Brevet FR2798039A1 — publié le 20010309

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION D'UN PRODUIT PATEUX, OU SEMI-LIQUIDE OU LIQUIDE ET INSTALLATION LE COMPORTANT. La présente invention est relative à un dispositif de distribution produit se présentant sous un état pâteux ou semi-liquide ou bien liquide, comme une soupe pour le nourrissage d'un cheptel porcin et une installation de distribution de ce produit, équipée d'un ou plusieurs dispositifs selon l'invention. Les soupes de nourrissage, constituées par un mélange d'eau, de farine de mais de mélasse et autres, sont utilisées principalement pour le nourrissage des porcs en vue notamment de leur engraissement. Habituellement les porcs sont disposés par groupe dans des enclos appropriés aménagés dans un local d'élevage de part et d'autre d'une ou plusieurs allées de circulation. Typiquement chaque enclos est équipé d'une auge de forme allongée installée à même le sol ou sur des supports appropriés. Cette auge est alimentée périodiquement en soupe par un réseau de distribution, aérien, comprenant plusieurs circuits de distribution, agencés en boucle, constitués par des conduites horizontales aboutées les unes aux autres. À ce circuit sont raccordées plusieurs conduites de descendante prévues chacune pour l'alimentation d'une ou plusieurs auges. L'installation de préparation de la soupe est équipée d'un groupe motopropulseur dont la fonction est de propulser la soupe dans le réseau de distribution en vue d'une distribution dosée dans chaque auge. Entre chaque conduite de descente et le circuit en boucle est installée une vanne comportant un pilote électrique ou électropneumatique commandé par une unité de contrôle et de commande installée à distance dans un local approprié. L'ajutage d'introduction de la vanne est aligné avec un perçage pratiqué dans la conduite correspondante du circuit de distribution. La fixation de la vanne sur cette conduite est opérée par deux brides demi-collier, l'une de ses dernières étant fixée ou faisant partie du corps de vanne. Un jeu de boulons assure la fixation des brides l'une à l'autre et contre la conduite. La vanne dans d'autres installations est raccordée par un raccord en Té au circuit de distribution. L'auge est positionnée par rapport à la conduite descendante en sorte que sa zone centrale soit installée sous cette conduite. Habituellement la conduite de descente dans sa zone inférieure se divise en deux ramifications et forme un Y inversé. L'une de ces ramifications alimente la partie gauche de l'auge tandis que l'autre dirige la soupe vers la partie droite. De telles installations se sont généralisées et sont utilisées depuis des années dans les locaux d'engraissement, dans les locaux d'élevage de truies gestantes, dans les locaux dits de maternité et dans les locaux d'élevage des nourrains. Il est apparu à l'usage que de telles installations posent un certain nombre de problèmes. En effet, l'exigence d'un engraissement uniforme de l'ensemble du cheptel suppose un dosage précis de la quantité de matières à distribuer dans les auges. S'il est relativement aisé de contrôler la dose au départ de l'installation de fabrication, il est plus difficile de contrôler la quantité déversée dans chaque auge compte tenu des pertes de charges. Pour cette raison, il est habituel de calibrer les orifices de passage du produit vers les vannes, le diamètre de ces orifices dépendant du taux de compressibilité du produit, ce dernier contenant des bulles d'air emprisonnées dans les particules de farine et des autres produits secs entrant dans la composition de la soupe. Dans une moindre mesure, la valeur du diamètre de ce perçage calibré dépend du taux de dilatation des circuits de distribution et éventuellement de la valeur de la perte de charge en amont. Quelque soit la valeur du diamètre adoptée pour l'orifice calibré cette dernière est relativement faible en regard du débit du produit. Pour cette raison, le jet de produit en sortie du perçage calibré est relativement puissant et vient frapper avec force le siège ainsi que l'obturateur de la vanne. Cet inconvénient conduit à plus ou moins brève échéance à la détérioration partielle ou totale de ces deux éléments. Par ailleurs on a observé aussi une usure prononcée de la bordure du perçage avec comme conséquence une augmentation de la section de passage et une perte de précision de la dose distribuée dans l'auge. Un autre inconvénient des installations antérieures réside dans une trop faible vitesse d'écoulement du produit dans les différentes conduites et notamment dans les conduites de descente. Cette faible vitesse a pour conséquence de favoriser le dépôt du produit dans ces dernières et notamment dans la conduite de descente. Ces dépôts peuvent constituer à terme des milieux de cultures, propices aux développements microbiens bien souvent à l'origine des maladies porcines... Pour chasser les dépôts dans les circuits de distribution, une solution de lavage est pulsée dans les conduites de ce dernier. Dans certain cas est introduit dans les conduites un bouchon de nettoyage propulsé dans ces dernières par la solution de nettoyage. S'il est relativement aisé de nettoyer les circuits de distribution, il n'en va de même pour les conduites de descente. Le nettoyage de ces dernières suppose qu'elles puissent être facilement déposées ce qui est rarement le cas. Pour cette raison, les conduites de descente sont très rarement nettoyées et constituent des milieux d'accumulation du produit et de prolifération microbienne. Par ailleurs, les dépôts qui s'y forment réduisent la section de passage et la vitesse d'écoulement. Une faible vitesse d'écoulement du produit a aussi des conséquences préjudiciables sur l'uniformité de l'engraissement des porcs. En effet, elle ne permet pas un étalement rapide et uniforme du produit dans l'auge si bien que les porcs les plus vigoureux sont ceux qui se tiennent au point de chute du produit, les autres porcs se tenant aux extrémités. En outre cette faible vitesse favorise grandement la sédimentation de la farine et autres produits nourrissants, cette sédimentation s'opérant principalement dans la partie centrale de l'auge de sorte que les porcs les plus faibles, écartés par les plus vigoureux vers les extrémités de l'auge, n'ont qu'une alimentation peu équilibrée et moins riche en nutriments. Par ailleurs la forme terminale en Y de la conduite de descente favorise encore le dépôt de produit dans cette dernière. La variation de section en résultant est à l'origine d'une variation de débit d'une conduite de descente à l'autre de sorte que la soupe n'est pas distribuée uniformément dans les auges. Un autre inconvénient d'une faible vitesse résulte de la faible pression du produit en sortie des branches du Y. De par cette faible pression les porcs peuvent avec leurs groins peuvent venir obstruer les branches du Y. Il a été observé également que la fermeture de la vanne s'accompagne d'un effet de coup de bélier générateur d'une onde de choc qui se propage dans l'ensemble du réseau et conduit à brève échéance à la détérioration des raccords entre les différentes conduites. L'inventeur a mis en évidence que ce coup de bélier est la conséquence de la dépression qui se créée entre le produit et l'obturateur de la vanne lors de la fermeture de cette demrnière. Généralement sont utilisées des vannes à membrane et des vannes à manchon. La vanne à membrane est dotée d'une membrane élastiquement déformable montée en tension dans une chambre dont elle constitue l'une des parois. Cette membrane est disposée en regard du siège de vanne. Pour obturer le siège et donc fermer la vanne, de l'air sous pression est introduit dans la chambre et repousse la membrane vers le siège. La vanne à manchon comprend un manchon élastiquement déformable en compression et en expansion monté coaxialement dans une chambre cylindrique du corps de vanne. Le canal interne que définit le manchon est traversé par le produit. Par injection d'air sous pression dans la chambre annulaire, le manchon se contracte sur lui-même ce qui à pour effet immédiat d'interrompre la circulation du produit. Quel que soit le type de vanne utilisé, il s'avère que la dépression créée consécutivement à la fermeture de la vanne, combinée avec la pression exercée par le produit en amont à un effet préjudiciable sur l'élément d'obturation, (membrane ou manchon) et conduit à la longue à sa détérioration. En effet, sous l'effet de cette dépression, l'élément d'obturation est sollicité vers l'orifice de sortie de la vanne et pour cette raison subit des forces d'étirement. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients cités. À cet effet le dispositif selon l'invention, pour la distribution de produit pâteux ou semi liquide ou liquide telle une soupe pour le nourrissage des porcs et autre, interposé entre une conduite d'alimentation en produit et une conduite de descente, ledit dispositif comportant une vanne destinée à être fixée à une conduite d'alimentation et comportant un ajutage d'introduction du produit en relation avec un perçage radial de passage du produit pratiqué dans la conduite d'alimentation et un ajutage de distribution du produit en relation avec la conduite de descente, se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend une canule prolongeant de manière étanche l'ajutage de sortie du produit de la vanne et un élément tubulaire disposé autour de la canule, d'un diamètre interne supérieur au diamètre externe de la canule de façon à ménager autour de la canule un intervalle annulaire, ledit élément tubulaire étant raccordé à la conduite de descente et étant pourvu d'une prise d'air apte à engendrer un effet venturi. Préférentiellement, selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la prise d'air est ménagée en arrière de la bouche de sortie de la canule, en considérant le sens d'écoulement du produit. Grâce à ce dispositif, il n'est plus besoin de calibrer le perçage formé dans la conduite de distribution puisque le calibrage est opéré dans la canule. Ce perçage peut donc être d'un diamètre important pour réduire à néant la violence jet. De cette façon tout risque de détérioration du siège de la vanne sous l'effet de la pression de ce jet se trouve écarté. En outre de par la présence de cette prise d'air, aucune dépression ne se forme entre le produit et l'obturateur de la vanne lors de la fermeture de cette dernière. Ainsi sont supprimés les coups de bélier lors de la fermeture de la vanne. De plus la prise d'air formée engendre un effet Venturi grâce auquel de l'air se trouve aspiré dans la conduite de descente. L'expérience démontre que cette aspiration augmente la vitesse d'écoulement du produit dans cette conduite, on réduit ainsi le risque de dép6t de produit dans cette dernière. De surcroît cette prise d'air peut être utilisée pour l'introduction dans la conduite de descente d'une solution de nettoyage. On résout ainsi le problème du nettoyage des conduites de descente. Enfin en augmentant la vitesse d'écoulement du produit dans la conduite de descente, on facilite grandement l'étalement du produit dans l'auge et on uniformise le nourrissage des porcs. De plus cette vitesse de remplissage de l'auge uniformise la sédimentation, cette dernière n'est plus localisée dans la zone centrale de l'auge mais est uniformément répartie le long de cette dernière. Par ailleurs en adoptant une vitesse d'écoulement élevée on réduit de manière conséquente le temps nécessaire pour le remplissage uniforme de l'auge, de plus, en raison de la pression de sortie élevée, les porcs ne peuvent venir obturer par leurs groins, les branches du Y. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation équipée d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention selon une première forme de réalisation, [ - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne AA de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon une deuxième forme de réalisation. - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon une troisième forme de réalisation. En figure 1 est représentée une installation selon l'invention pour la distribution d'un produit pâteux, ou liquide, ou semi-liquide telle une soupe pour le nourrissage des porcs. Cette installation comprend une unité de fabrication 1 de soupe à partir d'eau, de farine de mais, de mélasse et autres produits et un réseau aérien 2 de distribution de cette soupe dans des auges 3 installées dans des enclos de nourrissage 4 établis dans un local d'élevage. Le réseau 2 de distribution de soupe, comprend en sortie d'une cuve de l'unité de fabrication 1 de soupe d'une pompe 5 dont le rôle est de puiser par sa pipe d'aspiration la soupe dans la cuve et de refouler la soupe, par sa pipe de refoulement, dans les conduites que possède ce réseau 2. Typiquement, le réseau 2 est constitué par un ou plusieurs circuits d'alimentation, en boucle, réalisés par aboutement de conduites 6 installées en hauteur. Par une disposition en boude, il faut entendre que ce circuit par une de ses extrémités est raccordé à la pipe de refoulement de la pompe et par son autre extrémité à la cuve. En sortie de pompe, I'installation est équipée d'un filtre d'un type connu. Ce filtre est prévu pour retenir les impuretés d'une taille supérieure à la maille du filtre ainsi que les agglomérats de produits. On écarte ainsi tout risque d'obturation des conduites, ou des dispositifs par ces éléments. Les circuits d'alimentation alimentent chacun une ou plusieurs conduites de descente 7, chaque conduite de descente étant installée au droit d'une auge 3, préférentiellement en regard de la zone centrale de cette dernière. Au niveau de la jonction entre chaque conduite de descente 7 et la conduite d'alimentation correspondante du circuit d'alimentation en boucle, est disposé un dispositif de distribution selon l'invention. Ce dispositif comporte une vanne 9 du type à membrane, à manchon, à boisseau ou autre commandée à distance par une unité de contrôle et de commande installée dans un local approprié. La vanne 9 est pourvue d'un ajutage d'introduction du produit et d'un ajutage de sortie. Par l'ajutage d'introduction du produit, la vanne est positionnée en regard d'un perçage traversant, pratiqué dans la conduite d'alimentation 7 et est fixée à cette conduite par tous moyens connus. Selon une forme préférée de réalisation, la vanne comporte une bride sous forme de demi- collier, destinée à être fixée par boulons à un second demi-collier disposé autour de la conduite. Par serrage des écrous des boulons, les demi-colliers sont fermement maintenus contre la conduite d'alimentation et la vanne par son ajutage d'introduction parfaitement immobilisée en regard du perçage traversant de la conduite. Il y a lieu de noter que la valeur du diamètre de ce perçage sera supérieure à celle du diamètre de l'ajutage d'introduction pour éviter toute perte de charge à ce niveau. Selon une autre forme de réalisation, la vanne est raccordée à la conduite d'alimentation par un raccord en Té. Le dispositif, outre la vanne 9, comprend une canule 10, de section interne calibrée de forme cylindrique ou autre, prolongeant de manière étanche l'ajutage de sortie et un élément tubulaire 11 engagé coaxialement autour de la canule 10 et délimitant avec cette dernière un intervalle annulaire. Cet élément tubulaire 1 1 est raccordé de manière étanche d'une part au corps de vanne et d'autre part à la conduite de descente 7 par l'intermédiaire d'un coude. La section droite externe de la canule est plus petite que la section interne de la conduite de descente. On comprend que le produit en sortie de vanne passe dans la canule, se déverse d'abord dans l'élément tubulaire et ensuite dans la conduite de descente. Préférentiellement la canule et l'élément tubulaire sont rectilignes mais en variante, comme on peut le voir en figure 5, la canule et l'élément tubulaire sont coudés. Selon cette forme de réalisation, l'élément tubulaire peut être formé par la branche basale et l'une des branches latérales d'un raccord en Té, la prise d'air étant formée dans ce cas par l'ouverture présente en extrémité libre de l'autre branche latérale. Toujours selon la forme préférée de réalisation, la section droite interne de la canule est constante mais en variante l'extrémité libre de la canule pourra présenter une section droite interne décroissante. De préférence la section droite interne de la canule ainsi que la section droite interne du tube sont circulaires. En variante, la canule peut présenter une section droite interne polygonale, par exemple carrée. La canule peut être dotée de moyen pour forcer la rotation du produit. Dans ce but si elle est constituée par un tube cylindrique elle peut être dotée de stries internes en hélice. Dans le cas o elle est constituée par un tube de section polygonale elle sera vrillée. La longueur de la canule pourra être fonction de la perte de charge amont. En arrière de la bouche de sortie de la canule, en considérant le sens d'écoulement du produit est formée dans l'élément tubulaire une prise d'air 12 assurant la communication entre I'atmosphère et l'intervalle annulaire. Grâce à cette prise d'air, les risques de coups de béliers créés par la dépression résultant de la fermeture de la vanne et formés dans la conduite de descente seront écartés. De surcroît de par cette prise d'air est engendré un effet Venturi. Ainsi lors de la distribution du produit, de l'air se trouve aspiré dans la conduite et dans la soupe. Outre le fait d'augmenter la vitesse d'écoulement ce flux d'air réalise un brassage du produit dans la conduite. On obtient ainsi une meilleure homogénéité. L'augmentation conséquence de vitesse du produit dans la conduite de descente 7 et du brassage résultant de l'aspiration d'un flux d'air s'oppose à l'encrassage de cette dernière. Le danger résultant de la fermentation des résidus de soupe est ainsi fortement minimisé. Par ailleurs l'ouverture inférieure de la conduite et l'ouverture supérieure que constitue la prise d'air permettent, en période de non-distribution du produit, la circulation d'un courant d'air dans la conduite, cette circulation d'air s'opposant au développement microbien anaérobie dans la conduite. Dans la forme de réalisation présentée sur les figures 2 et 4, la canule 10 est raccordée à l'ajutage de sortie de la vanne 9 par un raccord tronconique 13 dont le but est d'assurer une variation progressive de section entre celle de l'ajutage et sortie de la vanne et celle du canal interne que délimite la canule. Comme on peut le voir sur ces figures cet ajutage de sortie est prolongé par une tubulure 14. Dans cet exemple de réalisation, le raccord tronconique 13 est engagé sans jeu dans cette tubulure et vient en appui contre un épaulement formé dans cette dernière autour de l'ajutage de sortie. Toujours dans cet exemple de réalisation, l'élément tubulaire 1 1 est engagé sans jeu dans la tubulure 14 et y est fixé par collage vissage ou autre. Une fixation par vissage présente l'avantage d'être démontable. Comme on peut le voir, cet élément tubulaire par son extrémité vient en appui contre le raccord tronconique 13 et le maintien en appui contre l'épaulement formé autour de l'ajutage de sortie. Dans la forme préférée de réalisation, la prise d'air est constituée par au moins un perç,age traversant radial. Pour le dispositif représenté en figure 2, la prise d'air est formée d'un seul perçage traversant tandis que pour le dispositif objet de la figure 4, la prise d'air est formée par deux perçages traversants diamétralement opposés. IL va de soi que la présente invention n'est pas limitée à la présence d'un ou deux perçages mais que trois perçages ou plus pourront être formés dans l'élément tubulaire, ces perçages seront par ailleurs régulièrement répartis. La prise d'air est préférentiellement formée quelques centimètres en arrière de la bouche de sortie de la canule 10. Pour pouvoir obturer totalement la prise d'air, en vue par exemple de son remplissage total par une solution de lavage ou bien partiellement en vue de régler le débit d'air entrant dans l'élément tubulaire, est prévu un élément mobile d'obturation 15. Cet élément d'obturation peut occuper une position initiale, selon laquelle la prise d'air est totalement dégagée, une position finale, selon laquelle la prise d'air est totalement obturée et des positions intermédiaires d'obturation partielle de la prise d'air. Préférentiellement l'élément d'obturation est constitué par un manchon monté coulissant autour de l'élément tubulaire 11. Selon la forme de réalisation objet de la figure 2, le manchon 15 est monté rotatif sur l'élément tubulaire et est doté d'au moins un perçage traversant 16 venant en position de dégagement de la prise d'air 12, en correspondance avec le ou les perç,ages constituant cette demrnière. Selon une autre forme de réalisation, le manchon est monté de manière à pouvoir se déplacer en translation sur l'élément tubulaire. Pour éviter l'introduction de poussières insectes et autres dans la soupe, la prise d'air comporte un filtre amovible. Il y a lieu de noter que par la prise d'air et grâce à l'effet d'aspiration créé il maintenant possible d'introduire dans la soupe un additif médicamenteux ou autre produit en vue d'un traitement sélectif. Pour éviter tout dépôt de soupe dans l'élément tubulaire 11 est prévue une paroi d'obturation 17 entre la canule 10 et l'élément tubulaire 11, cette paroi étant disposée en arrière de la prise d'air 12. Cette paroi peut être disposée de manière oblique par rapport à l'axe longitudinal de la canule. La conduite de descente 7 en partie inférieure forme deux ramifications 18 inclinées à la manière des branches d'un V inversé. Le diamètre interne de chaque ramification est inférieur au diamètre de la conduite de descente. De préférence chaque ramification sera inclinée par rapport à la partie supérieure de la conduite d'un angle compris entre 90 degrés et 120 degrés, la valeur angulaire choisie dépendant de la longueur de l'auge. À titre d'exemple, la longueur de chaque ramification sera supérieure à quinze centimètres. Ces ramifications pourront être rectilignes ou bien cintrées. Ces ramifications ont pour but, de déverser les produits simultanément dans la partie gauche et la partie droite de l'auge pour un remplissage plus rapide et uniforme. On a précédemment décrit une installation comportant des circuits de distribution en boucle mais il va de soit que le dispositif selon la présente invention peut être utilisé aussi avec des circuits en épi. De même le dispositif selon l'invention peut être utilisé avec des installations dont les circuits de distribution sont enterrés ou disposés prés du sol. Cette installation ne possède pas de conduites de descente mais des conduites d'alimentation des auges. Ces conduites seront raccordées au circuit d'alimentation, par des dispositifs selon l'invention. De plus on pourra prévoir que chaque conduite ont certaines d'entre-elles seulement soientt alimentée par plusieurs dispositifs selon l'invention connectés à des circuits de distribution distincts apte à délivrer des soupes de nourrissage de caractéristiques différentes. Grâce à l'effet de brassage qui se produira en amont des canule dans la conduite de descente, sera obtenu un mélange intime des différentes soupes. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques. REVENDICATIONS. 1/ Dispositif (8) pour la distribution de produits pâteux ou semi-liquide ou liquide telle une soupe, pour l'engraissement des porcs, interposé entre une conduite d'alimentation (6) en produit et une conduite verticale de descente, ledit dispositif comportant une vanne (9) destinée à être fixée à la conduite d'alimentation et comportant un ajutage d'introduction du produit en relation avec un perçage radial de passage du produit pratiqué dans la conduite d'alimentation (6) et un ajutage de distribution du produit en relation avec la conduite verticale caractérisé en ce qu'il comprend une canule (10) prolongeant de manière étanche l'ajutage de sortie de la vanne (9) et un élément tubulaire (11) disposé autour de la canule, d'un diamètre interne supérieur au diamètre externe de la canule de façon à ménager autour de la canule un intervalle annulaire, ledit élément tubulaire étant raccordé à la conduite de descente (7) et étant pourvu, d'une prise d'air (12) apte à engendrer un effet venturi. 2/ Dispositif (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la prise d'air est formée en arrière de la bouche de sortie de la canule en considérant le sens d'écoulement du produit. 3/ Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (11) est fixé de manière étanche au corps de vanne et que la prise d'air (12) est constituée par au moins un perçage radial traversant pratiqué dans la paroi de l'élément tubulaire (11), en arrière de la bouche de sortie de la canule (10). 4/ Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 3 caractérisé par une paroi d'obturation (17) disposée entre la canule (10) et l'élément tubulaire (11) et en arrière de la prise d'air. / Dispositif selon la revendication l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un élément d'obturation, mobile (15) de la prise d'air (12) 6/ Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'élément d'obturation (15) est constitué par un manchon monté en coulissement autour de l'élément tubulaire (11). 7/ Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le manchon 15 est monté rotatif sur l'élément tubulaire et qu'il est doté d'au moins un perçage traversant (16) venant en position de dégagement de la prise d'air (12), en correspondance avec le ou les perçages constituant cette dernière. 8/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon est monté de manière à pouvoir se déplacer en translation sur l'élément tubulaire. 9/Installation pour la distribution de produits pâteux, ou semi-liquides, ou liquides, par exemple de la soupe pour le nourrissage des parcs et autres animaux comprenant au moins une conduite (6) d'alimentation en produit et au moins une conduite verticale de descente (7) de distribution du produit dans une auge (3), caractérisée en ce qu'elle est équipée entre la conduite d'alimentation (6) et la conduite de descente (7) d'un dispositif (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. /Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la conduite de descente (7) en partie inférieure forme deux ramifications (18) inclinées, le diamètre interne de ces deux ramifications étant inférieur au diamètre interne de la conduite de descente (7).