Brevet FR2960891A1 — publié le 20111209

Procédé d'homogénéisation du mélange des matériaux au début d'un cycle de production de produits enrobés bitumineux. La présente invention concerne un procédé d'homogénéisation du mélange des matériaux au début d'un cycle de production de produits enrobés bitumineux dans une centrale d'enrobage continu à contre-courant. De manière classique, la production de produits enrobés bitumineux, par exemple pour des revêtements routiers, est réalisée dans une centrale d'enrobage à partir d'un mélange granulaire composé de matériaux de faible granulométrie et de matériaux de plus forte granulométrie, c'est-à-dire de moyenne et de grosse granulométries. Ce mélange granulaire est mélangé avec du bitume ou des liants hydrocarbonés pour obtenir les produits enrobés bitumineux. La centrale d'enrobage continu comprend, entre autres, au moins un tambour rotatif de séchage et de chauffage des matériaux composant la matière granulaire et des moyens de mélange et de malaxage de ces matériaux secs et chauds avec le bitume ou les liants hydrocarbonés. La matière granulaire froide et humide est tout d'abord chauffée et séchée dans l'enveloppe du tambour qui comporte, à une extrémité, un brûleur pour la circulation dans ladite enveloppe de gaz chauds. L'extrémité d'introduction de la matière granulaire est située, soit à l'opposé du brûleur pour une circulation à contre-courant de cette matière par rapport aux gaz chauds, soit au niveau de la même extrémité que le brûleur pour une circulation de ladite matière dans le même sens que les gaz chauds. Dans le cas d'un tambour sécheur avec une circulation à contre-courant, l'enveloppe du tambour détermine de l'extrémité d'entrée jusqu'à l'extrémité de sortie : - une zone d'introduction de la matière granulaire froide et humide, - une zone de séchage et de chauffage de cette matière granulaire par les gaz chauds produits par la flamme du brûleur, - une zone de flamme dans laquelle se développe ladite flamme, et - une zone de sortie de la matière granulaire sèche et chaude. Dans le cas d'un tambour sécheur-malaxeur avec une circulation à contre-courant, l'enveloppe du tambour comporte à la suite de la zone de flamme : - une zone d'introduction du bitume ou des liants hydrocarbonés et de malaxage avec la matière granulaire sèche et chaude, et - une zone d'évacuation des produits enrobés bitumineux. Le séchage à contre-courant de la matière granulaire dans l'enveloppe du tambour génère une hétérogénéité granulaire, notamment pendant les régimes transitoires, c'est-à-dire pendant, d'une part, l'arrêt et la vidange du tambour et, d'autre part, le démarrage 2 et le remplissage de ce tambour étant donné que les gaz chauds de séchage traversent ladite enveloppe dans le sens inverse de celui des matériaux de la matière granulaire. En effet, au début d'un cycle de production, c'est-à-dire lors du régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour, les matériaux de plus faible granulométrie sont ralentis dans leur avancement par le souffle des gaz chauds. De ce fait, les matériaux de plus grosse granulométrie avancent plus rapidement et arrivent les premiers à la sortie de l'enveloppe du tambour générant ainsi une hétérogénéité granulaire dans le mélange. En régime permanent, un équilibre s'établit et le mélange qui sort du tambour est homogène en granulométrie. En fin de production, c'est-à-dire lors du régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour, les matériaux de faible granulométrie manquant au début du cycle de production se retrouvent. Cette hétérogénéité granulaire finale est complémentaire de l'hétérogénéité granulaire initiale. Pour réduire le manque d'hétérogénéité du mélange lors du régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour et pour éviter de perdre les premiers matériaux qui sortent de ce tambour, on connaît différentes méthodes. Dans le cas de centrales d'enrobage avec la zone de malaxage intégrée dans le tambour, le début de fabrication constitué principalement par les matériaux de plus grosse granulométrie, est emprisonné dans la zone de malaxage grâce à une porte qui en bouche l'orifice de sortie. Les matériaux de plus grosse granulométrie ainsi emprisonnés sont dilués dans la production en cours. La porte d'évacuation reste fermée un temps suffisamment long pour que cette dilution permette d'obtenir des produits enrobés bitumineux de qualité acceptable. Une fois ce temps atteint, la sortie du tambour est libérée et les produits bitumineux sont évacués. Dans le cas de centrales d'enrobage ayant une zone de malaxe séparée, le début de fabrication constitué principalement par les matériaux de plus grosse granulométrie est dévié, avant d'arriver dans la zone de malaxage. La quantité de matériaux ainsi stockée par exemple dans une trémie tampon, est réintroduite progressivement en amont de la zone de malaxage pour être diluée dans la fabrication en cours. Ces deux méthodes de dilution du début de la production donnent satisfaction pour éviter de jeter les matériaux du début de production, mais ne règlent pas le problème du défaut d'hétérogénéité lors du régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour si bien que les matériaux de plus faible granulométrie correspondant au début de production, doivent être jetés. L'invention a pour but de proposer un procédé d'homogénéisation du mélange des matériaux au début d'un cycle de production, qui évite ces inconvénients et qui est simple à mettre en oeuvre. L'invention a donc pour objet un procédé d'homogénéisation du mélange des matériaux au début d'un cycle de production de produits enrobés bitumineux dans une centrale d'enrobage continu à contre-courant, ladite centrale comprenant un tambour rotatif muni, entre autres, d'une zone de séchage, d'une zone de mélange des matériaux formés par les matériaux de faible granulométrie et de plus grosse granulométrie, et une zone de malaxage avec du bitume ou des liants hydrocarbonés, caractérisé en ce qu'au cours d'un régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour d'un cycle de production, on récupère les matériaux de faible granulométrie et, au cours d'un régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour du cycle de production suivant, on réinjecte les matériaux de faible granulométrie récupérés à un débit contrôlé et en synchronisation avec les matériaux de plus grosse granulométrie pour ajuster la granulométrie du mélange. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - on réinjecte les matériaux de plus faible granulométrie entre la fin de la zone de séchage jusqu'au début de la zone de malaxage, - on réinjecte les matériaux de faible granulométrie directement dans le tambour au début de la zone de mélange formant une zone de malaxage avec du bitume ou des liants hydrocarbonés, - on réinjecte les matériaux de faible granulométrie au début d'une zone de malaxage avec du bitume ou des liants hydrocarbonés, séparée de la zone de mélange du tambour, - avant de réinjecter les matériaux de faible granulométrie, on stocke ces matériaux dans une trémie tampon indépendante, - avant de réinjecter les matériaux de faible granulométrie, on stocke ces matériaux directement dans la zone de mélange, - avant de réinjecter les matériaux de faible granulométrie, on stocke ces matériaux directement dans la zone de malaxage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une centrale d'enrobage comportant un tambour rotatif sécheur-malaxeur pour la préparation de produits enrobés bitumineux, et - la figure 2 est une vue schématique en élévation d'une centrale d'enrobage comportant un tambour rotatif sécheur et un malaxeur séparé pour la préparation de produits enrobés bitumineux. D'une manière générale, l'invention s'applique aux centrales d'enrobage comportant soit un tambour sécheur-malaxeur, comme représenté à la figure 1, soit un tambour sécheur suivi d'un malaxeur, comme représenté à la figure 2, pour la production de produits enrobés bitumineux. Ces produits enrobés bitumineux sont obtenus à partir d'une matière granulaire de base froide et humide, de bitume ou de liants hydrocarbonés et éventuellement de produits bitumineux recyclés. La matière granulaire est constituée de matériaux de faible granulométrie qui sont dénommés par la suite par le terme « sables » et de matériaux de plus grosse granulométrie, qui sont dénommés par la suite par le terme « graviers ». Sur la figure 1, on a représenté un tambour sécheur-malaxeur 10 de type connu qui comporte une enveloppe 11 de forme générale cylindrique, montée rotative sur un support, non représenté, autour de son axe qui est légèrement incliné par rapport au plan horizontal. L'enveloppe 11 montée rotative autour de son axe longitudinal comporte une entrée 12 de la matière granulaire, c'est-à-dire des matériaux de faible granulométrie et des matériaux de plus grosse granulométrie. Cette matière granulaire est introduite dans l'enveloppe 11 par un convoyeur 13 qui pénètre dans la partie basse de cette enveloppe 11. L'enveloppe 11 comporte à l'opposé de l'entrée 12, une paroi d'extrémité 14 pourvue d'un brûleur 15 ayant un corps 16 de forme allongée introduit axialement par cette paroi 14 et le corps 16 du brûleur 15 est fixé de manière coaxiale par rapport à l'enveloppe 11. De manière classique et comme représenté sur la figure 1, l'enveloppe 11 du tambour 10 détermine de l'entrée 12 jusqu'à la paroi de sortie 14, une succession de zones, à savoir : - une zone A d'introduction de la matière granulaire froide et humide, - une zone B de séchage et de chauffage de la matière granulaire par les gaz chauds produits par la flamme du brûleur 15, - une zone C de flamme dans laquelle se développe la flamme, - une zone D de mélange et de malaxage de la matière granulaire avec des matériaux additionnels constitués par le bitume ou des liants hydrocarbonés, et - une zone E d'évacuation des produits enrobés bitumineux ainsi produits. La zone D est divisée en une première zone D' de mélange et une seconde zone D" de malaxage au début de laquelle les matériaux additionnels sont introduits par exemple par une rampe 26 qui débouche dans l'enveloppe 11 du tambour 10. Les produits enrobés bitumineux sortent du tambour 10 prêts à l'emploi et sont dirigés par exemple par un élément de transport 17 ou par tout autre système approprié dans une ou plusieurs trémies de stockage 18. La centrale d'enrobage représentée à la figure 1 comporte également une trémie tampon 20 dont l'entrée 20a est reliée à l'élément de transport 17 par exemple par une vanne 21 et une conduite 22 et dont la sortie 20b est reliée par une conduite 23 par exemple à un anneau de recyclage 24 entourant l'enveloppe 11 du tambour 10. Cet anneau de recyclage 24 débouche à l'intérieur de l'enveloppe 11 au début de la zone D de mélange et de malaxage. Une proportion plus ou moins importante de produits bitumineux recyclés obtenus, par exemple par concassage de revêtements routiers usés, peut également être introduite dans l'enveloppe 11 du tambour 10 par l'anneau de recyclage 24 au moyen d'une conduite 27. La vanne 21 peut être remplacée par tout système approprié permettant de relier la sortie de l'enveloppe 11 avec la ou les trémies de stockage 18 ou avec la trémie tampon 20. Le séchage à contre-courant de la matière granulaire dans l'enveloppe 11 du tambour 10 génère une hétérogénéité granulaire, notamment pendant les régimes transitoires, c'est-à-dire pendant, d'une part, l'arrêt et la vidange du tambour 10 et, d'autre part, le démarrage et le remplissage de ce tambour 10 étant donné que les gaz chauds de séchage traversent ladite enveloppe dans le sens inverse de celui des matériaux de la matière granulaire. Ainsi, au début d'un cycle de production, c'est-à-dire pendant le régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour 10, les sables sont ralentis dans leur avancement par le souffle des gaz chauds. De ce fait, les graviers avancent plus rapidement et arrivent les premiers à la sortie de l'enveloppe 11 du tambour 10. A la fin du cycle de production, c'est-à-dire lors du régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour 10, les sables manquant au début du cycle de production se retrouvent. Pour réduire le manque d'hétérogénéité du mélange lors du régime de démarrage et de remplissage du tambour 10, le procédé selon l'invention consiste au cours du régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour 10 d'un cycle de production, à récupérer les sables en dirigeant ces sables sortant de l'enveloppe 11 vers la trémie tampon 20 par l'intermédiaire de la vanne 21 et de la conduite 22. Ces sables sont donc stockés dans la trémie tampon 20. Au cours du régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour 10 du cycle de production suivant, les sables préalablement récupérés dans la trémie tampon 20, sont réinjectés par l'intermédiaire de la trémie 23 et de l'anneau de recyclage 24 dans la zone D de mélange et de malaxage. Ces sables sont réinjectés à un débit contrôlé et en synchronisation avec les graviers arrivant dans cette zone D de mélange et de malaxage. Selon une variante, les sables peuvent être stockés directement dans la zone D de mélange et de malaxage jusqu'au début du cycle de production suivant afin de rétablir l'homogénéité du mélange de ce cycle de production. Sur la figure 2, on a représenté un tambour sécheur 30 de type connu qui comporte une enveloppe 31 de forme générale cylindrique, montée rotative sur un support, non représenté, autour de son axe qui est légèrement incliné par rapport au plan horizontal. L'enveloppe 31 montée rotative autour de son axe longitudinal comporte une entrée 32 de la matière granulaire, c'est-à-dire des matériaux de faible granulométrie et des matériaux de plus grosse granulométrie. Cette matière granulaire est introduite dans l'enveloppe 31 par un convoyeur 33 qui pénètre dans la partie basse de cette enveloppe 31. L'enveloppe 31 comporte, à l'opposé de l'entrée 32, une paroi d'extrémité 34 pourvue d'un bruleur 35 ayant un corps 36 de forme allongée introduit axialement par cette paroi 34 et le corps 36 du bruleur 35 est fixé de manière coaxiale par rapport à l'enveloppe 31. De manière classique et comme montré à la figure 2, l'enveloppe 31 du tambour 30 détermine de l'entrée 32 jusqu'à la paroi de sortie 34, une succession de zones, à savoir : - une zone A 1 d'introduction de la matière granulaire froide et humide, - une zone B1 de séchage et de chauffage de la matière granulaire par les gaz chauds produits par la flamme du bruleur 35, - une zone Cl de flamme dans laquelle se développe la flamme, - une zone D1 de mélange de la matière granulaire, et - une zone E1 d'évacuation de la matière granulaire sèche et chaude. La matière granulaire sèche et chaude à la sortie du tambour 30 est transférée par un élément de transport 37 dans une cuve d'un malaxeur 38 du type mono ou bi-arbres 39 disposé à l'intérieur de ladite cuve ou tout autre type de malaxeur. Ce malaxeur 38 forme une zone de mélange et de malaxage de la matière granulaire sortant du tambour 30 et ce malaxeur 38 est équipé de moyens, 45 d'injection du bitume ou de liants hydrocarbonés constitués par exemple par une rampe d'injection. Les produits enrobés bitumineux sortent du malaxeur 38 et sont dirigés vers une ou plusieurs trémies de stockage 40. La centrale d'enrobage représentée à la figure 2 comporte également une trémie tampon 41 dont l'entrée 40a est reliée à l'élément de transport 37 par une vanne 42 et une conduite 43 et dont la sortie 41b est reliée à l'élément de transport 37 par une conduite 44. Dans ce cas également la vanne 42 peut être remplacée par tout système approprié permettant de relier la sortie de l'enveloppe 31 avec l'entrée du malaxeur 38 ou avec la trémie tampon 41. Le séchage à contre-courant de la matière granulaire dans l'enveloppe 31 du tambour 30 génère une hétérogénéité granulaire, notamment pendant les régimes transitoires, c'est-à-dire pendant, d'une part, l'arrêt et la vidange du tambour 30 et, d'autre part, le démarrage et le remplissage de ce tambour 30, étant donné que les gaz chauds de séchage traversent ladite enveloppe 31 dans le sens inverse de celui des matériaux de la matière granulaire. Ainsi, au début d'un cycle de production, c'est-à-dire pendant le régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour 30, les sables sont ralentis dans leur avancement par le souffle des gaz chauds. De ce fait, les graviers avancent plus rapidement et arrivent les premiers à la sortie de l'enveloppe 31 du tambour 30, générant ainsi une hétérogénéité granulaire. A la fin du cycle de production, c'est-à-dire lors du régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour 30, les sables manquant au début de ce cycle de production se retrouvent. Pour réduire le manque d'hétérogénéité du mélange, le procédé selon l'invention, consiste au cours d'un régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour 30 d'un cycle de production, à récupérer les sables en dirigeant ces sables sortant de l'enveloppe 31 vers la trémie tampon 41 par l'intermédiaire de la vanne 42 et de la conduite 43. Ces sables sont donc stockés dans la trémie tampon 41. Au cours du régime transitoire le démarrage et de remplissage du tambour 30 du cycle de production suivant, les sables préalablement récupérés dans la trémie 41, sont réinjectés par l'intermédiaire de la conduite 44 dans l'élément de transport 37 et ces sables sont introduits en amont de la zone F1 de malaxage du malaxeur 38 après avoir basculé la vanne 42. Ces sables sont réinjectés à un débit contrôlé et en synchronisation avec les graviers arrivant dans cette zone F1 de mélange et de malaxage. Selon une première variante, avant de réinjecter les sables, ces sables peuvent être directement stockés dans la zone F1 de mélange et de malaxage du malaxeur 38. Selon une seconde variante, les sables, à la sortie de la trémie tampon 41, peuvent être réinjectés au début de la zone Dl de mélange de l'enveloppe 31 du tambour 30 par la conduite 23a et l'anneau de recyclage 24a. Une proportion plus ou moins importante de produits bitumineux reçyclés obtenus, par exemple par concassage de revêtements routiers usés, peut également être introduite dans l'enveloppe 31 du tambour 30 par exemple par un anneau de recyclage 24a au moyen d'une conduite 27a ou directement à l'entrée du malaxeur 38. Dans tous les cas, la réutilisation des sables se fait à débit contrôlé et en synchronisation avec l'arrivée des graviers au point de réintroduction dans le cycle de production afin d'avoir une bonne correction granulométrique. D'une manière générale, on réinjecte les sables entre la fin de la zone de séchage et le début de la zone de malaxage. Le procédé selon l'invention, permet de reconstituer, à chaque début de cycle de production, la courbe granulométrique correcte du mélange bitumineux en réintroduisant d'une manière contrôlée au début du régime de démarrage et de remplissage du tambour d'un cycle de production, les matériaux de faible granulométrie récupérés à la fin du régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour du cycle de production précédent. REVENDICATIONS1.- Procédé d'homogénéisation du mélange des matériaux au début d'un cycle de production de produits enrobés bitumineux dans une centrale d'enrobage continu à contre-courant, ladite centrale comprenant un tambour rotatif (10 ; 30) muni, entre autres, d'une zone de séchage, d'une zone de mélange des matériaux formés par des matériaux de faible granulométrie et de plus grosse granulométrie et une zone de malaxage avec du bitume ou des liants hydrocarbonés, caractérisé en ce qu'au cours d'un régime transitoire d'arrêt et de vidange du tambour (10 ; 30) d'un cycle de production, on récupère les matériaux de faible granulométrie et, au cours d'un régime transitoire de démarrage et de remplissage du tambour (10 ; 30) du cycle de production suivant, on réinjecte les matériaux de faible granulométrie récupérée, à un débit contrôlé et en synchronisation avec les matériaux de plus grosse granulométrie pour ajuster la granulométrie du mélange. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réinjecte les matériaux de plus faible granulométrie entre la fin de la zone de séchage jusqu'au début de la zone de malaxage. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réinjecte les matériaux de plus faible granulométrie directement dans le tambour (10) au début de la zone de mélange formant la zone de malaxage avec le bitume ou les liants hydrocarbonés. 4.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réinjecte les matériaux de faible granulométrie au début de la zone de malaxage avec le bitume ou les liants hydrocarbonés séparée de la zone de mélange du tambour (30). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant de récupérer les matériaux de faible granulométrie, on stocke ces matériaux dans une trémie tampon (20 ; 41) indépendante. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant de réinjecter les matériaux de faible granulométrie, on stocke ces matériaux directement dans la zone de mélange et de malaxage du tambour (10, 30). 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant de réinjecter les matériaux de faible granulométrie, on stocke ces matériaux directement dans la zone de malaxage.