail de guidage (7) pour faire avancer ledit chariot (2) d'une extrémité (10) à l'autre (11) du bassin alternativement dans un sens et dans l'autre, le long dudit rail de guidage (7),caractérisé en ce qu'il comporte au moins une rangée longitudinale (12) de doigts (13) identiques sensiblement cylindriques, fixes par rapport au fond (8) du bassin, disposés parallèlement à une même direction selon un pas prédéterminé, et en ce que le chariot (2) comporte au moins un pignon moteur (14) présentant une denture du type à chaîne formée de dents (15) adaptées à engrener avec lesdits doigts (13), la longueur radiale des dents (15) étant prédéterminée de façon telle que l'extrémité libre (16) de chaque dent (15) pénètre entre deux doigts (13) adjacents au moins jusqu'au point où l'écart entre lesdits doigts (13) est le plus faible. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dent (15) a une longueur radiale sensiblement égale au diamètre des doigts (13). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les doigts (13) sont disposés verticalement en saillie par rapport à la surface supérieure (17) du rail de guidage (7), et en ce que le chariot (2) comporte au moins trois pignons (14) engrenant avec les doigts (13), deux pignons (14) étant disposés d'un même côté des doigts (13) et un pignon (14) étant disposé de l'autre côté des doigts (13) sensiblement à mi-distance des deux autres pignons (14). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque pignon (14) est entraîné par un moyen moteur (18) à deux sens de rotation, et en ce que des moyens (46) sont prévus pour détecter une résistance à l'avancement du chariot (2) dépassant un seuil prédéterminé et pour inverser dans ce cas le sens de rotation dudit moyen moteur (18). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque moyen moteur (18) est un motoréducteur (18) à sortie alternative contrôlée électroniquement alimenté en courant continu à basse tension, les trois motoréducteurs étant alimentés en parallèle depuis une armoire électrique (46), chaque motoréducteur (18) étant équipé d'un dispositif compteur de tours. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le chariot (2) comprend un corps central (19) portant le (ou les) pignon(s) moteur(s) (14), et en ce que ledit corps central (19) est monté de manière coulissante sur au moins une glissière longitudinale (20) portée à chacune de ses extrémités longitudinales (21, 22) par un organe support (23) monté sur des roues (24). 7. Système selon la revendication 6 et la revendication 3, caractérisé en ce que chaque organe support (23) comporte deux roues (24) adaptées à rouler sur le rail de guidage (7) de part et d'autre de la rangée (12) de doigts (13). 8. Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque organe support (23) comporte des moyens (31, 32) pour prendre appui transversalement sur l'une ou l'autre des faces latérales (25, 26) du rail de guidage (7). 9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque organe support (23) a son extrémité opposée au corps central (19) de forme effilée en vue en plan et en vue de profil. 10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que au moins un ressort de compression (33) est monté entre le corps central (19) et chacun des organes supports (23). 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tubulure transversale (4) d'aspiration est montée de manière pivotante sur le chariot (2)