Brevet FR3062319A1 — publié le 20180803

Dispositif et procédé de production de mousse de liant La présente invention concerne un dispositif et un procédé de production de mousse de liant. Pour la production d'un enrobé, par exemple un enrobé pour revêtement routier, il est possible de mélanger des granulats avec du liant, par exemple du bitume, en ajoutant en option des agrégats d'enrobé recyclés. Au lieu d'utiliser du liant à l'état liquide, il est possible d'utiliser de la mousse de liant, ce qui facilite le mélange, notamment du fait de la surface spécifique plus grande du liant sous forme de mousse. Il est ainsi possible d'effectuer le mélange à une température plus basse et/ou d'augmenter un taux de recyclage, c'est-à-dire la proportion d'agrégats d'enrobés recyclés dans le mélange. De la mousse de liant peut être produite en continu en injectant de l'eau à l'état liquide dans un flux de liant chaud circulant dans un conduit, le liant étant porté à une température supérieure à la température de vaporisation de l'eau. Au contact du liant chaud, l'eau se vaporise et forme des bulles qui génèrent une expansion du liant qui se transforme en mousse de liant. Néanmoins, il s'avère en pratique difficile d'obtenir un taux élevé de transformation du liant en mousse. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de production de mousse de liant permettant de transformer une grande proportion du liant en mousse, de préférence en un seul passage du liant dans le conduit. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de production de mousse de liant, comportant un conduit de circulation du liant s'étendant suivant un axe longitudinal et présentant une section transversale, et un dispositif d'injection pour l'injection de liquide dans le conduit, comprenant une ou plusieurs buse(s) d'injection de liquide, chaque buse étant configurée pour générer un jet de liquide sensiblement transversalement au conduit, et étant disposée de sorte que le(s) jet(s) couvre(nt) sensiblement la totalité de la section transversale du conduit. Le dispositif de production de mousse de liant peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - chaque buse d'injection est configurée pour générer un jet présentant un axe de jet perpendiculaire à l'axe longitudinal ou faisant avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal un angle non nul compris entre -30° et30 ° ; 3062319 2 - le dispositif comprend au moins deux buses situées dans un même plan transversal au conduit et/ou au moins deux buses décalées longitudinalement l'une par rapport à l'autre ; - la section transversale comprend au moins un sommet délimité par deux côtés 5 rectilignes formant un angle entre eux, le dispositif d'injection comprenant au moins une buse d'injection à ce sommet, la buse d'injection étant configurée pour former un jet ayant une étendue angulaire supérieure ou sensiblement égale à l'angle de ce sommet ; - au moins une buse d'injection ou chaque buse d'injection est située sur un sommet sortant formant un angle inférieure à 180° ; 10 - la section transversale présente une forme de polygone, chaque buse étant disposée à un sommet du polygone ; - au moins une ou chacune des buses est disposée à un sommet sortant du polygone ; - le polygone est concave et le dispositif d'injection comprend une buse d'injection 15 à chaque sommet sortant du polygone adjacent à un somment rentrant du polygone ; - la section transversale est en forme de triangle, notamment en forme de triangle équilatéral ; - la section transversale présente une forme d'étoile à au moins trois branches, en particulier une forme d'étoile polygonale ; et 20 - la section transversale est convexe. L'invention concerne également un procédé de production d'une mousse de liant comprenant la fourniture d'un dispositif de production tel que décrit plus haut ; la circulation de liant dans le conduit, le liant étant à une température prédéterminée supérieure à une température d'ébullition d'un liquide, notamment de l'eau ; l'injection du 25 liquide dans le conduit à l'aide du dispositif d'injection, l'injection du liquide entraînant sa vaporisation au contact du liant et la formation de bulles dans le liant ; et la récolte de la mousse de liant produite en sortie du conduit. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux 30 dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de production de mousse de liant ; - la Figure 2 est une vue schématique d'une section transversale du conduit de la Figure 1, et ; 35 - la Figure 3 est une vue schématique d'une autre section transversale d'un autre dispositif de production de liant. 3062319 3 Un dispositif de production10 de mousse de liant est illustré sur la Figure 1. Le liant est par exemple de type bitumeux. Le dispositif de production 10 de mousse de liant comporte un conduit de circulation 12 pour la circulation de liant chaud, le conduit 12 s'étendant suivant un axe 5 longitudinal A et présentant une section transversale, et un dispositif d'injection 14 configuré pour l'injection d'un liquide dans le conduit 12. Par la suite, les termes « transversal » et « longitudinal » seront compris par rapport à l'axe longitudinal A. En fonctionnement, le liant circule dans le conduit 12 sensiblement suivant la direction de l'axe longitudinal A. 10 Le dispositif de production 10 comprend une conduite d'alimentation 16 pour alimenter le dispositif d'injection 14 en liquide à partir d'une source de liquide 17, et un dispositif de régulation 18 configuré pour réguler le débit de liquide alimentant le dispositif d'injection 14. Le dispositif de régulation 18 est disposé sur le conduit d'alimentation 16. 15 Le dispositif de régulation 18 est par exemple configuré pour réguler le débit de liquide en fonction du débit de liant dans le conduit 12. Le débit de liquide d'injection est par exemple compris entre 1% et 4% du débit de liant dans le conduit 12. Le dispositif de régulation 18 est par exemple une vanne. 20 Le liquide injecté dans le conduit 12 est par exemple de l'eau. En fonctionnement, le liant circulant dans le conduit 12 est à une température supérieure à la température de vaporisation du liquide injecté, afin de permettre la vaporisation du liquide et la formation de mousse de liant. Le dispositif d'injection 14 de liquide comprend une ou plusieurs buse(s) d'injection 25 20 de liquide. Chaque buse d'injection 20 est configurée pour générer un jet de liquide. Le jet de liquide généré par une buse d'injection 20 se propage à partir de la buse d'injection 20 suivant un axe de jet, et présente un angle de jet (ou étendue angulaire du jet). Chaque buse d'injection 20 débouche dans le conduit 12. 30 Chaque buse d'injection 20 débouche sur la paroi latérale du conduit 12, et est orientée pour générer un jet de liquide se propageant sensiblement vers le centre du conduit 12. Chaque buse d'injection 20 est configurée pour générer un jet de liquide se propageant sensiblement transversalement à l'intérieur du conduit 12. 35 Par « sensiblement transversal », on entend que chaque buse d'injection 20 est disposée de manière à générer un jet présentant un axe de jet perpendiculaire à l'axe 3062319 4 longitudinal A ou faisant avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A un angle non nul compris entre -30° et 30°. Un angle négatif corespond à un jet projeté légèrement vers l'amont et un angle positif correspond à un jet projeté légèrement vers l'aval, en considérant le sens de circulation du liant dans le conduit 12. 5 La ou les buse(s) d'injection est(sont) configurée(s) de manière que, en vue suivant l'axe longitudinal A du conduit 12 (i.e. sur la Figure 2), le ou les jet(s) couvre(nt) sensiblement la totalité de la section transversale du conduit 12. Plus précisément, en vue suivant l'axe longitudinal A du conduit 12, la section transversale du conduit 12, la position de chaque buse d'injection 20 et la forme du jet de 10 chaque buse d'injection 12 sont configurés de sorte que le ou les jet(s) couvre(nt) sensiblement la totalité de la section transversale du conduit 12. Lorsque le dispositif d'injection comprend une seule buse d'injection 20, le jet généré par cette buse d'injection 20 présente, en vue suivant l'axe longitudinale A, une forme correspondant à celle de la section transversale, et couvre la totalité de la section 15 transversale. Lorsque le dispositif d'injection comprend plusieurs buses d'injection 20, en vue suivant l'axe longitudinal A du conduit 12, le jet généré par chaque buse d'injection 20 couvre au moins une portion de la section transversale, la somme des portions couvertes par les jets représentant la totalité de la section transversale. En d'autres termes, si une 20 région de la section transversale n'est pas couverte par un jet, alors cette région est couverte par au moins un autre jet. Chaque buse d'injection 20 est par exemple configurée pour générer un jet présentant, en vue suivant l'axe longitudinal A (Figure 2), une forme sensiblement triangulaire. 25 Chaque buse d'injection 20 est par exemple configurée pour générer un jet conique ou un jet sensiblement plat et triangulaire. De tels jets présentent, en vues suivant l'axe longitudinal A, une forme sensiblement triangulaire. Une buse d'injection 20 générant un jet plat et triangulaire est de préférence disposée pour que le jet s'étende suivant un plan sensiblement transversal, en particulier 30 un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A. Dans un exemple de réalisation, la section transversale du conduit 12 est non-circulaire. Avantageusement, la section transversale comprend au moins un sommet 21 délimité par deux côtés rectilignes 22a, 22b de la section transversale convergeant en 35 formant un angle a, chaque buse d'injection 20 étant disposée à un tel sommet 21 de la section transversale. 3062319 5 De préférence, en vue suivant l'axe longitudinal A, l'étendue angulaire du jet de chaque buse d'injection 20 est sensiblement égale à l'angle a du sommet 21 sur lequel cette buse d'injection 20 est disposée. Les bords 24 du jet s'étendent le long des deux côtés 22a, 22b formant ce sommet 21. En d'autres termes, les bords 24 du jet coïncident 5 sensiblement avec les côtés 22a, 22b délimitant le sommet 21. Sur les Figures 2 et 3, les bords 24 ont été représentés distincts des côtés 22a, 22b pour des raisons de clarté. De plus, sur ces figures, un seul jet a été représenté pour des raisons de clarté. De préférence, l'axe de jet du jet généré par chaque buse d'injection 20 disposée 10 à un sommet 21 de la section transversale coïncide, en vue suivant l'axe longitudinal A du conduit 12, avec la bissectrice de l'angle a défini par ce sommet 21. Les deux côtés rectilignes 22a, 22b délimitant le sommet 21 s'étendent à partir de la buse d'injection 20. De préférence, chaque sommet 21 sur lequel est disposée une buse d'injection possède un angle a inférieur à 180°. 15 Dans un exemple de réalisation, la section transversale est convexe. Cela signifie que chaque segment de droite reliant deux points de la section transversale, et notamment du contour de la section transversale, est entièrement inclus dans la section transversale. Le dispositif d'injection 14 comprend une ou plusieurs buses d'injection 20 20 disposées à des sommets 21 respectifs de la section transversale convexe. Des buses d'injection 20 disposées à des sommets 21 respectifs de la section transversale convexe peuvent être en nombre inférieur ou égal au nombre de sommets de la section transversale. Comme illustré sur la Figure 2, lorsque des buses d'injection 20 disposées à des 25 sommets 21 respectifs de la section transversale convexe sont en nombre inférieur à celui du nombre de sommets, au moins un sommet 26 est dépourvu de buse d'injection 20. En revanche, lorsque ces buses d'injection 20 disposées à des sommets 21 respectifs de la section transversale convexe sont en nombre égal à celui du nombre de sommets de la section transversale, chaque sommet 21 est muni d'une buse d'injection 30 20. Il est possible de couvrir toute la section transversale sans prévoir une buse d'injection 20 sur chaque sommet de la section transversale. En particulier, il est possible de couvrir toute la section transversale avec une buse d'injection 20 disposée à un sommet 21. La prévision de plusieurs buses d'injection 20 35 disposées sur des sommets 21 respectifs permet d'améliorer la proportion de liant transformée en mousse de liant. La prévision d'une buse d'injection 20 sur chaque 3062319 6 sommet 21 de la section transversale maximise le taux de transformation du liant en mousse. Dans un exemple de réalisation particulier, la section transversale présente une forme de polygone convexe, chaque buse d'injection 20 étant disposée à un sommet 21 5 du polygone. Un polygone convexe possède uniquement des sommets d'angle, orienté vers l'intérieur du polygone, inférieur à 180°. La section transversale est ici en forme de triangle. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 2, la section transversale présente une forme de triangle équilatéral. Le dispositif d'injection 14 comprend deux buses d'injection 10 20, chacune disposée à un sommet 21 respectif de la section transversale. Un sommet 26 de la section transversale est dépourvu de buse d'injection 20. Dans une variante, le dispositif d'injection 14 comprend une seule buse d'injection 20 ou trois buses d'injection 20, chacune disposée à un sommet 21 respectif de la section transversale. 15 Dans une variante, la section transversale est concave, i.e. non-convexe. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la Figure 3, la section transversale est en forme de polygone concave. Un polygone concave comporte des sommets rentrants, formés à la jonction entre deux côtés adjacents du polygone formant entre eux un angle supérieur à 180° à 20 l'intérieur du polygone, et des sommets sortants, formés à la jonction entre deux côtés adjacents du polygone formant entre eux un angle inférieur à 180° à l'intérieur du polygone. Plus précisément, un sommet est sortant si la droite passant par les sommets adjacents à ce sommet est contenu dans le polygone. Un sommet est rentrant si la droite passant par les sommets adjacents à ce sommet est à l'extérieur du polygone. Deux 25 sommets d'un polygone sont adjacents si un unique côté du polygone les joint. La section transversale présente par exemple une forme d'étoile polygonale à au moins trois branches. Sur la Figure 3, la section transversale présente une forme d'étoile polygonale équilatérale à quatre branches. Le dispositif d'injection 14 comporte au moins une buse d'injection 20 disposée à 30 un sommet 21 sortant du polygone. De préférence, le dispositif d'injection 14 comprend une buse d'injection 20 disposée à chaque sommet 21 sortant adjacent à au moins un sommet rentrant. Dans les différents exemples de réalisation, lorsque le dispositif d'injection 14 comprend plusieurs buses d'injection 20, ces buses d'injections 20 sont par exemple 35 situées dans un même plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit 12, comme illustré sur les Figures 2 et 3. 3062319 7 En variante, il est possible de prévoir au moins deux buses d'injection 20 décalées l'une par rapport à l'autre le long de l'axe longitudinal. Ces buses d'injection 20 restent agencées de sorte que, en vue suivant l'axe longitudinal A du conduit 12, les jets générés par ces buses d'injection 20 couvrent sensiblement la totalité de la section transversale du 5 conduit 12. Un procédé de production d'une mousse de liant au moyen du dispositif de production 10 va maintenant être décrit. Du liant, par exemple du bitume, à l'état liquide à une température égale ou, de préférence, supérieure à la température d'évaporation du liquide d'injection, qui est par 10 exemple de l'eau, est mise en circulation dans le conduit 12. Du liquide d'injection (par exemple de l'eau) est injecté dans le conduit 12 à l'aide du dispositif d'injection 14, par l'intermédiaire de chaque buse d'injection 20. Au contact du liant chaud, le liquide se vaporise et forme des bulles dans le liant. Cette vaporisation entraine la formation d'une mousse de liant dans le conduit 12 en aval 15 du dispositif d'injection 14. Etant donné que, en vue longitudinale, le ou les jet(s) couvre(nt) sensiblement la totalité de la section transversale du conduit 12, sensiblement la totalité du liant passant par le conduit 12 est atteinte par le liquide injecté et transformée en mousse de liant. Le dispositif de production 10 permet de transformer sensiblement la totalité du 20 liant circulant dans le conduit 12 en mousse de liant, en un seul passage du liant dans le conduit 12. La mousse de liant produite par le dispositif de production 10 est utilisable pour la production d'enrobés par mélange de granulats et de mousse de liant, éventuellement avec ajout d'agrégat d'enrobé recyclés. Un tel enrobé peut être utilisé comme revêtement 25 routier. L'utilisation d'une mousse de liant dans laquelle une très forte proportion du liant est transformée en mousse permet de réaliser le mélange à une température réduite. Ainsi, l'enrobé produit par mélange des granulats et de la mousse de liant peut être produit chaud, tiède ou froid. 30 La production d'enrobé « chaud » est généralement réalisée à une température supérieure à 140°C. La production d'enrobé « tiède» est généralement réalisée à une température comprise entre 110°C et 140°C. La prodation d'enrobés « froids » généralement réalisée à température ambiante. L'abaissement de la température de production d'un enrobé permet de réduire le 35 coût de production de l'enrobé et d'en limiter l'impact sur l'environnement. 3062319 8 L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrit. Des variantes sont envisageables. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 2, le dispositif d'injection 14 comprend deux buses 20 situées dans un même plan transversal au conduit 12. En variante, ou en 5 complément facultatif, le dispositif d'injection 14 comprend au moins deux buses 20 décalées l'une par rapport à l'autre la long de l'axe longitudinal A. Bien que les jets générés par les buses d'injection 20 soit décalés le long de l'axe longitudinal A, en vue suivant l'axe longitudinale A, les jets générés par les buses d'injection 20 couvrent l'ensemble de la section transversale du conduit 12. 10 REVENDICATIONS1.- Dispositif de production (10) de mousse de liant, comportant un conduit (12) de circulation du liant s'étendant suivant un axe longitudinal (A) et présentant une section transversale, et un dispositif d'injection (14) pour l'injection de liquide dans le conduit (12), comprenant une ou plusieurs buse(s) d'injection de liquide (20), chaque buse (20) étant configurée pour générer un jet de liquide sensiblement transversalement au conduit (12), et étant disposée de sorte que le(s) jet(s) couvre(nt) sensiblement la totalité de la section transversale du conduit (12). 2.- Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque buse d'injection (20) est configurée pour générer un jet présentant un axe de jet perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) ou faisant avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) un angle non nul compris entre -30° et 30°. 3.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux buses (20) situées dans un même plan transversal au conduit (12) et/ou au moins deux buses (20) décalées longitudinalement l'une par rapport à l'autre. 4.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section transversale comprend au moins un sommet délimité par deux côtés rectilignes (22a, 22b) formant un angle entre eux, le dispositif d'injection (10) comprenant au moins une buse d'injection (20) à ce sommet, la buse d'injection (20) étant configurée pour former un jet ayant une étendue angulaire supérieure ou sensiblement égale à l'angle de ce sommet. 5.- Dispositif (10) selon la revendication 4, dans lequel au moins une buse d'injection (20) ou chaque buse d'injection (20) est située sur un sommet sortant formant un angle inférieure à 180°. 6.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section transversale présente une forme de polygone, chaque buse (20) étant disposée à un sommet du polygone. 3062319 10 7.- Dispositif (10) selon la revendication 6, dans lequel au moins une ou chacune des buses (20) est disposée à un sommet sortant du polygone. 8.- Dispositif (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le polygone est 5 concave et le dispositif d'injection (10) comprend une buse d'injection (20) à chaque sommet sortant du polygone adjacent à un somment rentrant du polygone. 9.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section transversale est en forme de triangle, notamment en forme de triangle 10 équilatéral. 10.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la section transversale présente une forme d'étoile à au moins trois branches, en particulier une forme d'étoile polygonale. 15 11.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section transversale est convexe. 12.- Procédé de production d'une mousse de liant comprenant : 20 - la fourniture d'un dispositif de production (10) suivant l'une quelconque des revendications précédentes ; - la circulation de liant dans le conduit (12), le liant étant à une température prédéterminée supérieure à une température d'ébullition d'un liquide, notamment de l'eau; - l'injection du liquide dans le conduit (12) à l'aide du dispositif d'injection (14), 25 l'injection du liquide entraînant sa vaporisation au contact du liant et la formation de bulles dans le liant ; et - la récolte de la mousse de liant produite en sortie du conduit (12).