EP2775142A1 - Dispositif d'éjection de matière granuleuse à venturi - Google Patents

Dispositif d'éjection de matière granuleuse à venturi Download PDF

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Publication number
EP2775142A1
EP2775142A1 EP14158288.2A EP14158288A EP2775142A1 EP 2775142 A1 EP2775142 A1 EP 2775142A1 EP 14158288 A EP14158288 A EP 14158288A EP 2775142 A1 EP2775142 A1 EP 2775142A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
granular material
passage
conduit
zone
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14158288.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno Piergiacomi
Bruno Villemin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forges de Belles Ondes
Original Assignee
Forges de Belles Ondes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forges de Belles Ondes filed Critical Forges de Belles Ondes
Publication of EP2775142A1 publication Critical patent/EP2775142A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/08—Preventing wheel slippage
    • B61C15/10—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials
    • B61C15/102—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials with sanding equipment of mechanical or fluid type, e.g. by means of steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow

Definitions

  • the present invention relates to a device for ejecting granular material, for example sand, capable of cooperating with a reservoir of granular material.
  • the present invention relates more particularly - but not exclusively - to such a device associated with a sand reservoir, the device generally being attached to the bottom of the tank.
  • the combination of these elements form a so-called "equipped" sand pit intended to spread sand between the wheel of a vehicle, for example a train, and the track, for example rails.
  • An equipped sandpit is intended, during a braking, to spread sand on the track, below the braked wheel, to prevent slippage, increase grip, increase the braking efficiency, reduce the distance of stop and perform emergency braking, as well as to assist the electrical contact between wheel and rail.
  • the equipped sandbox is also used at startup to improve grip.
  • the equipped sandpit generally contains a sufficient quantity of sand to be poured during the entire braking period until the complete stop of the train, and this, starting from the maximum possible speed of the vehicle on a path considered, or during the entire duration of the start.
  • a sand ejection device is known from the document EP-B-1 470 981 .
  • This device provides for the use of a vertically oriented flow of compressed air to cause suction of sand through horizontal suction channels. These channels open into an injection zone located downstream of the source of compressed air and upstream of the convergent portion of a conduit.
  • suction channels are horizontal allows the accumulation of sand in them at the risk of clogging the device.
  • the present invention aims to remedy at least some of the disadvantages of the prior art by providing a granular material ejection device according to claim 1.
  • the above-mentioned structural arrangement of the device makes it possible to provide a flow of granular material that is more homogeneous than in the prior art.
  • the removal of the injection zone of the aforementioned prior art makes the device more compact.
  • this structure offers a versatility of the conduit arrangement, which allows to adapt the structure of the device and its size to the vehicle concerned.
  • said at least one passage opens downstream of the convergent portion and not upstream makes the suction effect more efficient than in the prior art. This also limits the risk of obstruction of the device by granular material.
  • This arrangement requires a lower flow rate and / or a lower gas pressure, which advantageously makes it possible to save energy.
  • the device is therefore particularly suitable for application to a rail vehicle and is particularly effective in this application.
  • said at least one passage opens after the converging portion and / or in the diverging portion, and, for example, in the first third of the diverging portion.
  • said at least one passage can lead to a neck located between the convergent and divergent portions.
  • said at least one passage comprises a baffle-shaped zone downstream of said at least one opening, which comprises an upward passage portion, and a downward passage portion placed downstream of said upward passage portion, said baffle zone being intended to guide said flow of granular material from said at least one opening towards the conduit.
  • the ascending passage portion comprises a ramp.
  • the ramp preferably has an inclination angle of between 10 and 85 ° with respect to a straight line orthogonal to the bottom of the tank with which the device is able to cooperate (vertical straight line).
  • This ramp makes it possible to regulate the quantity of sand sucked up and also has a sand holding function when the suction effect ceases, even under the effect of a vibratory disturbance.
  • the ascending passage portion and / or said downward passage portion is delimited by facing walls.
  • the facing walls delimiting at least one of the upward and downward passage portions are respectively inscribed on two portions of conical surfaces spaced apart from each other.
  • the facing walls delimiting the ascending passage portion are inscribed respectively on two conical surface portions facing each other, while the facing walls delimiting the downward passage portion are inscribed on two conical surface portions facing inverted conicity.
  • said at least one passage comprises a mixing zone.
  • the mixing zone serves, in particular, to homogenize the flow of granular material and, optionally, to dry and / or at least partially stir the granular material.
  • said at least one passage comprises a duct connection zone.
  • the duct connection zone is annular in shape.
  • the duct connection zone opens onto one of the sides of the duct.
  • connection zone is located downstream of the baffle zone.
  • This arrangement allows, among other things, the granular material not to cross the junction area under the sole effect of gravity (holding effect).
  • the difference in altitude between the upper edge of said at least one opening and the junction zone of the passage portions, the passage section of the upward passage portion, the angle of inclination (angle defined with respect to an orthogonal straight line at the bottom of the tank) of the ascending passage portion (for example of the ramp), the shape and the dimension of each of the openings of the device and the inside diameter of a nozzle capable of injecting gas in the duct are parameters selected according to the particle size spectrum of the granular material, so as to obtain a determined value of the flow of granular material ejected by the device.
  • the device comprises at least three openings each comprising a center, said centers defining a plane with respect to which the conduit is arranged orthogonally (first mode) or parallel (second mode).
  • the device comprises three openings, which are arranged at an angular spacing of about 120 ° between them.
  • This arrangement makes it possible to homogenize the quantity of granular material penetrating into the device.
  • the downward passage portion and the conduit define between them an angle of between 0 ° and 60 °, and preferably between 10 ° and 30 °.
  • the downward passage portion and the conduit define between them an angle of between 70 ° and 110 °, and preferably equal to 90 °.
  • angles mentioned above make it possible to obtain the desired regularity for the flow of granular material.
  • the parts of the device in contact with the granular material are covered with an abrasion resistant material.
  • the abrasion-resistant material may be, for example, a polymer-based material.
  • the device is surmounted by a beveled cap which makes it possible to avoid the accumulation of sand on it.
  • the subject of the invention is a system which is in accordance with claim 13.
  • the device is able to cooperate with the bottom of said reservoir of granular material, so that said at least one opening of the device is located inside said tank of granular material and that it is in particular as close as possible to said bottom, in order to eject most of the granular material contained in the tank.
  • the invention also relates to a railway vehicle comprising the aforementioned system.
  • the system is mounted on the vehicle so that the device can eject granular material (eg sand) between a wheel of the vehicle and the track on which it travels (ex: rail).
  • granular material eg sand
  • the figure 1a is an axial sectional view of a system 1 comprising a reservoir of granular material 2, for example sand S, and a granular material ejection device 3 according to a first embodiment of the invention.
  • the device is mounted in the tank 2, more particularly at the bottom 4 of the tank.
  • the system 1 (equipped pit) is mounted on a vehicle, for example rail such as a locomotive, so that the device 3 can eject granular material between the path on which the vehicle and a wheel of said vehicle, in order to increase the friction forces between the track and the wheel.
  • a vehicle for example rail such as a locomotive
  • Such a system 1 makes it possible to improve, inter alia, the adhesion between the track and the wheel.
  • the granular material ejection device 3 comprises two parts fixed to each other: a body 5 and a base 6 on which said body 5 is mounted.
  • the base 6 comprises a lower portion 6a having a substantially cylindrical shape and an upper portion 6b having a substantially circular collar 7.
  • a through hole 8 is made in the center of the base 6.
  • the body 5 is mounted on the upper part 6b of the base by partially inserting into the through hole 8.
  • the body 5 is fixed to the base 6 by known means, such as by welding, screwing, bolting, snapping ...
  • the body 5 has the general shape of a cylinder of revolution centered on an axis ZZ '(axis of revolution) which, here, is arranged perpendicular to the bottom 4 of the tank, that is to say vertically.
  • the base 6 comprises known fastening means (not shown) such as by welding, screwing, bolting, snapping ..., to position and fix the device in the bottom 4 of the tank.
  • the bottom 4 is pierced with a central opening 10 through which the device 3 extends, thus leaving an annular wall 11 around the opening 10.
  • the annular wall 11 comprises an upper face 11a facing the inside of the reservoir 2 and an opposite lower face 11b facing outwardly of the reservoir 2.
  • the base 6 When the device 3 is mounted on the tank 2, the base 6 is fixed against the bottom 4 of the tank.
  • the flange 7 is positioned and attached to the outside of the tank 2, in contact with the outer lower face 11b of the annular wall of the bottom 4.
  • the body 5, for its part, is disposed inside said tank 2 .
  • the system 1 comprises a source of gas under pressure 12, for example compressed air, and a control means 13, for example a solenoid valve equipping the gas source 12 or independent thereof.
  • a source of gas under pressure 12 for example compressed air
  • a control means 13 for example a solenoid valve equipping the gas source 12 or independent thereof.
  • the control means 13 is a control means for regulating the quantity of gas delivered by the pressurized gas source.
  • the control means 13 may, for example, take the form of a two-state system which are: open or closed.
  • the pressurized gas source 12 is connected to the granular material ejection device 3 at the base 6.
  • the system 1 comprises one or more pipes connecting the gas source 12, the control means 13 (if it is independent of the source) and the base 6 of the device 3.
  • the device 3 comprises a gas supply circuit 14 whose entry point 15 is in the base 6.
  • the gas supply circuit 14 more particularly comprises, in the base 6, a threaded housing 15 arranged parallel to the bottom of the tank 4 (horizontally) and provided with two ends whose first end 15a ( figure 1b ) allows the fitting of a connection connected to the pressurized gas source 12.
  • the gas supply circuit 14 also comprises ( figure 1b ), connected to the second end 15b of the threaded housing 15, a channel 16 which extends from the base 6 to the upper part 5a of the body eccentrically with respect to the longitudinal axis ZZ '.
  • the threaded housing 15 is arranged at the periphery of the base 6 relative to the central axis ZZ 'which passes through the center thereof.
  • the channel 16 comprises two channel portions: a first portion 16a which is a tube oriented vertically with respect to the horizontal bottom of the tank 4, and a second portion 16b which extends horizontally in the body 5 from the upper end of the tube 16a towards the axis ZZ '.
  • channel 16 is located inside the device 3, but in a variant it may be outside and / or take various shapes and orientations.
  • the gas source 12 can also be connected to the device 3 via the second portion 16b of tube 16 (the threaded housing 15 and the first portion 16a of the tube 16 are omitted in this variant).
  • the second channel portion 16b opens onto a housing 17 disposed axially along the axis ZZ '.
  • a nozzle 18 is mounted in this central housing 17 and is oriented perpendicular to the bottom of the tank 4 (vertical orientation).
  • the device 3 also comprises downstream of the nozzle 18 (aligned along the longitudinal axis ZZ ') and in alignment thereof, a conduit 19 arranged perpendicularly to the bottom of the tank 4.
  • the conduit 19 comprises a convergent portion 19a and a diverging portion 19b disposed downstream of the convergent portion 19a and in alignment therewith.
  • the nozzle 18 opens into the convergent portion 19a of the duct.
  • the conduit 19 has substantially the shape of a nozzle.
  • the ejection device 3 comprises an ejection channel 20 (more particularly visible on the figure 1a ) whose inlet 20a is disposed in alignment with the diverging portion 19b of the duct and downstream thereof.
  • the ejection channel 20 is substantially bent shape and has at one of its ends the inlet 20a and at the opposite end an outlet 20b.
  • the ejection channel 20 may have a straight profile.
  • the lower part 6a of the base comprises fastening means 21 for removably fixing the ejection channel 20 in this part.
  • These means 21 take for example the form of a collar fixed by studs to the lower part 6a of the base and coming to press the inlet of the ejection channel 20a against this part 6a.
  • the body 5 comprises openings 22, for example three, arranged in a generally cylindrical peripheral wall 5b which defines a portion of the outer casing of the body 5.
  • openings are arranged at an angular spacing of about 120 ° between them.
  • a different number of openings may also be suitable: two, four ...
  • the openings 22 are for example circular, but it will be noted that other forms of openings are conceivable: oblong, rectangular ... with various orientations.
  • openings 22 establish a communication between the outside of the body 5 located inside the sand reservoir 2 and the inside of the body 5.
  • Each opening 22 comprises a center and the three centers C1, C2, and C3 define a plane P (here horizontal) perpendicular to the axis ZZ '(illustrated in FIG. figure 2 ).
  • the conduit 19 is arranged perpendicular to the plane P.
  • the body 5 comprises a passage 23 connecting the openings 22 to the conduit 19.
  • the passage 23 more particularly comprises a baffle-shaped zone 24 downstream of the openings 22.
  • the baffle-shaped zone 24 of the passage 23 comprises, an upstanding passage portion 25 comprising a ramp 25a, a downstream passage portion 26 located downstream and which has a connecting zone 27 with the conduit 19 (these elements are more particularly visible to the figure 1c ).
  • the ramp 25a preferably has an angle (c) of inclination (this angle is visible at the figure 1c ) between 10 and 85 ° with respect to a straight line orthogonal to the bottom of the tank 4 (vertical right).
  • the angle ( ⁇ ) defined by the downward passage portion 26 and the longitudinal axis (here the vertical axis ZZ ') of the duct 19 is an angle between 0 and 60 °, preferably between 10 ° and 30 ° (this angle is visible at figure 1b ).
  • the connecting zone 27 has for example a form of annular chamber arranged immediately downstream of the convergent portion 19a of the duct.
  • the passage 23 opens into the conduit 19 via the connecting zone 27, at the neck 19c forming the junction between the convergent portion 19a and the diverging portion 19b.
  • the passage 23 opens into the diverging portion 19b, more particularly in the first third of the diverging portion 19b.
  • the ascending and descending passage portions 26 are each delimited by walls 5c, 5d, 5e and 5f facing one another, internal to the body and which, in an axial sectional view, give the passage a profile. M-shaped (these elements are more particularly visible in the figure 1c ).
  • the two walls, lower 5c and upper 5d, which delimit the ascending passage portion 25 are respectively inscribed on two conical surfaces 101 and 102 distant from each other and substantially parallel (these are more particularly visible to the figure 1b ).
  • the vertices of the two conical surfaces are positioned on the axis ZZ 'in the direction of the upper part 5a of the body.
  • the two walls, lower 5th and upper 5f, which delimit the downward passage portion 26 are respectively inscribed on two conical surfaces 103 and 104 distant from each other, substantially parallel (these are more particularly visible to the figure 1b ) and whose conicity is the opposite of that of the conical surfaces of the ascending passage portion 25.
  • Each of the openings 22 includes an upper edge 22a whose highest point is located at an altitude lower than the altitude of the junction zone 28. The difference between these two altitudes is noted a.
  • the passage 23 is delimited by the upper walls 5d, 5f and lower 5c, 5e above and the peripheral wall 5b of the body 5 which is provided with the openings 22, thus conferring on said passage 23 the shape of a generally annular space of revolution around duct 19 centered on the axis ZZ '.
  • Drilling holes are made in the three rooms to accommodate the two channel portions 16a and 16b of the gas supply circuit 14.
  • the gas supply circuit 14 When the gas supply circuit 14 is supplied with a pressurized gas from the gas source 12, for example air between 1 and 10 bar, a flow of pressurized gas flows in the circuit to the nozzle 18 where it is injected into the convergent portion 19a leads.
  • a pressurized gas from the gas source 12 for example air between 1 and 10 bar
  • This increase in the speed of the flow of gas causes a depression in the zone where the section of the duct is reduced, more particularly at the level of the collar 19c joining the part divergent 19b and the convergent portion 19a of the duct, and induces a suction effect.
  • This phenomenon is also called Venturi effect.
  • neck 19c mixes the flow of gas with the aspired granular material in determined proportions.
  • the passage 23 has been designed to open, via the annular chamber 27 (connection zone), downstream of the convergent portion 19a, more particularly at the neck 19c, so that the suction effect produced by the flow of gas through the conduit 19 is as effective as possible.
  • This suction effect makes it possible to establish a flow of granular material from the openings 22 to the ejection channel 20. More particularly, this makes it possible to suck the granular material successively through the openings 22, the upward passage portion 25 , the junction zone 28, the downward passage portion 26, the connection zone 27, the conduit 19, and the ejection channel 20.
  • the baffle-shaped zone 24 thus guides the flow of granular material from the openings 22 to the conduit 19.
  • the openings 22 are positioned as close as possible to the bottom 4 of the tank so as to consume the maximum amount of granular material contained in the tank 2.
  • the baffle-shaped zone 24, more particularly the downward passage portion 26 and the connection zone 27, ensure the mixing of the granular material from the different openings 22.
  • the flow rate of granular material is determined from parameters (more particularly visible at figure 1c ) of the device 3 which are selected according to the granulometric spectrum of the granular material S.
  • the gas supply circuit 14 When the gas supply circuit 14 is not powered, it does not deliver gas under pressure and there is no ejection of granular material.
  • the upper edge 22a of each of the openings 22 is at an altitude lower than the altitude of the junction zone 28.
  • FIGS. Figures 3a-c and 4 A second embodiment of an ejection device according to the invention is illustrated in FIGS. Figures 3a-c and 4 .
  • the figure 3a illustrates a system 50 comprising the granular material reservoir 2 of the figure 1a and a granular material ejection device 52 according to the second embodiment.
  • the device 52 and the system 50 have the same ends and operate on the same principles as in the first embodiment described above.
  • the ejection device 52 comprises a main body 54, a base 56 on which is mounted the main body 54, and a pipe 57 and a piece 58 in the form of a plug mounted in the base 56 and an ejection channel 53 fixed on the base 56.
  • the base 56 comprises fixing means 55 (means illustrated in FIG. figure 4 ) known such as welding, screwing, bolting, snapping ..., to position and fix the device 52 in the bottom 4 of the tank.
  • fixing means 55 (means illustrated in FIG. figure 4 ) known such as welding, screwing, bolting, snapping ..., to position and fix the device 52 in the bottom 4 of the tank.
  • the main body 54 comprises openings 62 and a passage 60 located downstream of the openings 62 and connecting them to the duct 57.
  • This passage 60 more particularly comprises a baffle-shaped zone 66.
  • the baffle-shaped zone 66 comprises successively from upstream to downstream, an ascending passage portion 68 comprising a ramp 68a, a junction zone 69, and a downward passage portion 70 downstream of the junction zone 69.
  • the ascending passage portion 68 and the junction zone 69 form a chamber, for example an annular chamber arranged immediately downstream of the openings 62.
  • the ramp 68a preferably has an angle (c ') of inclination of between 10 and 85 ° with respect to a straight line orthogonal to the bottom of the tank 4 (vertical straight line).
  • this passage 60 comprises a connecting zone 72 downstream of the downward passage portion 70.
  • the downward passage portion 70 and the longitudinal axis (here horizontal) of the duct 57 define between them an angle ( ⁇ ') of between 70 ° and 110 °, and preferably an angle ( ⁇ ') of 90 °.
  • the main body 54 is positioned and attached to the upper portion 56a of the base by inserting partially therein.
  • the main body 54 more particularly comprises two parts assembled one above the other: a first lower part 74 and a second upper part 78.
  • the first lower piece 74 has a wall inside the main body 54 and whose general profile is funnel-shaped in the axial sectional view of the figure 3b .
  • This funnel comprises an upwardly flared upper portion 74a in the opposite direction of the duct 57.
  • the flared portion 74a forms an angle ( ⁇ ) with a line parallel to the bottom of the tank 4 (horizontal right).
  • the angle ( ⁇ ) is between 30 ° and 90 °.
  • the flared portion is extended by an elongate narrowed lower portion 74b which is provided with a lower peripheral edge 74c to be connected to the conduit 57.
  • the funnel comprises, at the top of the flared portion 74a, an upper peripheral edge (corresponding to the junction zone 69) from which outwardly extends a return 74d towards the base and whose inclined portion corresponds to the ramp 68a.
  • the narrowed and elongated portion 74b of the funnel fits into a through hole 76 of the base 56.
  • the second upper part 78 which caps the first lower part 74, comprises a peripheral wall 78a of substantially cylindrical shape, closed at its upper part by an upper wall 78b.
  • the aforesaid walls 78a, 78b form the outer wall of the main body 54.
  • the walls 74d, 78a and 74a, 78b define the baffle-shaped zone 66 which is located immediately downstream of the openings 62 in the peripheral wall 78a.
  • the vertices of the two conical surfaces are positioned, on the one hand, on the axis ZZ 'and, on the other hand, above the main body 54.
  • part of the lower wall 74a which delimits the downward passage portion 70, is on a conical surface 107 whose conicity is inverted relative to that of the surfaces 105, 106. of this conical surface is positioned on the axis ZZ 'towards the narrowed and elongated portion 74b of the funnel.
  • the downward passage portion 70 is, for example here, of conical shape but may have a circular shape 70a located upstream of the conical shape 70b (variant illustrated in FIG. figure 3c ) or can be composed of a succession of circular shapes of decreasing diameter connected for example by successive shoulders (other variant not shown).
  • the openings 62 are for example circular, but it will be noted that other forms of openings are conceivable: oblong, rectangular ... with various orientations. These openings 62 are for example three in number, but a different number may also be suitable: two, four ...
  • the threaded housing 80 is connected to the housing 82 which comprises the nozzle 84 opening into the convergent portion 57a of the conduit.
  • the conduit 57 is pierced by a lateral orifice 87 which, when the conduit 57 is inserted and fixed in the through-hole 59 of the lower part 56b of the base, is arranged opposite the lower peripheral edge 74c, thus forming a connecting zone 72 between the passage 60 and the conduit 57.
  • the narrowed and elongate portion 74c of the funnel is perpendicular to the conduit 57.
  • the narrowed and elongated portion 74b of the piece 74 can be omitted and the flared portion 74a then immediately opens into the duct 57.
  • This arrangement is made possible by reducing the height of the base 56 and thus by modifying the fixing system of the ejection channel 53 on the base 56.
  • the passage 60 opens downstream of the convergent portion 57a and more particularly in the first third of the divergent portion 57b of the conduit.
  • the ejection channel 53 is substantially bent shape and has at one of its ends an inlet 53a and at the other end an outlet 53b.
  • the ejection channel 53 may have a straight profile.
  • the inlet 53a of the ejection channel is disposed in the longitudinal alignment of the duct 57, immediately downstream of the diverging portion 57b.
  • the lower part 56b of the base comprises fixing means 90 for detachably fixing the ejection channel 53.
  • These means 90 take for example the form of a flange fixed by studs at the end of the lower portion 56b of the base where the channel 57 opens and coming to press the inlet 53a of the ejection channel against this end 56c .
  • the device 52 is implemented when the gas supply circuit 81 is supplied with a gas under pressure from a source represented such as the source 12 of the figure 1a .
  • a flow of pressurized gas through line 57 causes the creation of a suction effect which is sufficient to establish a flow of granular material from openings 62 to line 57 through passage 60.
  • the passage 60 includes a mixing zone 94 of the granular material from the different openings.
  • This zone 94 comprises the ascending passage portion 68a, the junction zone 69 and the upper funnel portion of the downward passage portion 70.
  • the flow rate of granular material is determined from parameters (more particularly visible at figure 3b ) of the device 52 which are selected according to the granulometric spectrum of the granular material S.
  • the latter generally provide a flow of granular material with an accuracy of about 15%.
  • FIGS. figures 1a and 3a On the figure 5 a variant applicable to the two embodiments illustrated in FIGS. figures 1a and 3a .
  • the figure 5 is a sectional view of a variant of the body (5 or 54) of a device (3 or 52) according to the invention in a plane parallel to the bottom 4 of the sand reservoir (plane perpendicular to the axis ZZ ') .
  • the passage connecting the openings (22 or 62) to the nozzle-shaped conduit comprises three separate radial channels 96 which each extend radially from one of the openings to a common central space 98 (mixing zone) in which they open.
  • this space 98 corresponds to the annular chamber forming the connecting zone 27 with the duct 19.
  • this space 98 extends vertically (perpendicular to the section plane of the figure 5 ) in the direction of the conduit 57 by a rectilinear portion of tube similar to the narrowed and elongate 74b of the funnel.
  • Each of the channels 96 comprises, in a view in axial section similar to those of figures 1a and 3a , an upward passage portion (25 or 68) and a downward passage portion (28 or 70) that opens into the common central space 98.
  • the parts of the device in contact with the granular material are coated with an abrasion-resistant material or made of a material of this type.
  • the abrasion-resistant material may be, for example, a polymer-based material.

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Abstract

L'invention est relative à un dispositif (3) d'éjection de matière granuleuse pour véhicule ferroviaire, comprenant une ouverture (22) apte à laisser entrer un écoulement de matière granuleuse dans le dispositif (3), un conduit (19) comprenant une partie convergente et une partie divergente en aval de ladite partie convergente, ledit conduit (19) étant apte à créer un effet d'aspiration par passage (23) d'un écoulement de gaz à travers ledit conduit (19), ladite ouverture (22) étant reliée audit conduit (19), un canal d'éjection (20) dudit écoulement de matière granuleuse disposé en aval dudit conduit (19), caractérisé en ce qu'un passage (23) reliant ladite une ouverture (22) audit conduit (19) débouche en aval de la partie convergente dudit conduit (19), de manière à permettre, grâce audit effet d'aspiration, d'établir ledit écoulement de matière granuleuse de ladite une ouverture (22) jusqu'audit canal d'éjection (20).

Description

  • La présente invention se rapporte à un dispositif d'éjection de matière granuleuse, par exemple du sable, apte à coopérer avec un réservoir de matière granuleuse.
  • La présente invention concerne plus particulièrement - mais non exclusivement - un tel dispositif associé à un réservoir de sable, le dispositif venant généralement se fixer au fond du réservoir. L'association de ces éléments forme une sablière dite « équipée » destinée à répandre du sable entre la roue d'un véhicule, par exemple un train, et la voie, par exemple les rails.
  • Une sablière équipée est destinée, lors d'un freinage, à répandre du sable sur la voie, au-dessous de la roue freinée, pour éviter le patinage, augmenter l'adhérence, accroître l'efficacité de freinage, diminuer la distance d'arrêt et effectuer des freinages d'urgence, ainsi qu'à aider le contact électrique entre la roue et le rail. La sablière équipée est aussi utilisée lors du démarrage pour améliorer l'adhérence. La sablière équipée contient généralement une quantité de sable suffisante pour se déverser pendant toute la durée d'un freinage jusqu'à l'arrêt complet du train, et ce, à partir de la vitesse maximale possible du véhicule sur un trajet considéré, ou pendant toute la durée du démarrage.
  • Un dispositif d'éjection de sable est connu du document EP-B-1 470 981 . Ce dispositif prévoit d'utiliser un flux d'air comprimé orienté verticalement pour provoquer l'aspiration de sable à travers des canaux d'aspiration horizontaux. Ces canaux débouchent dans une zone d'injection située en aval de la source d'air comprimé et en amont de la partie convergente d'un conduit.
  • De plus, le fait que les canaux d'aspiration soient horizontaux permet l'accumulation de sable dans ceux-ci au risque d'obstruer le dispositif.
  • En outre, on note de larges variations de débit de la matière granuleuse éjectée par ce dispositif d'éjection ainsi qu'une répartition inhomogène du sable en sortie du dispositif. En effet, il est nécessaire d'avoir un débit régulier et une répartition homogène de matière granuleuse éjectée pour permettre au conducteur du véhicule d'anticiper la distance de freinage ainsi que le temps nécessaire à celui-ci.
  • La présente invention vise à remédier à au moins certains des inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif d'éjection de matière granuleuse conforme à la revendication 1.
  • Ainsi, l'agencement structurel précité du dispositif permet de fournir un débit de matière granuleuse plus homogène que dans l'art antérieur. La suppression de la zone d'injection de l'art antérieur précité rend le dispositif plus compact.
  • De plus, cette structure offre une versatilité de l'agencement du conduit, ce qui permet donc d'adapter la structure du dispositif et son encombrement au véhicule concerné.
  • Le fait que ledit au moins un passage débouche en aval de la partie convergente et non en amont rend l'effet d'aspiration plus efficace que dans l'art antérieur. Ceci permet aussi de limiter les risques d'obstruction du dispositif par de la matière granuleuse. Cet agencement requiert un débit et/ou une pression du gaz moins élevés, ce qui permet avantageusement de réaliser des économies d'énergie.
  • Compte tenu de ce qui précède le dispositif est donc tout particulièrement adapté à l'application à un véhicule ferroviaire et s'avère particulièrement efficace dans cette application.
  • On remarque que ledit au moins un passage débouche après la partie convergente et/ou dans la partie divergente, et, par exemple, dans le premier tiers de la partie divergente.
  • En effet, ledit au moins un passage peut déboucher au niveau d'un col situé entre les parties convergente et divergente.
  • Selon une caractéristique possible, ledit au moins un passage comprend une zone en forme de chicane en aval de ladite au moins une ouverture, qui comprend une portion de passage ascendante, et une portion de passage descendante placée en aval de ladite portion de passage ascendante, ladite zone en forme de chicane étant destinée à guider ledit écoulement de matière granuleuse à partir de ladite au moins une ouverture en direction du conduit.
  • Selon une autre caractéristique possible, la portion de passage ascendante comprend une rampe.
  • La rampe a de préférence un angle d'inclinaison compris entre 10 et 85° par rapport à une droite orthogonale au fond du réservoir avec lequel le dispositif est apte à coopérer (droite verticale).
  • Cette rampe permet de réguler la quantité de sable aspirée et exerce aussi une fonction de retenue du sable lorsque l'effet d'aspiration cesse et ce, même sous l'effet d'une perturbation vibratoire.
  • Selon une autre caractéristique possible, la portion de passage ascendante et/ou ladite portion de passage descendante est délimitée par des parois en regard.
  • Les parois en regard précitées (parallèles entre elles ou non) permettent de canaliser la matière granuleuse jusqu'au canal d'éjection.
  • Selon une autre caractéristique possible, les parois en regard délimitant au moins l'une des portions de passage ascendante et descendante s'inscrivent respectivement sur deux portions de surfaces coniques distantes l'une de l'autre.
  • Par exemple, les parois en regard délimitant la portion de passage ascendante s'inscrivent respectivement sur deux portions de surfaces coniques en regard, tandis que les parois en regard délimitant la portion de passage descendante s'inscrivent sur deux portions de surfaces coniques en regard à la conicité inversée.
  • Selon une autre caractéristique possible, ledit au moins un passage comprend une zone de mélange.
  • La zone de mélange sert, notamment, à homogénéiser le flux de matière granuleuse et, éventuellement, à sécher et/ou brasser au moins partiellement la matière granuleuse.
  • Selon une autre caractéristique possible, ledit au moins un passage comprend une zone de raccord au conduit.
  • Selon une autre caractéristique possible d'un premier mode de réalisation, la zone de raccord au conduit est de forme annulaire.
  • Selon une autre caractéristique possible d'un deuxième mode de réalisation, la zone de raccord au conduit débouche sur un des côtés du conduit.
  • Selon une autre caractéristique possible, la zone de raccord est située en aval de la zone en forme de chicane.
  • Selon une autre caractéristique possible :
    • ladite au moins une ouverture comprend un bord supérieur,
    • ladite portion de passage ascendante et ladite portion de passage descendante comprennent une zone de jonction qui relie lesdites portions de passage entre elles, de telle manière que ledit bord supérieur de l'ouverture est situé à une altitude inférieure à l'altitude de ladite zone de jonction.
  • Cet agencement permet, entre autres, à la matière granuleuse de ne pas franchir la zone de jonction sous le seul effet de la gravité (effet de retenue).
  • Selon une autre caractéristique possible, la différence d'altitude entre le bord supérieur de ladite au moins une ouverture et la zone de jonction des portions de passage, la section de passage de la portion de passage ascendante, l'angle d'inclinaison (angle défini par rapport à une droite orthogonale au fond du réservoir) de la portion de passage ascendante (par exemple de la rampe), la forme et la dimension de chacune des ouvertures du dispositif et le diamètre intérieur d'un gicleur apte à injecter du gaz dans le conduit sont des paramètres sélectionnés en fonction du spectre granulométrique de la matière granuleuse, de manière à obtenir une valeur déterminée du débit de matière granuleuse éjectée par le dispositif.
  • Selon une autre caractéristique possible, le dispositif comprend au moins trois ouvertures qui comprennent chacune un centre, lesdits centres définissant un plan par rapport auquel le conduit est agencé orthogonalement (premier mode) ou parallèlement (deuxième mode).
  • Selon une caractéristique possible, le dispositif comprend trois ouvertures, qui sont disposées selon un écartement angulaire d'environ 120° entre elles.
  • Cette disposition permet d'homogénéiser la quantité de matière granuleuse pénétrant dans le dispositif.
  • Selon une autre caractéristique possible du premier mode de réalisation, la portion de passage descendante et le conduit définissent entre eux un angle compris entre 0° et 60°, et de préférence compris entre 10° et 30°.
  • Un tel angle permet d'éviter l'accumulation de sable dans le dispositif et par conséquent son engorgement par du sable. De plus, cet angle permet d'homogénéiser le sable sans ralentir sa vitesse.
  • Selon une autre caractéristique possible du deuxième mode de réalisation, la portion de passage descendante et le conduit définissent entre eux un angle compris entre 70° et 110°, et de préférence égal à 90°.
  • Un tel angle permet d'éviter l'accumulation de sable dans le dispositif et par conséquent son engorgement par du sable. De plus, cet angle permet d'homogénéiser le sable sans ralentir sa vitesse.
  • On note que les angles cités ci-dessus permettent d'obtenir la régularité souhaitée pour le débit de matière granuleuse.
  • Selon une autre caractéristique possible, les parties du dispositif en contact avec la matière granuleuse sont recouvertes d'un matériau résistant à l'abrasion.
  • Le matériau résistant à l'abrasion peut être par exemple un matériau à base de polymères.
  • Selon une caractéristique possible, le dispositif est surmonté d'une coiffe biseautée qui permet d'éviter l'accumulation de sable sur celle-ci.
  • Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un système qui est conforme à la revendication 13. Le dispositif est apte à coopérer avec le fond dudit réservoir de matière granuleuse, de manière à ce que ladite au moins une ouverture du dispositif se situe à l'intérieur dudit réservoir de matière granuleuse et qu'elle soit notamment la plus proche possible par rapport audit fond, afin d'éjecter la majeure partie de la matière granuleuse contenue dans le réservoir.
  • L'invention a également pour objet un véhicule ferroviaire comprenant le système précité.
  • Ainsi, le système est monté sur le véhicule de manière à ce que le dispositif puisse éjecter de la matière granuleuse (ex : sable) entre une roue du véhicule et la voie sur laquelle il circule (ex : rail).
  • Ceci permet d'augmenter l'adhérence entre la roue du véhicule et la voie et donc d'accroître l'efficacité du freinage (aide au freinage du véhicule).
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1a représente une vue en coupe axiale d'un réservoir de sable équipé d'un dispositif d'éjection de matière granuleuse selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'ensemble étant destiné à être fixé sur un véhicule ;
    • la figure 1b est une vue agrandie du corps du dispositif de la figure 1a ;
    • la figure 1c est une vue partielle et agrandie du corps du dispositif de la figure 1b ;
    • la figure 2 est une vue partielle et très schématique en coupe transversale du corps du dispositif des figures 1a et 1b ;
    • la figure 3a représente une vue en coupe axiale d'un réservoir de sable équipé d'un dispositif d'éjection de matière granuleuse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'ensemble étant destiné à être fixé sur un véhicule ;
    • la figure 3b est une vue agrandie du corps principal du dispositif de la figure 4a ;
    • la figure 3c représente une vue en coupe axiale d'un réservoir de sable équipé d'un dispositif d'éjection de matière granuleuse selon une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, l'ensemble étant destiné à être fixé sur un véhicule ;
    • la figure 4 est une vue en perspective du dispositif de la figure 3a ;
    • la figure 5 représente une vue schématique en coupe transversale d'une variante d'un dispositif d'éjection de matière granuleuse selon l'invention.
  • La figure 1a représente une vue en coupe axiale d'un système 1 comprenant un réservoir de matière granuleuse 2, par exemple du sable S, et un dispositif d'éjection de matière granuleuse 3 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif est monté dans le réservoir 2, plus particulièrement au niveau du fond 4 du réservoir.
  • Le système 1 (sablière équipée) est monté sur un véhicule, par exemple ferroviaire tel qu'une locomotive, de manière à ce que le dispositif 3 puisse éjecter de la matière granuleuse entre la voie sur laquelle circule le véhicule et une roue dudit véhicule, afin d'augmenter les forces de frottement entre la voie et la roue.
  • Un tel système 1 permet d'améliorer, entre autres, l'adhérence entre la voie et la roue.
  • Tel que représenté sur les figures 1a et 1b, le dispositif d'éjection de matière granuleuse 3 comprend deux parties fixées l'une à l'autre : un corps 5 et une embase 6 sur laquelle est monté ledit corps 5.
  • L'embase 6 comprend une partie inférieure 6a présentant une forme sensiblement cylindrique et une partie supérieure 6b comportant une collerette 7 sensiblement circulaire.
  • Un trou traversant 8 est pratiqué au centre de l'embase 6.
  • Le corps 5 est monté sur la partie supérieure 6b de l'embase en s'insérant partiellement dans le trou traversant 8.
  • Le corps 5 est fixé à l'embase 6 par des moyens connus, tels que par soudure, par vissage, par boulonnage, par encliquetage...
  • Le corps 5 a la forme générale d'un cylindre de révolution centré sur un axe ZZ' (axe de révolution) qui, ici, est agencé perpendiculairement au fond 4 du réservoir, c'est-à-dire verticalement.
  • L'embase 6 comprend des moyens de fixation connus (non représentés) tels que par soudure, par vissage, par boulonnage, par encliquetage..., permettant de positionner et fixer le dispositif dans le fond 4 du réservoir.
  • Le fond 4 est percé d'une ouverture centrale 10 à travers laquelle le dispositif 3 s'étend, laissant ainsi dégagée, autour de l'ouverture 10, une paroi annulaire 11.
  • La paroi annulaire 11 comprend une face supérieure 11a en regard de l'intérieur du réservoir 2 et une face inférieure 11b opposée tournée vers l'extérieur du réservoir 2.
  • Lorsque le dispositif 3 est monté sur le réservoir 2, l'embase 6 est fixée contre le fond 4 du réservoir. La collerette 7 vient se positionner et se fixer à l'extérieur du réservoir 2, au contact de la face inférieure externe 11b de la paroi annulaire du fond 4. Le corps 5, quant à lui, est disposé à l'intérieur dudit réservoir 2.
  • Par ailleurs, le système 1 comprend une source de gaz sous pression 12, par exemple de l'air comprimé, et un moyen de pilotage 13, par exemple une électrovanne équipant la source de gaz 12 ou indépendante de celle-ci.
  • Le moyen de pilotage 13 est un moyen de commande permettant de réguler la quantité de gaz délivrée par la source de gaz sous pression.
  • Le moyen de pilotage 13 peut, par exemple, prendre la forme d'un système à deux états qui sont : ouvert ou fermé.
  • La source de gaz sous pression 12 est reliée au dispositif d'éjection de matière granuleuse 3 au niveau de l'embase 6. À cet effet, le système 1 comprend une ou plusieurs canalisations connectant la source de gaz 12, le moyen de pilotage 13 (s'il est indépendant de la source) et l'embase 6 du dispositif 3.
  • Le dispositif 3 comprend un circuit d'arrivée de gaz 14 dont le point d'entrée 15 se situe dans l'embase 6.
  • Le circuit d'arrivée de gaz 14 comprend plus particulièrement, dans l'embase 6, un logement taraudé 15 agencé parallèlement au fond du réservoir 4 (horizontalement) et pourvu de deux extrémités dont la première extrémité 15a (figure 1b) permet le montage d'un raccord relié à la source de gaz sous pression 12. Le circuit d'arrivée de gaz 14 comprend également (figure 1b), relié à la deuxième extrémité 15b du logement taraudé 15, un canal 16 qui s'étend de l'embase 6 à la partie supérieure 5a du corps de manière excentrée par rapport à l'axe longitudinal ZZ'. Le logement taraudé 15 est agencé à la périphérie de l'embase 6 par rapport à l'axe central ZZ' qui passe par le centre de celle-ci.
  • Le canal 16 comprend deux portions de canal : une première portion 16a qui est un tube orienté verticalement par rapport au fond horizontal du réservoir 4, et une deuxième portion 16b qui s'étend horizontalement dans le corps 5 à partir de l'extrémité supérieure du tube 16a en direction de l'axe ZZ'.
  • Dans le mode de réalisation présenté le canal 16 est situé à l'intérieur du dispositif 3 mais, dans une variante il peut être à l'extérieur et/ou prendre des formes et orientations diverses. La source de gaz 12 peut aussi être raccordée au dispositif 3 par l'intermédiaire de la deuxième portion 16b de tube 16 (le logement taraudé 15 et la première portion 16a du tube 16 sont omis dans cette variante).
  • La deuxième portion de canal 16b débouche sur un logement 17 disposé axialement le long de l'axe ZZ'.
  • Un gicleur 18 est monté dans ce logement central 17 et est orienté perpendiculairement par rapport au fond du réservoir 4 (orientation verticale).
  • Le dispositif 3 comprend également en aval du gicleur 18 (aligné suivant l'axe longitudinal ZZ') et dans l'alignement de celui-ci, un conduit 19 agencé perpendiculairement au fond du réservoir 4. Le conduit 19 comprend une partie convergente 19a et une partie divergente 19b disposée en aval de la partie convergente 19a et dans l'alignement de celle-ci.
  • Le gicleur 18 débouche dans la partie convergente 19a du conduit.
  • Le conduit 19 a sensiblement la forme d'une tuyère.
  • Le dispositif d'éjection 3 comprend un canal d'éjection 20 (plus particulièrement visible à la figure 1a) dont l'entrée 20a est disposée dans l'alignement de la partie divergente 19b du conduit et en aval de celle-ci.
  • Le canal d'éjection 20 est sensiblement de forme coudée et comporte à l'une de ses extrémités l'entrée 20a et à l'extrémité opposée une sortie 20b.
  • Toutefois, à titre de variante non représentée le canal d'éjection 20 peut présenter un profil rectiligne.
  • La partie inférieure 6a de l'embase comprend des moyens de fixation 21 permettant de fixer de manière démontable le canal d'éjection 20 sous cette partie.
  • Ces moyens 21 prennent par exemple la forme d'une collerette fixée par des goujons à la partie inférieure 6a de l'embase et venant plaquer l'entrée du canal d'éjection 20a contre cette partie 6a.
  • Le corps 5 comprend des ouvertures 22, par exemple trois, aménagées dans une paroi périphérique 5b globalement cylindrique qui définit une partie de l'enveloppe extérieure du corps 5.
  • Ces ouvertures sont disposées selon un écartement angulaire d'environ 120° entre elles. Un nombre différent d'ouvertures peut également convenir : deux, quatre...
  • Les ouvertures 22 sont par exemple circulaires, mais on notera que d'autres formes d'ouvertures sont envisageables : oblongues, rectangulaires... avec des orientations diverses.
  • Ces ouvertures 22 établissent une communication entre l'extérieur du corps 5 situé à l'intérieur du réservoir de sable 2 et l'intérieur du corps 5.
  • Chaque ouverture 22 comprend un centre et les trois centres C1, C2, et C3 définissent un plan P (ici horizontal) perpendiculaire à l'axe ZZ' (illustré à la figure 2).
  • On remarquera que, dans le mode de réalisation présenté, le conduit 19 est disposé perpendiculairement au plan P.
  • Le corps 5 comprend un passage 23 reliant les ouvertures 22 au conduit 19. Le passage 23 comprend plus particulièrement une zone en forme de chicane 24 en aval des ouvertures 22.
  • La zone en forme de chicane 24 du passage 23 comprend, une portion de passage ascendante 25 comprenant une rampe 25a, une portion de passage descendante 26 située en aval et qui comporte une zone de raccord 27 avec le conduit 19 (ces éléments sont plus particulièrement visibles à la figure 1c).
  • La rampe 25a a de préférence un angle (c) d'inclinaison (cet angle est visible à la figure 1c) compris entre 10 et 85° par rapport à une droite orthogonale au fond du réservoir 4 (droite verticale).
  • L'angle (β) défini par la portion de passage descendante 26 et l'axe longitudinal (ici l'axe vertical ZZ') du conduit 19 est un angle compris entre 0 et 60°, de préférence compris entre 10° et 30° (cet angle est visible à la figure 1b).
  • La zone de raccord 27 a par exemple une forme de chambre annulaire aménagée immédiatement en aval de la partie convergente 19a du conduit.
  • Le passage 23 débouche dans le conduit 19 par l'intermédiaire de la zone de raccord 27, au niveau du col 19c faisant la jonction entre la partie convergente 19a et la partie divergente 19b.
  • Selon une variante non représentée, le passage 23 débouche dans la partie divergente 19b, plus particulièrement dans le premier tiers de la partie divergente 19b.
  • Les portions de passage ascendante 25 et descendante 26 sont délimitées chacune par des parois 5c, 5d, 5e et 5f en regard l'une de l'autre, internes au corps et qui, dans une vue en coupe axiale, confèrent au passage un profil général en forme de M (ces éléments sont plus particulièrement visibles à la figure 1c).
  • Plus particulièrement, les deux parois, inférieure 5c et supérieure 5d, qui délimitent la portion de passage ascendante 25 s'inscrivent respectivement sur deux surfaces coniques 101 et 102 distantes l'une de l'autre et sensiblement parallèles (celles-ci sont plus particulièrement visibles à la figure 1b). Les sommets des deux surfaces coniques sont positionnés sur l'axe ZZ' en direction de la partie supérieure 5a du corps.
  • De même, les deux parois, inférieure 5e et supérieure 5f, qui délimitent la portion de passage descendante 26 s'inscrivent respectivement sur deux surfaces coniques 103 et 104 distantes l'une de l'autre, sensiblement parallèles (celles-ci sont plus particulièrement visibles à la figure 1b) et dont la conicité est inverse de celle des surfaces coniques de la portion de passage ascendante 25.
  • On notera que les portions de passage ascendante 25 et descendante 26 sont réunies par une zone de jonction 28 sensiblement horizontale.
  • Chacune des ouvertures 22 comprend un bord supérieur 22a dont le point culminant est situé à une altitude inférieure à l'altitude de la zone de jonction 28. La différence entre ces deux altitudes est noté a.
  • Le passage 23 est délimité par les parois supérieures 5d, 5f et inférieures 5c, 5e précitées et par la paroi périphérique 5b du corps 5 qui est munie des ouvertures 22, conférant ainsi audit passage 23 la forme d'un espace globalement annulaire de révolution autour du conduit 19 centré sur l'axe ZZ'.
  • Le corps 5 comprend plus particulièrement trois pièces assemblées (plus particulièrement visibles aux figures 1b et 1c) de manière simple l'une au-dessus de l'autre :
    • une première pièce inférieure 29 qui comporte la partie divergente 19b du conduit et les parois inférieures 5c, 5e du passage et s'insère en partie dans le trou traversant 8 de l'embase 6,
    • une deuxième pièce supérieure 30 qui comporte la partie convergente 19a du conduit et les parois supérieures 5d, 5f du passage,
    • une troisième pièce 31 surmontant la deuxième pièce 30 et qui comporte le logement 17 avec le gicleur 18.
  • Des trous de perçage sont pratiqués dans les trois pièces afin d'y aménager les deux portions de canal 16a et 16b du circuit d'arrivée de gaz 14.
  • On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif d'éjection de matière granuleuse 3 en référence aux figures 1a et 1b.
  • Quand le circuit d'arrivée de gaz 14 est alimenté avec un gaz sous pression provenant de la source de gaz 12, par exemple de l'air entre 1 et 10 bars, un écoulement de gaz sous pression circule dans le circuit jusqu'au gicleur 18 où il est injecté dans la partie convergente 19a conduit.
  • En raison de la conservation du débit de gaz à travers le conduit 19, lorsque la section du conduit se réduit, la vitesse de l'écoulement de gaz augmente.
  • Cette augmentation de la vitesse de l'écoulement de gaz provoque une dépression dans la zone où la section du conduit se réduit, plus particulièrement au niveau du col 19c faisant la jonction entre la partie divergente 19b et la partie convergente 19a du conduit, et induit un effet d'aspiration.
  • Ce phénomène est aussi appelé effet Venturi.
  • On notera que le col 19c mélange dans des proportions déterminées l'écoulement de gaz avec la matière granuleuse aspirée.
  • Le passage 23 a été conçu pour déboucher, par l'intermédiaire de la chambre annulaire 27 (zone de raccord), en aval de la partie convergente 19a, plus particulièrement au niveau du col 19c, afin que l'effet d'aspiration produit par l'écoulement de gaz à travers le conduit 19 soit le plus efficace possible.
  • Cet effet d'aspiration permet d'établir un écoulement de matière granuleuse des ouvertures 22 jusqu'au canal d'éjection 20. Plus particulièrement, cela permet d'aspirer la matière granuleuse successivement à travers les ouvertures 22, la portion de passage ascendante 25, la zone de jonction 28, la portion de passage descendante 26, la zone de raccord 27, le conduit 19, et le canal d'éjection 20.
  • La zone en forme de chicane 24 guide ainsi l'écoulement de matière granuleuse des ouvertures 22 jusqu'au conduit 19.
  • Les ouvertures 22 sont positionnées le plus près possible du fond 4 du réservoir de manière à permettre de consommer le maximum de matière granuleuse contenu dans le réservoir 2.
  • La zone en forme de chicane 24, plus particulièrement la portion de passage descendante 26 et la zone de raccord 27, assurent le mélange de la matière granuleuse provenant des différentes ouvertures 22.
  • Le débit de matière granuleuse est déterminé à partir de paramètres (plus particulièrement visibles à la figure 1c) du dispositif 3 qui sont sélectionnés en fonction du spectre granulométrique de la matière granuleuse S.
  • À titre de paramètres pertinents, on peut citer :
    • la différence d'altitude (a) des bords supérieurs 22a des ouvertures 22 par rapport à l'altitude de la zone de jonction 28,
    • la section de passage (b) de la portion de passage ascendante 25 offerte à la matière granuleuse,
    • l'angle d'inclinaison (c) de la rampe 25a de la portion de passage ascendante 25 par rapport à une droite orthogonale au fond 4 du réservoir (droite verticale),
    • la forme et la dimension de chacune des ouvertures 22 du dispositif 3,
    • le diamètre intérieur du gicleur 18.
  • Un exemple de réglage de ces cinq paramètres structurels du dispositif (a = 1mm, b = 5,5 mm, c = 45°, des ouvertures de forme circulaire avec un diamètre de 8 mm, diamètre intérieur du gicleur de 1 mm, avec un sable de type SNCF spec. ST041) permet de fournir en sortie 20b du canal d'éjection 20 un débit de 0,45 L/min de matière granuleuse avec une précision de 3%. La précision du débit est améliorée au regard des dispositifs couramment usités. En effet, ces derniers fournissent généralement un débit de matière granuleuse avec une précision d'environ 15%.
  • Lorsque le circuit d'arrivée de gaz 14 n'est pas alimenté, celui-ci ne délivre pas de gaz sous pression et il n'y a alors pas d'éjection de matière granuleuse.
  • Comme déjà expliqué plus haut, le bord supérieur 22a de chacune des ouvertures 22 se situe à une altitude inférieure à l'altitude de la zone de jonction 28.
  • Ainsi, en l'absence d'alimentation en gaz sous pression, la matière granuleuse est retenue par la portion de passage ascendante 25 située en aval des ouvertures 22 du fait de cette différence d'altitude (a).
  • Un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'éjection selon l'invention est illustré aux figures 3a-c et 4.
  • Il comporte les mêmes éléments fonctionnels que ceux du premier mode de réalisation des figures 1a-c et 2. Toutefois, l'agencement de l'ensemble de ces éléments diffère ainsi que la structure d'au moins certains d'entre eux.
  • La figure 3a illustre un système 50 comprenant le réservoir de matière granuleuse 2 de la figure 1a et un dispositif d'éjection de matière granuleuse 52 selon le deuxième mode de réalisation.
  • Le dispositif 52 et le système 50 ont les mêmes finalités et fonctionnent sur les mêmes principes que dans le premier mode de réalisation exposé ci-dessus.
  • Le dispositif d'éjection 52 comprend un corps principal 54, une embase 56 sur laquelle est monté le corps principal 54, ainsi qu'un conduit 57 et une pièce 58 en forme de bouchon montés dans l'embase 56 et un canal d'éjection 53 fixé sur l'embase 56.
  • L'embase 56 comprend des moyens de fixation 55 (moyens illustrés à la figure 4) connus tels que par soudure, par vissage, par boulonnage, par encliquetage..., permettant de positionner et de fixer le dispositif 52 dans le fond 4 du réservoir.
  • Le corps principal 54 comprend des ouvertures 62 et un passage 60 situé en aval des ouvertures 62 et reliant celles-ci au conduit 57.
  • Ce passage 60 comprend plus particulièrement une zone en forme de chicane 66.
  • Les éléments décrits ci-après seront plus particulièrement visibles sur la figure 3b. La zone en forme de chicane 66 comprend successivement d'amont en aval, une portion de passage ascendante 68 comprenant une rampe 68a, une zone de jonction 69, et une portion de passage descendante 70 en aval de la zone de jonction 69.
  • La portion de passage ascendante 68 et la zone de jonction 69 forment une chambre par exemple annulaire aménagée immédiatement en aval des ouvertures 62.
  • La rampe 68a a de préférence un angle (c') d'inclinaison compris entre 10 et 85° par rapport à une droite orthogonale au fond du réservoir 4 (droite verticale).
  • En outre, ce passage 60 comprend une zone de raccord 72 en aval de la portion de passage descendante 70.
  • La portion de passage descendante 70 et l'axe longitudinal (ici horizontal) du conduit 57 définissent entre eux un angle (β') compris entre 70° et 110°, et de préférence un angle (β') de 90°.
  • Le corps principal 54 vient se positionner et se fixer sur la partie supérieure 56a de l'embase en s'insérant partiellement dans celle-ci.
  • Le corps principal 54 comprend plus particulièrement deux pièces assemblées l'une au-dessus de l'autre : une première pièce inférieure 74 et une deuxième pièce supérieure 78.
  • La première pièce inférieure 74 comporte une paroi interne au corps principal 54 et dont le profil général est en forme d'entonnoir dans la vue en coupe axiale de la figure 3b. Cet entonnoir comprend une partie supérieure évasée vers le haut 74a en direction opposée du conduit 57. La partie évasée 74a forme un angle (δ) avec une droite parallèle au fond du réservoir 4 (droite horizontale). L'angle (δ) est compris entre 30° et 90°. La partie évasée est prolongée par une partie inférieure rétrécie allongée 74b qui est pourvue d'un bord périphérique inférieur 74c destiné à être raccordé au conduit 57. L'entonnoir comprend, au sommet de la partie évasée 74a, un bord périphérique supérieur (correspondant à la zone de jonction 69) à partir duquel s'étend, vers l'extérieur, un retour 74d en direction de l'embase et dont la partie inclinée correspond à la rampe 68a. La partie rétrécie et allongée 74b de l'entonnoir s'insère dans un trou traversant 76 de l'embase 56.
  • La deuxième pièce supérieure 78, qui vient coiffer la première pièce inférieure 74, comporte une paroi périphérique 78a de forme sensiblement cylindrique, fermée à sa partie supérieure par une paroi supérieure 78b. Les parois précitées 78a, 78b forment la paroi externe du corps principal 54.
  • Les parois 74d, 78a et 74a, 78b définissent la zone en forme de chicane 66 qui est située immédiatement en aval des ouvertures 62 pratiquées dans la paroi périphérique 78a.
  • On notera qu'une partie des deux parois, inférieure 74d et périphérique 78a, qui délimitent la portion de passage ascendante 68 s'inscrivent respectivement sur deux surfaces coniques 105 et 106 distantes l'une de l'autre et sensiblement parallèles (ces éléments sont plus particulièrement visibles à la figure 3b) . Les sommets des deux surfaces coniques sont positionnés, d'une part, sur l'axe ZZ' et, d'autre part, au-dessus du corps principal 54.
  • On notera qu'une partie de la paroi inférieure 74a, qui délimite la portion de passage descendante 70, s'inscrit sur une surface conique 107 dont la conicité est inversée par rapport à celle des surfaces 105, 106. Le sommet de cette surface conique est positionné sur l'axe ZZ' en direction de la partie rétrécie et allongée 74b de l'entonnoir. La portion de passage descendante 70 est, par exemple ici, de forme conique mais peut présenter une forme circulaire 70a située en amont de la forme conique 70b (variante illustrée à la figure 3c) ou peut être composée d'une succession de formes circulaires de diamètre décroissant raccordées par exemple par des épaulements successifs (autre variante non représentée).
  • Les ouvertures 62 sont par exemple circulaires, mais on notera que d'autres formes d'ouvertures sont envisageables : oblongues, rectangulaires... avec des orientations diverses. Ces ouvertures 62 sont par exemple au nombre de trois, mais un nombre différent peut également convenir : deux, quatre...
  • La partie inférieure 56b de l'embase comprend un trou traversant 59 s'étendant parallèlement au fond du réservoir 4 (orientation horizontale) et dans lequel sont montés, successivement et de manière coaxiale au trou traversant 59, les éléments suivants (figure 3a) :
    • le conduit 57 comprenant une partie convergente 57a et une partie divergente 57b, cette dernière étant située à l'extrémité 56c où vient se fixer le canal d'éjection 53 sur l'embase 56 ;
    • la pièce 58 en forme de bouchon située à l'extrémité 56d de l'embase et qui comprend elle-même les éléments suivants : un logement 82 dans lequel est monté un gicleur 84, ainsi qu'un logement taraudé 80 qui sert de point d'entrée au circuit d'arrivée de gaz 81 sous pression.
  • Le logement taraudé 80 est relié au logement 82 qui comprend le gicleur 84 débouchant dans la partie convergente 57a du conduit.
  • Le conduit 57 est percé d'un orifice 87 latéral qui, lorsqu'on vient insérer et fixer le conduit 57 dans le trou traversant 59 de la partie inférieure 56b de l'embase, est disposé en regard du bord périphérique inférieur 74c, formant ainsi une zone de raccord 72 entre le passage 60 et le conduit 57.
  • Dans cet agencement, la partie rétrécie et allongée 74c de l'entonnoir est perpendiculaire au conduit 57.
  • On notera que dans une variante (non représentée) la partie rétrécie et allongée 74b de la pièce 74 peut être omise et la partie évasée 74a débouche alors immédiatement dans le conduit 57.
  • Cet agencement est rendu possible en réduisant la hauteur de l'embase 56 et donc en modifiant le système de fixation du canal d'éjection 53 sur l'embase 56.
  • Le passage 60 débouche en aval de la partie convergente 57a et plus particulièrement dans le premier tiers de la partie divergente 57b du conduit.
  • Le canal d'éjection 53 est sensiblement de forme coudée et comporte à l'une de ses extrémités une entrée 53a et à l'autre extrémité une sortie 53b. Toutefois, dans une variante non représentée, le canal d'éjection 53 peut présenter un profil rectiligne.
  • L'entrée 53a du canal d'éjection est disposée dans l'alignement longitudinal du conduit 57, immédiatement en aval de la partie divergente 57b.
  • La partie inférieure 56b de l'embase comprend des moyens de fixation 90 permettant de fixer de manière démontable le canal d'éjection 53.
  • Ces moyens 90 prennent par exemple la forme d'une collerette fixée par des goujons à l'extrémité de la partie inférieure 56b de l'embase où débouche le conduit 57 et venant plaquer l'entrée 53a du canal d'éjection contre cette extrémité 56c.
  • Comme dans le premier mode de réalisation, le dispositif 52 est mis en oeuvre lorsque le circuit d'arrivée de gaz 81 est alimenté avec un gaz sous pression provenant d'une source représentée telle que la source 12 de la figure 1a.
  • Un écoulement de gaz sous pression à travers le conduit 57 entraîne la création d'un effet d'aspiration qui est suffisant pour établir un écoulement de matière granuleuse des ouvertures 62 jusqu'au conduit 57, par l'intermédiaire du passage 60.
  • Le passage 60 comprend une zone de mélange 94 de la matière granuleuse provenant des différentes ouvertures. Cette zone 94 comprend la portion de passage ascendante 68a, la zone de jonction 69 et la partie supérieure formant entonnoir de la portion de passage descendante 70.
  • Le débit de matière granuleuse est déterminé à partir de paramètres (plus particulièrement visibles à la figure 3b) du dispositif 52 qui sont sélectionnés en fonction du spectre granulométrique de la matière granuleuse S.
  • À titre de paramètres pertinents, on peut citer :
    • la différence d'altitude (a') des bords supérieurs 62a des ouvertures 62 par rapport à l'altitude de la zone de jonction 69,
    • la section de passage (b') de la portion de passage ascendante 68 offerte à la matière granuleuse,
    • l'angle d'inclinaison (c') de la rampe 68a de la portion de passage ascendante 68 par rapport à une droite orthogonale au fond 4 du réservoir (droite verticale),
    • la forme et la dimension de chacune des ouvertures 62 du dispositif 52 et,
    • le diamètre intérieur du gicleur 84.
  • Un exemple de réglage de ces cinq paramètres structurels du dispositif (a'= 1mm, b' = 5,5 mm, c' = 45°, forme circulaire avec un diamètre de 8 mm, diamètre intérieur du gicleur de 1,2 mm, avec un sable de type SNCF spec. ST041) permet de fournir en sortie 53b du canal d'éjection 53 un débit de 0,45 L/min de matière granuleuse avec une précision de 3%. La précision du débit est améliorée au regard des dispositifs couramment usités.
  • En effet, ces derniers fournissent généralement un débit de matière granuleuse avec une précision d'environ 15%.
  • Sur la figure 5 est représentée une variante applicable aux deux modes de réalisation illustrés aux figures 1a et 3a.
  • La figure 5 est une vue en coupe d'une variante du corps (5 ou 54) d'un dispositif (3 ou 52) selon l'invention suivant un plan parallèle au fond 4 du réservoir de sable (plan perpendiculaire à l'axe ZZ').
  • Dans cette variante, le passage reliant les ouvertures (22 ou 62) au conduit en forme de tuyère comprend trois canaux 96 radiaux séparés qui s'étendent chacun radialement depuis une des ouvertures jusqu'à un espace central commun 98 (zone de mélange) dans lequel ils débouchent.
  • Dans le premier mode de réalisation, cet espace 98 correspond à la chambre annulaire formant la zone de raccord 27 avec le conduit 19.
  • Dans le deuxième mode de réalisation, cet espace 98 se prolonge verticalement (perpendiculairement au plan de coupe de la figure 5) en direction du conduit 57 par une portion rectiligne de tube analogue à la partie rétrécie et allongée 74b de l'entonnoir.
  • Chacun des canaux 96 comporte, selon une vue en coupe axiale analogue à celles des figures 1a et 3a, une portion de passage ascendante (25 ou 68) et une portion de passage descendante (28 ou 70) qui débouche dans l'espace central 98 commun.
  • Dans les deux modes de réalisation, les parties du dispositif en contact avec la matière granuleuse sont recouvertes d'un matériau résistant à l'abrasion ou fabriqués dans un matériau de ce type. Le matériau résistant à l'abrasion peut être par exemple un matériau à base de polymères.

Claims (14)

  1. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse pour véhicule ferroviaire, comprenant :
    - au moins une ouverture (22 ; 62) apte à laisser entrer un écoulement de matière granuleuse dans le dispositif (3 ; 52),
    - un conduit (19 ; 57) comprenant une partie convergente (19a ; 57a) et une partie divergente (19b ; 57b) en aval de ladite partie convergente (19a ; 57a), ledit conduit (19 ; 57) étant apte à créer un effet d'aspiration par passage (23 ; 60) d'un écoulement de gaz à travers ledit conduit (19 ; 57), ladite au moins une ouverture (22 ; 62) étant reliée audit conduit (19 ; 57),
    - au moins un canal d'éjection (20 ; 53) dudit écoulement de matière granuleuse disposé en aval dudit conduit (19 ; 57),
    caractérisé en ce qu'au moins un passage (23 ; 60) reliant ladite au moins une ouverture (22 ; 62) audit conduit (19 ; 57) débouche en aval de la partie convergente (19a ; 57a) dudit conduit (19 ; 57), de manière à permettre, grâce audit effet d'aspiration, d'établir ledit écoulement de matière granuleuse de ladite au moins une ouverture (22 ; 62) jusqu'audit au moins un canal d'éjection (20 ; 53).
  2. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un passage (23 ; 60) débouche après la partie convergente (19a ; 57a) et/ou dans la partie divergente (19b ; 57b), et, par exemple, dans le premier tiers de la partie divergente (19b ; 57b).
  3. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un passage (23 ; 60) comprend une zone en forme de chicane (24 ; 66) en aval de ladite au moins une ouverture (22 ; 62), qui comprend une portion de passage ascendante (25 ; 68) et une portion de passage descendante (26 ; 70) placée en aval de ladite portion de passage ascendante (25 ; 68), ladite zone en forme de chicane (24 ; 66) étant destinée à guider ledit écoulement de matière granuleuse à partir de ladite au moins une ouverture (22 ; 62) en direction du conduit (19 ; 57).
  4. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite portion de passage ascendante (25 ; 68) comprend une rampe (25a ; 68a).
  5. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la portion de passage ascendante (25 ; 68) et/ou ladite portion de passage descendante (26 ; 70) est délimitée par des parois (5c, 5d, 5e, 5f ; 74d, 78b) en regard.
  6. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parois (5c, 5d, 5e, 5f ; 74d, 78b) en regard délimitant au moins l'une des portions de passage (25, 26 ; 68, 70) s'inscrivent respectivement sur deux portions de surfaces coniques (101, 102 ; 105, 106) distantes l'une de l'autre.
  7. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que,
    - ladite au moins une ouverture (22 ; 62) comprend un bord supérieur (22a ; 62a),
    - la portion de passage ascendante (25 ; 68) et la portion de passage descendante (26 ; 70) comprennent une zone de jonction (28 ; 69) qui relie lesdites portions de passage (25, 26 ; 68, 70) entre elles, de telle manière que le bord supérieur de l'ouverture (22a ; 62a) est situé à une altitude inférieure à l'altitude de ladite zone de jonction (28 ; 69).
  8. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon la revendication 7, caractérisé en ce que :
    - la différence d'altitude (a ; a') entre le bord supérieur (22a ; 62a) de ladite au moins une ouverture (22 ; 62) et la zone de jonction (28 ; 69) des portions de passage (25, 26 ; 68 ; 70),
    - la section de passage (b ; b') de la portion de passage ascendante (25 ; 68),
    - l'angle d'inclinaison (c ; c') de la portion de passage ascendante (25 ; 68),
    - la forme et la dimension de chacune des ouvertures (22 ; 62) du dispositif (3 ; 52) et,
    - le diamètre intérieur d'un gicleur (18 ; 84) apte à injecter du gaz dans le conduit (19 ; 57),
    sont des paramètres sélectionnés en fonction du spectre granulométrique de la matière granuleuse (S), de manière à obtenir une valeur déterminée du débit de matière granuleuse.
  9. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un passage (23 ; 60) comprend une zone de mélange.
  10. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un passage (23 ; 60) comprend une zone de raccord au conduit (19 ; 57), ladite zone étant de forme annulaire.
  11. Dispositif d'éjection de matière granuleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un passage (23 ; 60) comprend une zone de raccord au conduit (19 ; 57), ladite zone de raccord débouchant sur un des côtés du conduit (19 ; 57).
  12. Dispositif (3 ; 52) d'éjection de matière granuleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (3 ; 52) comprend au moins trois ouvertures (22 ; 62) qui comprennent chacune un centre, lesdits centres définissant un plan par rapport auquel le conduit (19 ; 57) est agencé orthogonalement ou parallèlement.
  13. Système, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un réservoir de matière granuleuse comprenant un fond,
    - un dispositif d'éjection de matière granuleuse selon l'une des revendications 1 à 12, le dispositif étant apte à coopérer avec le fond du réservoir pour aspirer la matière granuleuse et établir un écoulement de ladite matière depuis ladite au moins une ouverture jusqu'audit au moins un canal d'éjection du dispositif.
  14. Véhicule ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comprend un système selon la revendication 13.
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