Brevet FR2894945A1 — publié le 20070622

-1- 2894945 DISPOSITIF DE DISTRIBUTION D'UN MATERIAU GRANULEUX La presente invention concerne la distribution par un operateur d'un materiau granuleux, notamment du sable, a partir d'un poste fixe. Elie concerne en particulier le remplissage des reservoirs, denommes couramment sablieres, qui sont prevues dans Ies trains ou tramways. Dans les trains ou tramways, iI est connu de projeter du sable entre la roue et le rail afin d'augmenter le pouvoir d'adherence de la roue sur le rail. Cette projection est realisee, au demarrage du train et a chaque fois qu'un couple important est a transmettre, a partir d'un reservoir de stockage, denomme sabliere. Le reservoir de cette sabliere est realise lorsque le train ou le tramway est stationne, en particulier s'agissant du train lorsque celui-ci est a quaff. Le reservoir constituant la sabliere debouche sur une ouverture accessible de I'exterieur du train ou du tramway. La methode la plus simple pour remplir la sabliere etait totalement manuelle, ('operateur chargeant le sable par ['orifice a ('aide de seaux transportes sur le quai. On a ameliore cette methode en placant a proximite d'une zone de remplissage donnee une cuve de stockage reliee a une canalisation. La cuve de stockage etait positionnee a une hauteur telle que le sable s'ecoulait par gravitation dans la canalisation jusque dans ('orifice de la sabliere. On a ameliore cette derniere methode en creant dans la cuve de stockage une surpression de maniere a augmenter I'ecoulement du sable par gravite. L'inconvenient majeur de cette methode reside dans la necessite de disposer d'une cuve de stockage, situee suffisamment en hauteur par rapport a ('orifice de la sabliere, de maniere a obtenir le transfert du sable par gravite a I'interieur de la canalisation, malgre les pertes de charge. Ceci oblige a placer regulierement le long du quai une succession de cuves permettant le remplissage de toutes les sablieres correspondant aux differentes voitures d'un meme train a quai. Ce type de cuve de remplissage est connu notamment par les documents DE.A.2.443.552 et EP.0.561.679. Ces documents decrivent des dispositifs pour la distribution d'un materiau granuleux qui comportent une 2 2894945 colonne de remplissage du materiau, alimentee en air comprime sous pression, et au moins une tete portable de distribution, ladite tete consistant en un tube creux rigide et obturable, qui est retie par une canalisation flexible a la colonne de remplissage. Les conditions de pression et de debit de I'air comprime, dans 5 Ia cuve de remplissage et les dimensions de la canalisation flexible et de la tete de distribution sont determinees en sorte d'obtenir I'ecoulement du materiau dans la canalisation flexible. Dans le document DE.A.2.443.552, it s'agit d'un ecoulement qui correspond a un transport en phase dense. Dans le document EP.0.561.679, it s'agit d'un ecoulement du materiau qui correspond a un 10 transport en phase solide. Dans les deux modes de realisation des documents precites, la pression a I'interieur de la cuve de remplissage est telle que la fabrication de ladite cuve necessite de respecter un cahier des charges reglemente. De plus la cuve de remplissage est necessairement equipee de pressostats permettant de controler 15 la pression regnant a I'interieur de la cuve et de capteurs de niveau permettant de controler la hauteur du materiau a I'interieur de la cuve. Le but de la presente invention est de proposer un dispositif de distribution d'un materiau granuleux qui soit de fabrication simplifiee. II s'agit d'un dispositif de distribution d'un materiau granuleux qui, de 20 maniere connue, est alimente en materiau granuleux par une canalisation de raccordement depuis un reservoir de stockage sous pression, dispositif comportant une cuve de remplissage et au moins une tete portable de distribution raccordee au bas de la cuve par une tubulure de raccordement. De maniere caracteristique, selon la presente invention, le dispositif 25 comporte : a) une vanne statique, apte a faire chuter la pression de I'air Po sortant de la canalisation de raccordement a une valeur P1 predeterminee clans la cuve de remplissage telle que I'alimentation du materiau dans la cuve de remplissage s'interrompt, par equilibre de pression, Iorsque le niveau de 30 remplissage dans la cuve remonte dans ladite vanne statique et 3 2894945 b) un moyen d'injection d'air comprime dans la portion basse de la tubulure de raccordement. Ainsi, selon la disposition particuliere de la presente invention, la vanne statique fait chuter la pression de I'air Po qui provient de la canalisation de 5 raccordement, depuis le reservoir de stockage, a une pression P1 suffisamment faible pour que la fabrication de la cuve ne soit plus soumise a la reglementation des recipients contenant un gaz sous pression. Cette pression faible P1 ne permet pas le deplacement du materiau granuleux dans la tubulure de raccordement qui permet, par la canalisation flexible, le remplissage 10 notamment de la sabliere. C'est le moyen d'injection d'air dans la portion basse de cette tubulure qui permet d'obtenir le transfert du materiau granuleux. En pratique, la cuve de remplissage constitue un reservoir tampon permanent. En d'autres termes le recipient de stockage est constamment dans des conditions de fonctionnement permettant le transfert du materiau granuleux dans la cuve 15 de remplissage. Ce transfert s'interrompt spontanement, par equilibre de pression, lorsque le materiau remonte au niveau de la vanne statique qui se trouve dans la cuve de remplissage. Lorsque I'operateur met en oeuvre la tete portable de distribution en degageant son obturateur et en actionnant le moyen d'injection d'air comprime, le niveau de materiau dans la cuve de remplissage 20 baisse, ce qui provoque le degagement de la vanne statique et, correlativement, de nouveau le transfert dans la cuve de remplissage du materiau granuleux depuis le reservoir de stockage. Ce mode particulier de fonctionnement ne necessite donc pas la raise en oeuvre de systeme de regulation de la pression a I'interieur de la cuve de remplissage ni de capteurs 25 de niveau, commandant I'alimentation de materiau granuleux depuis le reservoir de stockage. Dans une variante de realisation, la vanne statique est constituee par une longueur de tube suffisante pour Greer une perte de charge permettant la chute de pression souhaitee. 4 2894945 Dans une variante de realisation, la vanne statique est constituee par un tube enroule sur lui-meme en forme de serpentin soit descendant soit ascendant. De preference, la partie inferieure de la vanne statique est equipee d'un 5 diffuseur permettant de maitriser les variations de pression. Dans une variante de realisation, le diffuseur se presente sous la forme d'un manchon textile. Dans une autre variante de realisation, le diffuseur est constitue par un empilement de plaques annulaires de sections differentes, delimitant, pour fair, 10 des chambres successives d'amortissement de pression. Dans une variante de realisation, la portion basse de la tubulure de raccordement est percee d'au moins un trou d'injection d'air et est entouree d'une chambre annulaire, raccordee a un moyen d'alimentation en air comprime. 15 La chambre annulaire, entourant la portion basse de la tubulure de raccordement, au niveau du ou des trous d'injection d'air, peut etre une chambre fermee. De preference, it peut egalement s'agir d'une chambre ouverte sur la cuve de remplissage. En particulier, dans un mode de realisation, la partie 20 inferieure de la cuve de remplissage comporte un prolongement coude de diametre D1 superieur au diametre Do de la tubulure de raccordement, prolongement coude qui se raccorde a la tubulure de raccordement et delimite autour de celle-ci la chambre annulaire. Cet agencement specifique permet d'utiliser en partie I'air comprime servant au transfert du materiau granuleux 25 dans la tubulure de raccordement pour realiser un certain decompactage du materiau dans la partie inferieure de la cuve de remplissage, la ou est piongee I'extremite de la tubulure de raccordement. La presente invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va etre faite d'exemples de realisation d'une installation de distribution de 30 sable pour le remplissage de sabliere, illustres par le dessin annexe dans lequel : 5 2894945 La figure 1 est une representation schematique partielle d'une installation comportant six dispositifs de distribution de sable, alimentes a partir d'un reservoir de stockage, La figure 2 est une representation schematique en coupe montrant un 5 dispositif unitaire de distribution dont la cuve de remplissage est equipee de deux tetes portables de distribution, Les figures 3 et 4 sont des representations schematiques en coupe d'une vanne statique sous forme d'un serpentin descendant (figure 3) et ascendant (figure 4). 10 Les figures 5 et 7 sont des representations schematiques de la partie basse de la tubulure de raccordement, au niveau de la chambre annulaire d'injection d'air comprime, ladite chambre annulaire soit etant fermee (figure 5) soit debouchant dans la portion coudee de la partie inferieure de la cuve de remplissage, vue de face (figure 6) et vue de cote (figure 7). 15 L'installation 1 de distribution de sable, montree a la figure 1, est destinee au remplissage des sablieres d'un train a quaff. Cette installation 1 comporte un reservoir de stockage 2 qui alimente une pluralite de dispositifs de distribution 4. En ['occurrence, sur la figure 1, ii s'agit de deux jeux de trois dispositifs 4 qui sont installes sur les deux quais 3, 3', se faisant face de part et 20 d'autre d'une meme vole. Les trois dispositifs 4 sont repartis sur le quai 3 en sorte de pouvoir alimenter en sable les quatre sablieres du train 5. Chaque dispositif 4 comporte une cuve de remplissage 6 raccordee par une canalisation flexible 15 a une tete de distribution 13, portable par un operateur. L'operateur peut se deplacer sur le quai 3 avec la tete de distribution 25 8 jusqu'a ('emplacement ou se trouve ('orifice d'entree du reservoir constituant Ia sabliere. Dans I'exemple illustre a la figure 1, I'alimentation en sable de chaque dispositif de distribution 4 est realisee par des canalisations de raccordement 9 qui se trouvent en hauteur et qui descendent dans la cuve de remplissage. Ceci 30 n'est bien sur pas exclusif, les canalisations de raccordement pouvant tout aussi 6 2894945 bien se trouver sous le niveau du quai et remonter, eventuellement de maniere interne, dans la partie superieure des cuves de remplissage. Sur la figure 2, la canalisation de raccordement 9 a son extremite 9a qui debouche dans la cuve de remplissage par I'intermediaire d'une vanne statique. 5 En I'occurrence, it s'agit d'un tube 10 dont ('extremite superieure 10a prolonge I'extremite 9a de la canalisation de raccordement 9 et dont I'extremite inferieure 10b comporte une ouverture 11 de passage du materiau granuleux 12. Entre ses deux extremites 10a, 10b, le tube 10 forme un serpentin ascendant. Plus precisement, depuis I'extremite superieure 10a, le tube 10 descend 10 verticalement a I'interieur de la cuve 6 sur une premiere portion 10c, puis iI s'enroule en remontant sous forme de spires sensiblement jointives entourant la premiere portion 10c. Cet ensemble de spires constitue une seconde portion 10d. Puis le tube 10 redescend sensiblement verticalement vers I'interieur de la seconde portion 10d, selon une troisieme portion 10e qui se termine par 15 ('extremite inferieure 10b (figure 4). Le dispositif 4 comporte au moins une tete portable de distribution 13 qui est raccordee a la cuve 6 par une tubulure 14 de raccordement. La tete portable 13 est reliee a la tubulure 14 par une canalisation flexible 15. La tubulure de raccordement 14 a son extremite ouverte, opposee a la canalisation 20 flexible 15, qui se trouve a I'interieur de la cuve 6 a proximite du fond 6a de celle-ci. Dans I'exemple de realisation qui est illustre a la figure 2, la tubulure de raccordement 14 se termine par un coude 16 en amont duquel se trouve une portion rectiligne, sensiblement verticale 17 puis un second coude 18 apres 25 lequel elle traverse la paroi de la cuve de remplissage 6 pour se raccorder a la canalisation flexible 15. Dans la portion rectiligne 17, la tubulure de raccordement 14 passe a travers une chambre annulaire 19, qui est alimentee en air comprime par une conduite 20. Cette chambre annulaire 19 a une portion inferieure cylindrique 19a et une portion superieure tronconique 19b. La 30 portion inferieure cylindrique 19a a bien entendu un diametre interieur superieur au diametre exterieur de la tubulure de raccordement 14 delimitant 7 2894945 ainsi I'espace interieur de ladite chambre 19. Cette portion inferieure 19a est fermee par un fond 19c. Le conduit d'alimentation en air comprime 20 est raccorde a la chambre annulaire 19 au niveau de la portion inferieure cylindrique 19a. Des trous traversants 21 sont perces dans la tubulure de 5 raccordement 14 au niveau de la portion superieure tronconique 19b. Le fonctionnement de !'installation 1 est le suivant. Tous Ies dispositifs de distribution 4 sont alimentes en sable a partir du reservoir de stockage 2. Le sable parvient a la cuve de remplissage 6 de chaque dispositif de distribution 4 par I'extremite 9a de la canalisation de raccordement 10 9. A ce niveau, ['air comprime qui permet le transport du sable a ('interieur de la canalisation de raccordement 9 est a une pression relativement elevee, qui peut etre de I'ordre de 0,2 a 0,7 MPa (2 a 7 bars). Le sable descend ensuite dans la premiere portion rectiligne verticale 10c du tube 10, puis remonte dans la deuxieme portion en forme de serpentin 10d en enfin redescend verticalement 15 dans la troisieme portion 10e jusqu'a I'extremite 10b inferieure du tube d'ou it tombe, par I'ouverture 11 dans I'interieur de la cuve de remplissage 6. Le passage du sable et de !'air comprime qui I'accompagne, dans le parcours sinueux et remontant de la seconde portion 10d du tube 10 a pour effet, du fait des pertes de charge induites, de faire chuter la pression de I'air comprime. 20 L'objectif est d'obtenir une pression dans !'interieur de la cuve de remplissage qui soit suffisamment faible, par exemple comprise entre 0,03 et 0,2 MPa (0,3 a 2 bars) pour que le transport du sable dans le tube 10 et donc dans la canalisation de raccordement 9 soit interrompu naturellement lorsque le niveau du sable 12, dans la cuve de remplissage, atteint I'extremite inferieure 10b du 25 tube 10. Par contre lorsque I'operateur actionne la tete portable de distribution 13 pour remplir la sabliere, le niveau de sable 12 dans la cuve descend, ce qui remet !'installation en etat d'alimentation du sable dans la cuve de remplissage. C' est au regard de ce fonctionnement que I'on peut considerer que le tube 10 constitue une vanne statique, qui permet d'interrompre I'arrivee de sable dans 30 la cuve 6 sans autre moyen exterieur, alors que le reste de ('installation est en etat normal de fonctionnement. 8 2894945 Pour obtenir le deplacement du sable dans la tubulure de raccordement 14 jusqu'a la tete portable de distribution 13, it suffit de degager I'obturateur de Ia tete portable et d'actionner la vanne permettant ('alimentation d'air comprime dans la conduite 20. Les conditions de debit et de pression de ('air 5 comprime, dans la chambre annulaire 19, et le diametre du ou des trous 21 dans la tubulure de raccordement 14 sont determines en sorte d'obtenir que le sable 12 contenu dans la cuve de remplissage 6 remonte depuis le premier coude 16, par la portion rectiligne verticale 17 puis par le second coude 18 jusque dans la canalisation flexible 15 puis dans la tete de portage 13, avant de 10 tomber dans la sabliere. Sur les figures 6 et 7, on a represents un autre mode de realisation qui permet d'eviter un phenomene eventuel de compactage du sable vers le fond 6a de la cuve 6, qui pourrait constituer une gene pour le deplacement du sable dans la tubulure de raccordement 14. 15 Selon ce mode de realisation, le fond de la cuve de remplissage 6 presente une portion coudee 22 selon un arc de cercle a de I'ordre de 150 , portion coudee 22 qui se prolonge par une portion tronconique convergente 23, dont I'extremite 23a enserre la tubulure de raccordement 24. Cette tubulure 24 penetre, par cette extremite 23a dans la cuve de remplissage traversant la 20 portion tronconique 23 puis partiellement la portion coudee 22 jusqu'a proximite du fond 22a de celle-ci. De preference son extremite 24a est ellememe coudee en sorte que son ouverture 25 ne debouche pas vers le fond 22a mais tangentiellement a celui-ci. Des trous traversants 26 sont formes dans la tubulure de raccordement 25 24 au niveau de la portion tronconique 23. Une conduite d'alimentation en air comprime 27 debouche dans la portion coudee 22, a proximite de la portion tronconique 23. On a represents sur la figure 7, le sable 12 tel qu'il se presente dans la portion coudee 22. II s'accumule vers le fond 22a et remonte legerement vers la portion tronconique 23 mais sans atteindre celle-ci ni la 30 conduite 27 d'alimentation en air comprime. II se cree donc naturellement une chambre annulaire 28, vide de sable, dans laquelle est aliments ('air comprime 9 2894945 dont ('injection par les trous 26 permet le transfert du sable dans la tubulure de raccordement 24 jusqu'a la tete portable de distribution 13. Le fait que la chambre annulaire 28 soit ouverte, donnant sur le sable 12 permet en quelque sorte de fluidifier celui-ci a proximite de I'ouverture 25, ce qui empeche le 5 compactage du sable et favorise le deplacement de celui-ci dans la tubulure 24. La tete portable de distribution peut avoir la structure de celle decrite dans le document EP.O.561.679. Des systemes de depoussierage peuvent etre prevus pour ladite tete portable de distribution mais egalement pour les cuves de remplissage et le reservoir de stockage. 10 Dans un exemple precis, donne a titre non exhaustif, la tubulure de raccordement avait un diametre interieur d'environ 30 mm, dans la chambre annulaire la pression etait de 0,01 MPa (1 bar), la tubulure de raccordement 24 etant percee de deux trous ayant un diametre de 4 mm. La pression a I'interieur du reservoir de stockage etait de I'ordre de 0,04 MPa (4 bars). 15 La presente invention n'est pas limitee au mode precis de realisation qui a ete decrit ci-dessus. S'agissant en particulier de la vanne statique, d'autres types de vannes peuvent etre mis en ceuvre, permettant grace a la perte de charge engendree de faire baisser la pression d'une valeur initiale Po relativement elevee, de I'ordre de 0,2 a 0,7 MPa (2 a 7 bars) a une pression P1 20 reduite, a I'interieur de la cuve de stockage, de I'ordre de 0,03 a 0,2 MPa (3 a 2 bars). II peut notamment s'agir d'un serpentin descendant, comme illustre a la figure 5. De plus la partie inferieure de la vanne statique peut etre equipee d'un diffuseur, permettant de mieux maitriser les variations de pression. Ce diffuseur peut etre un manchon textile, les pertes de charge etant provoquees par le 25 passage de I'air comprime a travers la structure fibreuse du materiau textile, tissu ou non-tisse. II peut encore s'agir d'un diffuseur constitue par un empilement de plaques annulaires de diametres differents disposees a I'interieur de la cuve de remplissage, autour de I'extremite inferieure de la canalisation de raccordement, en sorte de constituer une pluralite de chambres 30 d'amortissement de la pression. 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution d'un materiau granuleux, alimente en materiau granuleux par une canalisation de raccordement depuis un reservoir de stockage sous pression, comportant une cuve de remplissage et au moins une tete portable de distribution, raccordee au bas de ladite cuve par une tubulure de raccordement, caracterise en ce qu'il comporte : a) une vanne statique, apte a faire chuter la pression de ('air Po sortant de la canalisation de raccordement a une pression P1, predeterminee, dans la cuve de remplissage telle que ('alimentation du materiau dans la cuve s'interrompt, par equilibre de pression, lorsque le niveau de remplissage dans la cuve remonte au niveau de ladite vanne statique et b) un moyen d'injection d'air comprime dans la portion basse de la tubulure de raccordement. 2. Dispositif selon la revendication 1 caracterise en ce que la vanne statique est constituee par une longueur de tube suffisante pour creer une perte de charge permettant la baisse de pression souhaitee. 3. Dispositif selon la revendication 2 caracterise en ce que le tube, constituant la vanne statique, est enroule sous forme d'un serpentin, soit descendant soit ascendant. 4. Dispositif selon ('une des revendications 1 a 3 caracterise en ce que la partie inferieure de la vanne statique est equipee d'un diffuseur. 5. Dispositif selon la revendication 4 caracterise en ce que le diffuseur est un manchon textile. 6. Dispositif selon la revendication 4 caracterise en ce que le diffuseur est constitue par un empilement de plaques annulaires de sections differentes, delimitant des chambres d' amortissement de pression. 7. Dispositif selon ('une des revendications 1 a 6 caracterise en ce que la portion basse de la tubulure de raccordement est percee d'au moins un trou d'injection d'air et est entoure d'une chambre annulaire d'alimentation en air comprime. 11 2894945 8. Dispositif selon la revendication 7 caracterise en ce que la partie inferieure de la cuve de transfert comporte un prolongement coude de diametre D1 superieur au diametre Do de la tubulure de raccordement, en ce que le prolongement coude delimite la chambre annulaire 5 d'alimentation en air comprime en se raccordant a la tubulure de raccordement. 9. Dispositif selon rune des revendications 1 a 8 caracterise en ce que la pression P1 dans la cuve de remplissage est comprise de 0,03 et 0,2 MPa (0,3 a 2 bars). 10