Brevet FR2940257A1 — publié le 20100625

Unité de transport de matières granulaires par circulation hydraulique [1] L'invention concerne le domaine du transport de matières granulaires. [2] Par matière granulaire s'entend également les matières sous forme de poudres non agglomérantes telles que certaines matières pulvérulentes. [3] L'invention concerne plus particulièrement une unité de transport de matières granulaires vers un réservoir à remplir raccordé à une telle unité. [4] L'invention est destinée notamment, mais non exclusivement, au domaine du traitement de l'eau aux fins du remplissage ponctuel d'organes de traitement constitués de matériaux minéraux granulaires, tels que des filtres de neutralisation. [5] L'invention peut être également destinée à d'autres domaines tels que le bâtiment, l'agriculture, l'agroalimentaire et autres industries pour le transport de matériaux granulaires. [006] De manière classique en soi, le transport de matériaux, notamment dans le domaine du traitement de l'eau, est effectué manuellement lorsqu'il s'agit de petites quantités (jusqu'à 25 kg environ). [7] Pour des volumes plus importants, il est d'usage d'avoir recours à des systèmes de transfert volumétrique tels que des vis sans fin, des tapis transporteurs ou des systèmes pulsés. Ces systèmes de transfert présentent cependant un certain nombre d'inconvénients. [8] L'inconvénient majeur des systèmes de transfert volumétrique est leur manque de polyvalence. Ils sont en effet généralement installés de manière permanente sur les sites, imposant ainsi qu'à chaque installation, même identique, soit associé un système de transfert. [009] Un autre inconvénient lié à l'emploi de ces systèmes est l'engorgement et la déstructuration des matériaux. Ils s'avèrent donc difficiles à mettre en place pour des transports de matières sur de longues distances et des parcours sinueux. [0010] Par ailleurs, certains systèmes, et en particulier les systèmes à vis sont générateurs de poussières nuisibles à une exploitation aisée et sécuritaire. [0011] Ces systèmes présentent également peu de modularité en terme de répartition du matériau (phénomène de talutage). [0012] L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant une unité de transport de matières granulaires pouvant être facilement et rapidement reliée à un réservoir quelconque dans lequel la matière granulaire doit être déversée et évitant d'éventuels engorgements, accrochages et déstructuration de matières granulaires. [0013] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une unité de transport de matières granulaires vers un réservoir, caractérisée en ce qu'elle comprend un bac de réception de la matière granulaire à déverser, un circuit d'écoulement pour relier le bac de réception au réservoir d'une part et à une source d'alimentation d'un liquide d'autre part, des moyens générant la circulation du liquide dans le circuit depuis la source d'alimentation vers le réservoir, et des moyens d'aspiration de la matière granulaire depuis le bac de réception vers le circuit dans lequel le liquide circule de sorte que la matière granulaire aspirée dans le circuit est entraînée par circulation du liquide vers le réservoir, les moyens d'aspiration de la matière granulaire consistant en une zone d'écoulement rétrécie du circuit disposée en aval des moyens générant la circulation du liquide et agencée pour communiquer avec un fond du bac de réception. [0014] Ainsi, le transport et le déversement de la matière granulaire dans le réservoir s'effectuent au moyen d'un liquide, en général de l'eau. II suffit donc de connecter simplement l'une des extrémités du circuit d'écoulement de l'eau à une source d'alimentation d'un fluide, l'autre extrémité étant mise en relation avec le réservoir à remplir. [0015] Par ailleurs, l'entraînement des matières granulaires par circulation d'un fluide empêche l'engorgement et l'accrochage des matières granulaires. [0016] Avantageusement, l'unité de transport comprend un dispositif d'aspersion de liquide agencé pour asperger la matière granulaire contenu dans le bac de réception. [0017] Selon une configuration particulière, le dispositif d'aspersion de liquide comprend un conduit branché en dérivation sur le circuit, en amont de la zone d'écoulement rétrécie, et pourvu d'au moins une buse d'injection débouchant dans le bac de réception. [0018] Avantageusement, le dispositif d'aspersion de liquide comprend des moyens pour commander les buses d'injection de manière indépendante les unes des autres. [0019] Afin d'éviter l'agglomération de matière dans le bac de réception, ce dernier est avantageusement de forme circulaire. [0020] Dans un mode de réalisation particulier, le bac de réception comprend une partie inférieure de forme conique. Cela permet ainsi de faciliter l'évacuation de la matière du bac de réception. Il pourra être avantageux de prévoir une partie inférieure du bac de réception ayant une pente de l'ordre de 45 degrés par rapport à un plan horizontal, afin d'améliorer l'évacuation de matière. [0021] Avantageusement, le bac de réception comprend des moyens de découpe de sacs contenant la matière granulaire à déverser dans le bac de réception. [0022] Avantageusement, l'extrémité du circuit destinée à être reliée à la source d'alimentation en liquide est pourvue d'une crépine. [0023] Avantageusement, le circuit est pourvu d'un dispositif de purge d'air disposé en amont des moyens d'aspiration de la matière granulaire. [0024] Avantageusement, le circuit est pourvu d'un clapet anti-retour en aval 4 de la crépine et en amont des moyens d'aspiration de la matière granulaire. [0025] Avantageusement, le bac de réception est monté sur un cadre support transportable. [0026] L'invention concerne également une installation comprenant un réservoir d'alimentation destiné à être rempli d'eau relié à une unité de transport de matières granulaires telle que décrite précédemment. [0027] Selon un mode de réalisation avantageux, l'eau contenue dans le réservoir d'alimentation constitue la source d'alimentation en fluide de l'unité de transport. [0028] Avantageusement, l'invention comporte un équipement de protection contre les risques électriques (protection du matériel et des personnes). [0029] Avantageusement, l'installation comporte un équipement permettant de répartir le déversement de la matière granulaire dans le réservoir à remplir en matériaux. [0030] L'invention concerne également un procédé comportant une mise en circulation d'un liquide dans un circuit d'écoulement entre une source d'alimentation et un réservoir à remplir en matériaux à l'aide d'un moyen de pompage, une aspiration par effet venturi d'une matière granulaire dans le circuit, en aval du moyen de pompage, et un déversement du liquide chargé de matière granulaire dans le réservoir de traitement. [0031] L'unité de transport présente l'avantage de former un système compact et polyvalent, les équipements constitutifs sont montés sur un skid (ensemble d'équipements et de matériels destinés à assurer une fonction commune) qui peut être transporté et utilisé sur la plupart des installations. [0032] Un autre avantage est l'adaptation du dimensionnement de l'unité de transport. Ainsi, il peut stocker et transporter des matériaux de granulométries différentes, en quantités variables et à des débits massiques variables. [0033] L'unité de transport présente également l'avantage de pouvoir être mise en place sur des installations avec des distances plus ou moins longues et des parcours plus ou moins sinueux entre les points de chargement et de restitution. [0034] L'unité de transport présente également l'avantage de pouvoir être associée à un système permettant de modifier en fonctionnement le point de dépotage du matériau et ainsi de palier au problème de répartition. [0035] Le système par convoyage à l'eau permet de ne pas générer de poussière et de ne pas être sensible aux engorgements (bourrage, coincements) et aux accrochages de matériaux. [0036] Les moyens mis en oeuvre pour transporter les matériaux n'engendrent aucune déstructuration des matériaux. [0037] L'unité de transport peut fonctionner en boucle fermée avec l'eau lorsque le réservoir d'alimentation en eau et le réservoir à remplir en matériaux sont les mêmes. [0038] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue de profil d'une unité de transport de matière granulaire selon l'invention ; ù la figure 2 représente l'unité de transport de la figure 1 avec son dispositif de manutention ; - la figure 3 représente l'unité de transport de la figure 1 en fonctionnement dans son environnement ; - la figure 4 représente une vue de dessus de l'unité de transport de la figure 3 en fonctionnement dans son environnement ; - la figure 5 représente un exemple de lame coupe sac équipant l'unité de transport de la figure 1 ; - la figure 6 représente une vue de détail du dispositif d'aspiration d'eau ; - la figure 7 représente une vue schématique d'un équipement de répartition de la matière granulaire dans un réservoir. [0039] En relation avec les figures 1 et 2, il est décrit une unité de transport permettant de transporter des matières granulaires vers un point donné, tel qu'un réservoir (15) comme illustré sur les figures 3 et 4. [0040] L'unité de transport (100) comprend un bac de réception (1) de la matière granulaire à transporter vers le réservoir (15), un circuit apte à relier le bac de réception au réservoir d'une part et à une source d'alimentation en liquide (par exemple source d'eau) d'autre part, et des moyens générant la circulation du liquide (3) dans le circuit depuis la source d'alimentation vers le réservoir (15), et des moyens d'aspiration (5) de la matière granulaire depuis le bac de réception (1) vers le circuit dans lequel le liquide circule de sorte que la matière granulaire aspirée dans le circuit est entraînée par circulation du liquide vers le réservoir (15). [0041] Plus particulièrement, le bac de réception (1), par la suite nommé trémie de réception de matériaux, est ouvert sur le dessus de manière à pouvoir réceptionner le matériau. La trémie (1) est composée en deux parties, une partie droite et une partie conique. La forme conique permet de diriger le matériau vers le fond de la trémie (1) reliée à la pompe à solide (5). Cette trémie (1) est de forme circulaire ce qui assure un écoulement du matériau vers le bas, sans agglomération sur les côtés. [0042] Les moyens générant la circulation de l'eau (3) dans le circuit comprend un surpresseur d'eau embarqué qui assure la circulation d'eau d'un point d'aspiration (la source d'alimentation) à un point de refoulement (le réservoir (15), et donc le transport du matériau. Un coffret électrique (4) du surpresseur d'eau (3) permet d'assurer la commande et la protection électrique du matériel et du personnel d'exploitation. Une simple alimentation électrique permet de faire fonctionner l'appareil. [0043] Les moyens d'aspiration de la matière granulaire (5) depuis le bac de réception (1) vers le circuit dans lequel l'eau consistent en une pompe à solide basée sur le principe physique du venturi, se traduisant alors par l'aspiration du matériau dans le fluide en circulation. Le débit du surpresseur (3) étant constant lors du passage dans la pompe à solide, la réduction de section permet d'augmenter la vitesse de passage du fluide (v) et donc l'énergie cinétique (Ec = '/2 .m.v2). D'après la loi de conservation de l'énergie (Ec + Ez + Ep = constante), et sachant que l'énergie potentielle de gravité (Ez) n'est pas modifiée, l'énergie plastique (Ep = p) ou pression va diminuer et donc créer une dépression. C'est cette dépression qui aspire le matériau vers le fluide en mouvement. [0044] Avantageusement, l'unité de transport (100) comporte un support- lame coupe sac (2) disposé pour surmonter le dessus ouvert de la trémie (1). La lame (2) est schématisée sur la figure 5. Les matériaux livrés en sacs (18) sont déposés par l'intermédiaire d'un engin de manutention fixe ou mobile (potence, grue télescopique) sur la lame et le support coupe sac (2). Lors de la descente, la mise en contact du sac (18) à emballage perdu et du support-lame coupe le sac. En le remontant, la forme en � hameçon � de la lame va déchirer le sac et le matériau se vider dans la trémie (1). Le support-lame est en appui sur quatre côtés de la trémie de manière à constituer un ensemble rigide et équilibré pour ne pas endommager la forme de la trémie (1) conséquente du poids appliqué sur le support. [0045] Il peut être prévu également que l'unité de transport (100) comporte un dispositif d'aspersion (6) du matériau. Le dispositif d'aspersion du matériau a pour but de permettre à la dépression créée par la pompe à solide de ne pas aspirer l'air inter-particulaire. En effet, une partie du volume de matériau contenu dans la trémie (1) est l'air emprisonné lors de l'arrangement des particules du matériau. Le dispositif d'aspersion (6) est constitué d'un conduit (6c) branché en dérivation du refoulement de la pompe, elle est munie de deux vannes 8 d'isolement (6a et 6b) qui permettent d'avoir deux points d'aspersion. [0046] Le dispositif d'aspersion (6) présente un double intérêt. Le premier est de remplacer l'air inter-particulaire par de l'eau de sorte à optimiser l'aspiration du matériau. Le second, notamment par l'intermédiaire du point d'aspersion situé sous le support-lame coupe sac, est d'éviter tout dégagement de poussières lors de l'ouverture du sac. [0047] Avantageusement, l'unité de transport (100) comporte un piège à cailloux (7) permettant de stocker les particules de matériau susceptibles d'endommager le surpresseur d'eau (3) par retour dans le corps de pompe, lors d'un arrêt trémie de stockage (1) pleine de matériaux. Un capot démontable permet de vidanger ponctuellement le piège à cailloux. [0048] Dans le mode de réalisation décrit, le circuit reliant la trémie (1) au réservoir d'une part et à la source d'alimentation en eau d'autre part, comprend deux tuyaux : un tuyaux d'aspiration (13) et un tuyau de refoulement (14) du surpresseur d'eau (3). Dans le mode de réalisation décrit, deux raccords pompiers (8) et (9) permettent de connecter les tuyaux d'aspiration (13) et de refoulement (14). [0049] En vue de son transport, il peut être prévu un cadre support mécano soudé en acier (10) pour supporter l'ensemble des éléments sus cités et pour former un ensemble compact et rigide (skid). [0050] La manutention et donc la mobilité, ou le transport du skid peuvent être effectuées de deux manières différentes. Elles sont représentées sur la figure 2. [0051] Selon un premier mode de réalisation, elles peuvent être effectuées par un engin de grutage. A cette fin, un palonnier (11a) et des chaînes de supportage (11 b) sont fixées aux quatre extrémités du cadre support en acier (10). Le palonnier est muni d'un anneau de levage positionné au moment d'application des forces lors d'une élévation. Cette configuration assure une manutention équilibrée et sécuritaire du skid. [0052] Selon un autre mode de réalisation, elles peuvent être effectuées par un engin de lavage (transpalette, chariot élévateur, etc.), des fourreaux transversaux (12) permettant d'accueillir les fourches de l'engin. [0053] Des dispositifs complémentaires sont associés au fonctionnement du skid. Les figures 3 et 4 présentent l'ensemble du système en fonctionnement. [0054] Afin, d'alimenter le surpresseur (3) en eau, un tuyau souple d'aspiration (13) est connecté au raccord pompier (8). L'utilisation d'un tuyau souple permet de brancher l'aspiration dans le réservoir d'alimentation, ou bâche d'eau (15), pouvant se situer à des distances variables et de palier aux sinuosités du parcours. La mise en place d'un réseau d'aspiration rigide propre à une installation peut être envisagée, il suffit de connecter le skid au réseau en place. [0055] De la même manière, un tuyau souple de refoulement (14) est connecté sur le skid par l'intermédiaire du raccord pompier (9). La mise en place d'un réseau rigide de refoulement peut également être envisagée. [0056] La figure 6 présente des configurations adaptées à des cas particuliers du dispositif d'aspiration d'eau (16). dans le cas où l'aspiration se fait dans une bâche d'eau (15) pouvant contenir des particules solides qui risquent d'endommager le corps du surpresseur, une crépine (16a) est connectée à l'extrémité du tuyau d'aspiration - dans le cas où le surpresseur d'eau (3) est positionné à une hauteur géométrique plus élevée que le point d'aspiration, un clapet anti-retour (16b) permet d'éviter le désamorçage lors d'un arrêt de fonctionnement ; - dans le cas où le tuyau d'aspiration rencontre un point haut (arase du réservoir d'alimentation comme illustré), des bulles d'air sont emprisonnées réduisant le débit de circulation. Un dispositif de purge d'air est installé à chaque point haut. II est constitué d'un support métallique (16c) muni d'une vanne de purge d'air (16d) et de raccords pompiers (16e). Lorsque le surpresseur d'eau est en fonctionnement, il suffit d'ouvrir les vannes de purge pour chasser l'air emprisonné. [0057] La figure 7 présente des configurations adaptées à des besoins particuliers de répartition du matériau dans la bâche à remplir (15). [0058] Dans le cas des filtres utilisés en traitement d'eau, un des problèmes généralement rencontré est la répartition homogène du matériau. Pour répondre à ce problème, l'invention peut être associée à un dispositif de répartition (17). II comprend une canne cylindrique en acier (17a) qui sera déposée à deux extrémités de la bâche à remplir de matériau. Sur cette canne sont effilés deux colliers coulissants (17b). A l'extrémité du tuyau de refoulement sont positionnés deux colliers de serrage (17c). Deux mousquetons (17d) permettent de réunir les colliers coulissants de la canne aux colliers de serrage du tuyau de refoulement. Ainsi la canne et le tuyau de refoulement sont positionnés en parallèle pour former un ensemble mobile. Ainsi, le déplacement de la canne assure la répartition selon l'axe � x � (figure 4), le déplacement du tuyau de refoulement par coulissement permet la répartition selon l'axe � y �. [0059] Le dispositif de répartition précédemment décrit peut être remplacé par un dispositif comportant un point ou plusieurs points de répartition interconnectés par un jeu de vannes. [0060] L'invention permet deux types de fonctionnement : - le fonctionnement en boucle fermée lorsque le réservoir d'alimentation en eau est le même que le réservoir à remplir en matériaux. Dans ce cas, l'eau aspirée est entièrement recirculée. Les figures 3 et 4 illustrent ce mode de fonctionnement. - le fonctionnement en boucle ouverte lorsque le réservoir d'alimentation en eau et le réservoir à remplir en matériaux sont différents. Dans ce cas, 11 l'eau aspirée sera déplacée dans la bâche à remplir. [0061] Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté au remplissage des filtres de neutralisation ou des filtres à sables utilisés dans le domaine du traitement des eaux potables. [0062] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Unité de transport (100) de matières granulaires vers un réservoir à remplir en matériaux (15), caractérisée en ce qu'elle comprend un bac de réception (1) de la matière granulaire à déverser dans le réservoir (15), un circuit d'écoulement (13, 14) pour relier le bac de réception au réservoir (15) d'une part et à une source d'alimentation d'un liquide d'autre part, des moyens générant la circulation du liquide (3) dans le circuit (13, 14) depuis la source d'alimentation vers le réservoir (15), et des moyens d'aspiration (5) de la matière granulaire depuis le bac de réception (1) vers le circuit (13, 14) dans lequel le liquide circule de sorte que la matière granulaire aspirée dans le circuit (13, 14) est entraînée par circulation du liquide vers le réservoir (15), les moyens d'aspiration (5) de la matière granulaire consistant en une zone d'écoulement rétrécie du circuit (13, 14) disposée en aval des moyens générant la circulation du liquide (3) et agencée pour communiquer avec un fond du bac de réception (1), un équipement de protection contre les risques électriques (4). 2. Unité de transport (100) de matières granulaires selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'aspersion de liquide (6) agencé pour asperger la matière granulaire contenu dans le bac de réception (1). 3. Unité de transport (100) de matières granulaires selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif d'aspersion de liquide (6) comprend un conduit (6c) branché en dérivation sur le circuit (13, 14), en amont de la zone d'écoulement rétrécie, et pourvu d'au moins une buse d'injection débouchant dans le bac de réception (1). 4. Unité de transport (100) de matières granulaires selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le dispositif d'aspersion de liquide (6) comprend des moyens pour commander les buses d'injection de manièreindépendante les unes des autres. Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bac de réception (1) est de forme circulaire. Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bac de réception (1) comprend une partie inférieure de forme conique. Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bac de réception comprend des moyens de découpe (2) de sacs (18) contenant la matière granulaire à déverser dans le bac de réception (1). Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité du circuit (13) destinée à être reliée à la source d'alimentation en liquide est pourvue d'une crépine (16a). Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit (13) est pourvu d'un dispositif de purge d'air disposé en amont des moyens d'aspiration (5) de la matière granulaire. 20 10. Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit (13) est pourvu d'un clapet anti-retour (16b) disposé en amont des moyens d'aspiration (5) de la matière granulaire. 11 Unité de transport (100) de matières granulaires selon l'une quelconque 25 des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bac de réception (1) est monté sur un cadre support transportable (10).5. 6. 7. 8. 9.12. Unité de transport (100) selon l'une des quelconques des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité du circuit (14) comporte un équipement permettant la répartition du déversement de la matière granulaire dans le réservoir à remplir (15). 13. Procédé comportant une mise en circulation d'un liquide dans un circuit d'écoulement entre une source d'alimentation et un réservoir à remplir (15) à l'aide d'un moyen de pompage, une aspiration par effet venturi d'une matière granulaire dans le circuit, en aval du moyen de pompage, et un déversement du liquide chargé de matière granulaire dans le réservoir à remplir.