Brevet FR3065973A1 — publié le 20181109

EXCAVATRICE ASPIRATRICE EQUIPEE DE TURBINES EN SERTE Domaine technique La prÃ©sente invention se rapporte au domaine des excavatrices aspiratrices utilisÃ©es dans le domaine des Travaux Publics, plus particuliÃ¨rement dans la branche Â« Voiries et RÃ©seaux Divers Â» des Travaux Publics, pour excaver et aspirer les gravats dans les tranchÃ©es. L'invention porte tout particuliÃ¨rement sur le systÃ¨me d'aspiration agencÃ© sur une excavatrice aspiratrice. Etat de la technique Les excavatrices aspiratrices, Ã©galement appelÃ©es camions d'aspiration de gravats, sont couramment utilisÃ©es lors de la rÃ©alisation de travaux de Voiries et RÃ©seaux Divers (plus couramment appelÃ© VRD) de type terrassement, afin d'excaver, d'aspirer et d'Ã©vacuer les gravats lors de la rÃ©alisation de tranchÃ©es dans des sols dÃ©jÃ encombrÃ©s par des rÃ©seaux de distribution tels que des canalisations d'eau, des conduits de gaz ou des cÃ¢bles Ã©lectriques courants forts et/ou courants faibles, pour ne pas dÃ©tÃ©riorer ou arracher ces rÃ©seaux. Traditionnellement, une excavatrice aspiratrice comprend un systÃ¨me d'aspiration qui est portÃ© par un vÃ©hicule, un bras d'aspiration articulÃ© permettant de maintenir et de guider un conduit d'aspiration souple qui est raccordÃ©, en amont, Ã une enceinte mise en dÃ©pression par le biais d'un systÃ¨me d'aspiration et, en aval, Ã une buse ou une tÃªte que l'on dÃ©place dans la tranchÃ©e pour excaver et aspirer les gravats, lesquels sont stockÃ©s dans l'enceinte aprÃ¨s leur aspiration. Les systÃ¨mes d'aspiration actuels sur les excavatrices aspiratrices comprennent une turbine ou plusieurs turbines multi-Ã©tages qui permettent de gÃ©nÃ©rer un flux air et une dÃ©pression dans l'enceinte sur laquelle est raccordÃ© le conduit d'aspiration souple. Du fait de la dÃ©pression, les gravats sont aspirÃ©s dans le conduit d'aspiration souple puis pÃ©nÃ¨trent dans l'enceinte. Cette enceinte comprend des moyens de sÃ©paration des gravats et des fines et des moyens de filtration de l'air chargÃ© de fines (les poussiÃ¨res), l'air filtrÃ© passant par la turbine ou les turbines multiÃ©tages avant d'Ãªtre rejetÃ© dans l'atmosphÃ¨re. Les mises en oeuvre actuelles de systÃ¨mes d'aspiration sur les excavatrices aspiratrices ne procurent pas un rendement optimal et sont en outre trÃ¨s bruyantes. RÃ©sumÃ© de l'invention 3065973 2 La prÃ©sente invention vise Ã limiter ces inconvÃ©nients prÃ©citÃ©s. A cet effet, l'invention concerne un systÃ¨me d'aspiration d'une excavatrice aspiratrice, lequel comprend : - au moins deux turbines disposÃ©es l'une Ã la suite de l'autre, chaque turbine comprenant un carter et des aubes, chaque carter comprenant une entrÃ©e centrale et une sortie 5 excentrÃ©e, - des moyens d'entraÃ®nement en rotation des aubes des turbines, la rotation et la configuration des aubes permettant la circulation de l'air de l'entrÃ©e centrale vers la sortie excentrÃ©e sur chaque turbine ; - au moins un caisson intermÃ©diaire, chaque caisson intermÃ©diaire Ã©tant agencÃ© entre les 10 carters de deux turbines, le caisson intermÃ©diaire comprenant une entrÃ©e excentrÃ©e qui communique avec la sortie excentrÃ©e de la turbine en amont, une sortie centrale qui communique avec l'entrÃ©e centrale de la turbine en aval et un dÃ©flecteur en forme de spirale permettant la circulation de l'air dans ledit caisson intermÃ©diaire de l'entrÃ©e excentrÃ©e vers la sortie d'air centrale. 15 Ces caissons intermÃ©diaires permettent de canaliser l'air entre chaque turbine de sorte que le flux d'air sortant de la sortie excentrÃ©e de la turbine disposÃ©e en amont soit bien recentrÃ© vers l'entrÃ©e centrale de la turbine disposÃ©e en aval. On Ã©vite ainsi de casser le flux d'air, ce qui assure un meilleur rendement et rÃ©duit les nuisances sonores du fait de la rÃ©duction des turbulences. L'enceinte de l'excavatrice aspiratrice, raccordÃ©e Ã l'entrÃ©e principale du systÃ¨me 20 d'aspiration, c'est-Ã -dire l'entrÃ©e centrale de la premiÃ¨re turbine (celle la plus en amont), est ainsi mise en dÃ©pression de maniÃ¨re optimale grÃ¢ce Ã cette amÃ©lioration du rendement du systÃ¨me d'aspiration. Les termes amont et aval sont dÃ©finis en considÃ©ration du sens de circulation du flux d'air dans le systÃ¨me d'aspiration. 25 Dans une rÃ©alisation, le systÃ¨me d'aspiration comprend deux turbines et un caisson intermÃ©diaire agencÃ© entre les carters des deux turbines. Selon une variante, le systÃ¨me d'aspiration comprend trois turbines et deux caissons intermÃ©diaires agencÃ©s respectivement entre les carters des trois turbines. Selon une autre variante, le systÃ¨me d'aspiration comprend quatre turbines et trois caissons intermÃ©diaires agencÃ©s respectivement entre les carters des 30 quatre turbines. On comprend que les caractÃ©ristiques du systÃ¨me d'aspiration selon l'invention permettent d'envisager un agencement de plus de quatre turbines en sÃ©rie constituant successivement entre elles des turbines amont et des turbines aval, avec des caissons 3065973 3 intermÃ©diaires agencÃ©s entre lesdites turbines. On comprend que les caissons intermÃ©diaires sont intercalÃ©s entre les carters des turbines disposÃ©s les uns Ã la suite des autres. Selon le systÃ¨me d'aspiration, les moyens d'entrainement comprennent un moteur entraÃ®nant un arbre sur lequel sont montÃ©es les aubes des turbines. Cela permet une conception 5 simplifiÃ©e des moyens d'entraÃ®nement et une synchronisation entre toutes les turbines. Selon le systÃ¨me d'aspiration, sur chaque turbine constituant une turbine amont vis-Ã -vis d'une turbine aval, c'est-Ã -dire toutes les turbines exceptÃ© la derniÃ¨re (celle en bout du systÃ¨me d'aspiration), la sortie excentrÃ©e sur le carter est disposÃ©e sur une paroi de sÃ©paration avec le caisson intermÃ©diaire lui succÃ©dant. Cette paroi de sÃ©paration est donc commune au carter de la 10 turbine amont et au caisson intermÃ©diaire. De la mÃªme maniÃ¨re, sur chaque turbine constituant une turbine aval vis-Ã -vis d'une turbine amont, c'est-Ã -dire toutes les turbines exceptÃ© la premiÃ¨re (celle en dÃ©but du systÃ¨me d'aspiration), l'ouverture centrale sur le carter est disposÃ©e sur une paroi de sÃ©paration avec le caisson intermÃ©diaire lui prÃ©cÃ©dant. Cette paroi de sÃ©paration est donc commune au carter de la 15 turbine aval et au caisson intermÃ©diaire. Selon le systÃ¨me d'aspiration, sur chaque turbine constituant une turbine amont vis-Ã -vis d'un turbine aval, le carter comprend un dÃ©flecteur favorisant le transfert de l'air dudit carter vers le caisson intermÃ©diaire lui succÃ©dant. Cela contribue Ã©galement Ã ne pas casser le flux d'air afin de conserver un rendement optimal. 20 Selon le systÃ¨me d'aspiration, sur la derniÃ¨re turbine, la sortie excentrÃ©e est agencÃ©e sur le contour pÃ©riphÃ©rique du carter. Selon le systÃ¨me d'aspiration, celui-ci comprend un conduit d'entrÃ©e raccordÃ© sur l'entrÃ©e centrale de la premiÃ¨re turbine. Selon le systÃ¨me d'aspiration, celui-ci comprend un conduit de sortie raccordÃ© sur la sortie 25 excentrÃ©e de la derniÃ¨re turbine. L'invention concerne aussi une excavatrice aspiratrice, laquelle comprend un systÃ¨me d'aspiration prÃ©sentant les caractÃ©ristiques qui prÃ©cÃ¨dent, une enceinte raccordÃ©e au systÃ¨me d'aspiration pour sa mise en dÃ©pression, un conduit d'aspiration souple raccordÃ© Ã l'enceinte, ladite enceinte comprenant des moyens de sÃ©paration des gravats et des fines et des moyens de 30 filtration de l'air chargÃ© de fines avant son acheminement vers ledit systÃ¨me d'aspiration. 3065973 4 BrÃ¨ve description des figures Les caractÃ©ristiques et avantages de l'invention apparaÃ®tront Ã la lecture de la description suivante s'appuyant sur des figures, parmi lesquelles : - La figure 1 illustre une vue d'ensemble des Ã©lÃ©ments d'une excavatrice aspiratrice 5 intÃ©grant un systÃ¨me d'aspiration selon l'invention ; - Les figures 2 et 3 illustrent deux vues d'une rÃ©alisation d'un systÃ¨me d'aspiration selon l'invention ; - Les figures 4 Ã 10 illustrent plusieurs vue d'un dÃ©coupage successif du systÃ¨me d'aspiration de la figure 3. 10 Description dÃ©taillÃ©e Sur la figure 1 est illustrÃ©e une excavatrice aspiratrice 1 qui comprend un systÃ¨me d'aspiration 2, une enceintre 3 et une gaine 4 qui relie le systÃ¨me d'aspiration 2 Ã l'enceinte 3. Cette excavatrice aspiratrice 1 est gÃ©nÃ©ralement montÃ©e sur le chÃ¢ssis d'un vÃ©hicule (non illustrÃ©). 15 L'enceinte 3 comprend une premiÃ¨re chambre 30 dans laquelle sont stockÃ©s les gravats aspirÃ©s (non illustrÃ©s). Cette enceinte 3 comprend deux cloisons 31, 32 formant une chicane qui permet de casser le flux dans l'enceinte 3 pour faire tomber les fines ou poussiÃ¨res dans une seconde chambre 33, sÃ©parÃ©ment des gravats qui tombent dans la premiÃ¨re chambre 30. L'enceinte comprend un dispositif de filtration 34 disposÃ© dans la continuitÃ© de la seconde 20 chambre 33 et permettant de filtrer l'air chargÃ© de fines avant l'acheminement de l'air filtrÃ© jusqu'au systÃ¨me d'aspiration 2 par le biais de la gaine 4. L'enceinte 3 comprend une embouchure d'entrÃ©e 35 communiquant avec la premiÃ¨re chambre 30 sur laquelle vient se raccorder un conduit d'aspiration souple (non illustrÃ©) qui peut Ãªtre supportÃ© par un bras articulÃ© (non illustrÃ©). L'enceinte 3 comprend deux bavettes souples 36, 37, par exemple en caoutchouc, 25 qui permettent de diriger le flux d'air dans les premiÃ¨re et seconde chambres 30, 33 et qui servent Ã©galement de clapets obturateurs lorsque lesdites chambres 30, 33 sont remplies respectivement de gravats ou de poussiÃ¨res. Le systÃ¨me d'aspiration 2 est attenant Ã l'enceinte 3 et comprend un conduit d'entrÃ©e 20 qui est raccordÃ© sur une partie d'extrÃ©mitÃ© 40 de la gaine 4 et un conduit de sortie 21 qui permet 30 d'Ã©jecter l'air sous un caisson anti-bruit 5 qui prolonge sur le cÃ´tÃ© la gaine 4. Lors de l'activation du systÃ¨me d'aspiration 2, la dÃ©pression gÃ©nÃ©rÃ©e dans l'enceinte 3 permet d'aspirer des gravats 3065973 5 au moyen du conduit d'aspiration souple. Les gravats pÃ©nÃ¨trent dans la premiÃ¨re chambre 30 par l'embouchure d'entrÃ©e 35 ; du fait de la prÃ©sence des cloisons 31, 32 en chicane, les gravats tombent dans la premiÃ¨re chambre 30, tandis que les fines sont transfÃ©rÃ©es dans la seconde chambre 33. L'air chargÃ© de poussiÃ¨res est ensuite filtrÃ© par le dispositif de filtration 34, cet air 5 filtrÃ© circulant dans la partie longitudinales 41 de la gaine 4 jusqu'Ã atteindre sa partie d'extrÃ©mitÃ© 40 oÃ¹ il pÃ©nÃ¨tre dans le conduit d'entrÃ©e 20 du systÃ¨me d'aspiration 2 et ressort par le conduit de sortie 21 dudit systÃ¨me d'aspiration 2, sous le caisson anti-bruit 5. L'homme du mÃ©tier pourra reprendre les caractÃ©ristiques gÃ©nÃ©rales des excavatrices aspiratrices actuellement sur le marchÃ© et y adapter les caractÃ©ristiques du systÃ¨me d'aspiration 10 2, objet essentiel de la prÃ©sente invention, que l'on va maintenant dÃ©crire. Les figures 2 Ã 10 expliquent plus en dÃ©tail la conception du systÃ¨me d'aspiration 2. Le systÃ¨me d'aspiration 2 comprend un chÃ¢ssis 22 recevant les diffÃ©rents organes dudit systÃ¨me, a savoir une turbine amont 23, une turbine aval 24 et un caisson intermÃ©diaire 25 intercalÃ© entre la turbine amont 23 et la turbine aval 24. 15 La turbine amont 23 comprend un carter 230, illustrÃ© en figures 2 Ã 3, et des aubes 231, illustrÃ©es en figures 5 et 6. Le carter 230 comprend une paroi amont 2301 qui comporte une entrÃ©e centrale 2302 de forme cylindrique qui communique, d'une part, avec les aubes 231 et, d'autres part, avec le conduit d'entrÃ©e 20. Le carter 230 comprend une paroi aval 2303 qui comporte une sortie excentrÃ©e 2304 sous la forme d'une lumiÃ¨re illustrÃ©e en figure 6. Le carter 20 230 comprend Ã©galement un premier dÃ©flecteur 2305 en forme de spirale ou en escargot et un second dÃ©flecteur 2306, tels qu'illustrÃ©s en figures 5 et 6, qui favorisent le dÃ©placement du flux d'air en sortie des aubes 231, en direction de la sortie excentrÃ©e 2304 et la pÃ©nÃ©tration du flux d'air dans le caisson intermÃ©diaire 25. La rotation des aubes 231 permet d'aspirer l'air par l'entrÃ©e centrale 2302 puis de refouler cet air par la sortie excentrÃ©e 2304. 25 Le caisson intermÃ©diaire 25 comprend une paroi amont 250 munie d'une entrÃ©e excentrÃ©e 251, lesdits Ã©lÃ©ments Ã©tant constituÃ©s respectivement par la paroi aval 2303 et la sortie excentrÃ©e 2304 de la turbine amont 23. Le caisson intermÃ©diaire 25 comprend un dÃ©flecteur 252 en forme de spirale ou en escargot, illustrÃ© en figure 6 Ã 8, qui se rapproche progressivement vers une sortie centrale 253 agencÃ©e sur paroi aval 254 dudit caisson intermÃ©diaire 25, comme l'illustre 30 la figure 8. Le flux d'air pÃ©nÃ©trant dans le caisson intermÃ©diaire 25 par l'ouverture excentrÃ©e 251, sous l'action de la turbine amont 23, est donc dirigÃ© vers la sortie centrale 253 sous l'effet du dÃ©flecteur 252. 3065973 6 La turbine aval 24 comprend un carter 240 et des aubes 241, illustrÃ©s en figures 9 et 10. Le carter 240 comprend une paroi amont 2401 (illustrÃ©e en figures 7 et 8) qui comporte une entrÃ©e centrale 2402 de forme cylindrique qui communique, d'une part, avec les aubes 241 et, d'autres part, avec le caisson intermÃ©diaire 25. La paroi amont 2401 et l'entrÃ©e centrale 2402 sont 5 constituÃ©es respectivement par la paroi aval 254 et la sortie centrale 253 dudit caisson intermÃ©diaire 25. Le carter 240 comprend une paroi aval 2403 et un contour pÃ©riphÃ©rique 2404 qui comporte une sortie excentrÃ©e 2405 qui est prolongÃ©e vers le haut par le conduit de sortie 21. La forme du contour pÃ©riphÃ©rique 2404 est plus ou moins en spiral ou en escargot, comme le montre les figures 9 et 10, ce qui favorise le dÃ©placement du flux d'air en sortie des aubes 10 241, en direction de la sortie excentrÃ©e 2405. La rotation des aubes 241 permet d'aspirer l'air par l'entrÃ©e centrale 2402, provenant du caisson intermÃ©diaire 25, puis de refouler cet air par la sortie excentrÃ©e 2405 pour le rejeter par le conduit de sortie 21. Le systÃ¨me d'aspiration comprend des moyens d' entrainement 26 en rotation des aubes 231, 241 sur les turbines amont 23 et aval 24. Ces moyens d' entrainement 26 comprennent un moteur 15 260 qui est montÃ© sur le chÃ¢ssis 22 et qui entraÃ®ne en rotation une poulie 261 par l'intermÃ©diaire d'une courroie 262. Cette poulie 261 est fixÃ©e Ã l'extrÃ©mitÃ© d'un arbre 263 sur lequel sont montÃ©es les aubes 231, 241. Lors de la mise en route du moteur 260, la configuration des aubes 231, 241, illustrÃ©es sur les figures 6 et 10, permet de dÃ©placer le flux d'air du centre vers l'extÃ©rieur, ce qui permet de dÃ©placer l'air de l'entrÃ©e centrale 2302, 2402 vers la sortie 20 excentrÃ©e 2304, 2405, sur chacune des turbines 23, 25 en gÃ©nÃ©rant une dÃ©pression. Cette conception permet en outre une synchronisation des aubes 231, 241. La description qui prÃ©cÃ¨de n'a aucun caractÃ¨re limitatif, de nombreuses variantes pouvant Ãªtre envisagÃ©es dans le cadre de l'invention. On pourra notamment ajouter en sÃ©rie sur le systÃ¨me d'aspiration 2 des figures 2 Ã 10 une, 25 deux voire plus de deux turbines intermÃ©diaires de conceptions similaires Ã celle de la turbine amont 23 et, respectivement, une, deux voire plus de deux caissons intermÃ©diaires de conceptions similaires Ã celle du caisson intermÃ©diaire 25, lesdits caissons intermÃ©diaires Ã©tant intercalÃ©s entre les turbines. Ces turbines et caissons intermÃ©diaires seront montÃ©s successivement entre le caisson intermÃ©diaire 25 et la turbine aval 24. 30 REVENDICATIONS1. SystÃ¨me d'aspiration (2) d'une excavatrice aspiratrice (1) caractÃ©risÃ© en ce qu'il comprend : - au moins deux turbines (23, 24) disposÃ©es l'une Ã la suite de l'autre, chaque turbine comprenant un carter (230, 240) et des aubes (231, 241), chaque carter comprenant une entrÃ©e centrale (2302, 2402) et une sortie excentrÃ©e (2304, 2405), - des moyens d'entraÃ®nement (26) en rotation des aubes des turbines, la rotation et la configuration des aubes permettant la circulation de l'air de l'entrÃ©e centrale (2302, 2402) vers la sortie excentrÃ©e (2304, 2405) sur chaque turbine ; - au moins un caisson intermÃ©diaire (25), chaque caisson intermÃ©diaire Ã©tant agencÃ© entre les carters (230, 240) de deux turbines, le caisson intermÃ©diaire comprenant une entrÃ©e excentrÃ©e (251) qui communique avec la sortie excentrÃ©e (2304) de la turbine amont (23), une sortie centrale (253) qui communique avec l'entrÃ©e centrale (2402) de la turbine aval (24) et un dÃ©flecteur (252) en forme de spirale permettant la circulation de l'air dans ledit caisson intermÃ©diaire de l'entrÃ©e excentrÃ©e (251) vers la sortie centrale (253). 2. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon la revendication 1, lequel comprend deux turbines (23, 24) et un caisson intermÃ©diaire (25) agencÃ© entre les carters (230, 240) des deux turbines. 3. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon la revendication 1, lequel comprend trois turbines (23, 24) et deux caissons intermÃ©diaires (25) agencÃ©s respectivement entre les carters (230, 240) des trois turbines. 4. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon la revendications 1, lequel comprend quatre turbines (23, 24) et trois caissons intermÃ©diaires (25) agencÃ©s respectivement entre les carters (230, 240) des quatre turbines. 5. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, les moyens d' entrainement (26) comprennent un moteur (260) entraÃ®nant un arbre (263) sur lequel sont montÃ©es les aubes (231, 241) des turbines (23, 24). 6. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans lequel sur chaque turbine (23) constituant une turbine amont vis-Ã -vis d'une turbine aval, la sortie excentrÃ©e (2304) sur le carter (230) est disposÃ©e sur une paroi de sÃ©paration (2303, 250) avec le caisson intermÃ©diaire (25) lui succÃ©dant. 7. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon la revendication prÃ©cÃ©dente, dans lequel sur chaque turbine (23) constituant une turbine amont vis-Ã -vis d'un turbine aval, le carter (230) 3065973 8 comprend un dÃ©flecteur (2305) favorisant le transfert de l'air dudit carter vers le caisson intermÃ©diaire (25) lui succÃ©dant. 8. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans lequel sur chaque turbine (23, 24) constituant une turbine aval vis-Ã -vis d'une turbine amont (23), 5 l'ouverture centrale (2302,2402) sur le carter (230, 240) est disposÃ©e sur une paroi de sÃ©paration (254, 2401) avec le caisson intermÃ©diaire (25) lui prÃ©cÃ©dant. 9. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans lequel sur la derniÃ¨re turbine (24), la sortie excentrÃ©e (2405) est agencÃ©e sur le contour pÃ©riphÃ©rique (2404) du carter (240). 10 10. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, lequel comprend un conduit d'entrÃ©e (20) raccordÃ© sur l'entrÃ©e centrale (2302) de la premiÃ¨re turbine (23). 11. SystÃ¨me d'aspiration (2) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, lequel comprend un conduit de sortie (21) raccordÃ© sur la sortie excentrÃ©e (2405) de la derniÃ¨re turbine 15 (24). 12. Excavatrice aspiratrice (1), laquelle comprend un systÃ¨me d'aspiration (2) prÃ©sentant les caractÃ©ristiques objets de l'une ou l'autre des revendications prÃ©cÃ©dentes, une enceinte (3) raccordÃ©e au systÃ¨me d'aspiration (2) pour sa mise en dÃ©pression, un conduit d'aspiration souple raccordÃ© Ã l'enceinte, ladite enceinte comprenant des 20 moyens de sÃ©paration (31, 32) des gravats et des fines et des moyens de filtration (34) de l'air chargÃ© de fines avant son acheminement vers ledit systÃ¨me d'aspiration.