OA20900A - Mobile concrete plant. - Google Patents
Mobile concrete plant. Download PDFInfo
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Abstract
La centrale mobile à béton objet de l'invention a pour domaine technique d'application la fabrication de béton pour les chantiers de construction génie civile. Elle permet de produire et livrer instantanément le béton sur les chantiers. Son utilisation permet de combler les insuffisances des technologies existantes par rapport au marché de construction dans les pays en voie de développement tels qu'en Afrique et en Asie. En effet, l'utilisation des centrales fixes et mobiles existantes demande le plus souvent la réalisation des travaux de terrassement préalables à l'installation, l'utilisation de chargeur pour l'alimentation en matières première, l'utilisation des camions-toupie pour les navettes de livraison et des délais d'installation et de désinstallation relativement longs. Ces conditions d'exploitation offrent peu de flexibilité opérationnelle, limitent l'accessibilité des zones reculées et font supporter le plus souvent d'une part des investissements importants pour l'acquisition des matériels et d'autre part des charges d'exploitation élevées (consommation de carburant, de lubrifiants, pièces de rechange, main-d'œuvre, contrôles réglementaires, etc.). L'utilisation de la centrale à béton mobile objet de l'invention permet de résoudre ces problèmes techniques énumérés ci-dessus et contribue à l'emploi de la main-d'œuvre non qualifiée généralement abondante dans les pays en voie de développement. La rationalisation du parc d'équipement permet également de contribuer à la réduction des émissions des gaz à effet de serre.
The mobile concrete plant that is the subject of the invention has the technical field of application of the manufacture of concrete for civil engineering construction sites. It makes it possible to produce and instantly deliver concrete to construction sites. Its use makes it possible to make up for the shortcomings of existing technologies in relation to the construction market in developing countries such as in Africa and Asia. Indeed, the use of existing fixed and mobile power plants most often requires carrying out earthworks prior to installation, the use of a loader for the supply of raw materials, the use of mixer trucks for the delivery shuttles and relatively long installation and uninstallation times. These operating conditions offer little operational flexibility, limit the accessibility of remote areas and most often require significant investments for the acquisition of equipment on the one hand and high operating costs on the other (consumption fuel, lubricants, spare parts, labour, regulatory controls, etc.). The use of the mobile concrete plant object of the invention solves these technical problems listed above and contributes to the use of unskilled labor generally abundant in developing countries. Rationalizing the fleet of equipment also contributes to reducing greenhouse gas emissions.
Description
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine de l’invention et le problème à résoudreField of the invention and the problem to be solved
Cette invention a pour objet de proposer aux acteurs des bâtiments et travaux publics une solution simple à utiliser qui leur offre la flexibilité dans les opérations mais aussi 5 leur permet de rationaliser leur inventaire d’équipements de fabrication de béton. Elle porte sur une machine à béton mobile compacte qui peut être déployée facilement sur les chantiers de construction génie civile pour la fabrication et la livraison instantanée de béton.The purpose of this invention is to offer building and public works stakeholders a simple-to-use solution that offers them flexibility in operations but also allows them to rationalize their inventory of concrete manufacturing equipment. It is about a compact mobile concrete machine that can be deployed easily on civil engineering construction sites for the instantaneous manufacture and delivery of concrete.
Les technologies existantes de production de bétonExisting concrete production technologies
La production de béton en Afrique et en Asie se fait généralement à l’aide d’équipements fixes offrant peu de flexibilité organisationnelle et opérationnelle. L’utilisation de cette catégorie de centrale nécessite de travaux de terrassement préalables à l'installation, des délais assez longs d’installation et de désinstallation (jusqu’à 20 jours), l'utilisation des équipements de manutention coûteux fors des 15 phases d’installation, d’opération et de désinstallation (chargeur, grue, porte-chars, camions-toupie, etc.). D’un autre côté, les centrales à béton mobile existantes ne permettent pas de répondre aux contextes de construction du fait qu’il faut également des chargeurs pour les alimenter en granulats et adjuvants. Tous ses éléments réunis contribuent à une augmentation des investissements et des charges opérationnelles 20 qui limitent la compétitivité des entreprises de production de béton. En plus de cela, il faut mentionner les émissions des CO? dues à la logistique nécessaire pour fabriquer et livrer aux clients.Concrete production in Africa and Asia is generally done using stationary equipment offering little organizational and operational flexibility. The use of this category of plant requires earthworks prior to installation, fairly long installation and uninstallation times (up to 20 days), the use of expensive handling equipment for the 15 installation phases. installation, operation and uninstallation (loader, crane, tank carrier, mixer trucks, etc.). On the other hand, existing mobile concrete plants do not make it possible to respond to construction contexts because loaders are also needed to supply them with aggregates and admixtures. All its elements together contribute to an increase in investments and operating costs 20 that limit the competitiveness of concrete production companies. In addition to this, we must mention the emissions of CO? due to the logistics required to manufacture and deliver to customers.
Exposé sommaire de l’inventionBrief Disclosure of the Invention
La centrale de fabrication de béton mobile permet de produire sur le site-client du béton 25 prêt à l’emploi livré instantanément pour l’utilisation. Elle est composée d’une unité de stockage d’eau parallélépipédique disposée verticalement (figure 2), d’une unité de chargement des granulats (graviers et sable ; figure 2,3 et 4) composée des skips disposés de part et d’autre servant de rails aux godets de chargement des agrégats ( sable et gravier) dans les trémies dédiées, d'une unité de chargement de ciments 30 (figure 3 et 6) amovible disposée en plan incliné sur le côté de chargement de graviers, d’une unité de production d'air comprimé (figure 3) alimentant les circuits de commandes et de puissance pneumatique, d’une unité de pesage et de transfert des agrégats 7 en dessous des trémies des agrégats 6, 40, 41 et 42 comprenant une trémie de pesage et un convoyeur à bande en plan incliné sous la trémie de pesage, 35 d’une unité de malaxage composée d’un malaxeur et d’une trémie de stockage tampon du béton, d’une unité de transfert de produit fini (figure 7) et d’un tableau de commande 14. L'ensemble est monté de manière compacte sur le châssis d’un camion. Les circuits de commande et de puissance électriques sont alimentés à partir d’une source externe (3 phases + neutre + terre ; 380V/220, 50/60hz). La centrale 40 mobile proposée permet de faire face aux problèmes d’accès des zones reculées, de réduire le délai de déploiement, de réduire le temps d’installation ou de désinstallation à trente (30) minutes, de réduire la charge de travail de maintenance qu’impose une centrale à béton classique, et de contribuer à la réduction des émissions des gaz à effet de serre par la diminution de la taille du parc d’équipements.The mobile concrete manufacturing plant allows the production of ready-mixed concrete 25 on the customer site, delivered instantly for use. It is made up of a parallelepipedal water storage unit arranged vertically (figure 2), an aggregate loading unit (gravel and sand; figure 2,3 and 4) made up of skips arranged on either side serving as rails for the buckets for loading aggregates (sand and gravel) into the dedicated hoppers, a removable cement loading unit 30 (Figures 3 and 6) arranged on an inclined plane on the gravel loading side, a compressed air production unit (FIG. 3) supplying the control and pneumatic power circuits of an aggregate weighing and transfer unit 7 below the aggregate hoppers 6, 40, 41 and 42 comprising a conveyor and a belt conveyor on an inclined plane under the weighing hopper, a mixing unit consisting of a mixer and a concrete buffer storage hopper, a finished product transfer unit (figure 7 ) and a control panel 14. The assembly is compactly mounted on the chassis of a truck. The electrical control and power circuits are supplied from an external source (3 phases + neutral + earth; 380V/220, 50/60hz). The mobile plant 40 proposed makes it possible to face the problems of access to remote areas, to reduce the time of deployment, to reduce the time of installation or uninstallation to thirty (30) minutes, to reduce the workload of maintenance imposed by a conventional concrete plant, and to contribute to the reduction of greenhouse gas emissions by reducing the size of the equipment fleet.
Présentation des figuresPresentation of figures
La compréhension du mécanisme de la centrale, de son mode fonctionnement et des avantages qui lui sont associés peut mieux s’appréhender à l’aide des schémas et dessins que nous présentons ci-dessous.Understanding the mechanism of the plant, its mode of operation and the advantages associated with it can be better understood with the help of the diagrams and drawings that we present below.
• Figure 1 représente le schéma technologique et fournit les détails du système de commande manuel et automatique.• Figure 1 represents the technology diagram and provides details of the manual and automatic control system.
• Figure 2 comprend la vue principale qui donne un aperçu sur les sous-unités composant la centrale à béton mobile.• Figure 2 includes the main view which gives an overview on the sub-units composing the mobile concrete plant.
• Figure 3 comprend la vue de derrière qui donne un aperçu sur les sous-unités non visibles sur la vue principale.• Figure 3 includes the back view which gives insight into the subunits not visible on the main view.
• Figure 4 fournît les détails des composants de l'unité de chargement et une vue en coupe de l’unité de pesage et de transfert.• Figure 4 provides details of the components of the loading unit and a sectional view of the weighing and transfer unit.
• Figure 5 fournit les détails des composants du convoyeur de ciment.• Figure 5 provides details of the cement conveyor components.
• Figure 6 fournit les détails des composants du convoyeur de produit fini • Figure 7 présente de manière synoptique le fonctionnement de la centrale.• Figure 6 provides details of the components of the finished product conveyor • Figure 7 presents a synoptic view of the operation of the plant.
• Figure 8 présente les différents flux de matières premières.• Figure 8 presents the different flows of raw materials.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
L’unité de stockage d’eauThe water storage unit
En référence aux figure 2 et 3, le système de stockage d’eau comprend un réservoir principal d’eau 2 de capacité de 3 m3, d’une pompe centrifuge de transfert et d’un réservoir tampon 11 monté sur la plate-forme de mixage des agrégats 20. Le réservoir principal de stockage 2 est en tôle d’épaisseur 3mm soudée à l’arc autour d’un cadre métallique servant de structure. Sur la partie supérieure, il comprend un trou d’homme permettant de I alimenter en eau. La vidange se fait par le bas grâce à une orifice sur laquelle est raccordée la tuyauterie d’alimentation (de diamètre 40mm) de la pompe centrifuge de transfert et le circuit d’alimentation directe par gravitation. Le circuit d’alimentation du réservoir tampon 11 par la pompe passe par un débitmètre permettant de mesurer la quantité de l’eau. La pompe est entraînée par un moteur triphasé commandé par bouton poussoir à partir du tableau de commande 14. Une vanne manuelle montée à la sortie du réservoir tampon permet de contrôler l’ajout de l’eau dans le malaxeur.With reference to FIGS. 2 and 3, the water storage system comprises a main water tank 2 with a capacity of 3 m 3 , a centrifugal transfer pump and a buffer tank 11 mounted on the platform. mixing aggregates 20. The main storage tank 2 is made of sheet metal 3mm thick arc welded around a metal frame serving as a structure. On the upper part, it includes a manhole allowing I to supply water. Drainage is done from the bottom through an orifice to which is connected the supply pipe (diameter 40mm) of the centrifugal transfer pump and the direct supply circuit by gravity. The supply circuit of the buffer tank 11 by the pump passes through a flowmeter making it possible to measure the quantity of water. The pump is driven by a three-phase motor controlled by a push button from the control panel 14. A manual valve mounted at the outlet of the buffer tank makes it possible to control the addition of water to the mixer.
L’unité de chargement des agrégatsThe aggregate loading unit
Le chargement de sable et de graviers (figure 4) se fait à l’aide d’un système équipé de godets 3 et 24 entraîné par un treuil 8. Chaque godet est divisé en deux compartiments. Les godets sont disposés de part et d’autre de la machine. Le guidage des godets est assuré par deux skips 21 et 25 fabriqués à partir des fers en U de 8mm. En haut des skips, sont montées des poulies 23 reliées par câble à un treuil entraîné par un moteur électrique triphasé à deux (2) sens de marche grâce au variateur de vitesse (VSD) piloté par l’automate via une liaison PROFIBUS, Le chargement est déclenché par bouton poussoir à partir du tableau do commande 15. Les deux godets (3 et 24) sont entraînés simultanément jusqu’en haut de la machine où des butées mécaniques arrêtent le mouvement et des interrupteurs de fin de course coupentThe loading of sand and gravel (Figure 4) is done using a system equipped with 3 and 24 buckets driven by an 8 winch. Each bucket is divided into two compartments. The buckets are arranged on either side of the machine. The buckets are guided by two skips 21 and 25 made from 8mm U-shaped irons. At the top of the skips, are mounted pulleys 23 connected by cable to a winch driven by a three-phase electric motor with two (2) directions of travel thanks to the variable speed drive (VSD) controlled by the automaton via a PROFIBUS link, The loading is triggered by push button from the control panel 15. The two buckets (3 and 24) are driven simultaneously to the top of the machine where mechanical stops stop the movement and limit switches cut
I alimentation du moteur d’entraînement. En percutant les butées mécaniques les godets basculent en tournant autour de leurs axes de support et déversent leurs contenus dans les trémies dédiées. Les trémies sont disposées comme indiqué sur les figures 4. Les skips 21 et 25 sont démontables. Cette caractéristique permet de les 5 plier facilement et de les monter durant les phases d’installation et de désinstallation du chantier. La décharge des granulats dans l’unité de pesage et de transfert se fait par l’ouverture des fermetures situées en dessous des trémies 6, 40, 41 et 42. Les tiges des vérins 26, 27,28 et 29 sortent lorsque le signal d’activation est généré soit automatiquement ou manuellement. Les vérins sont actionnés de telle manière à 10 obtenir un mélange en rapport avec la recette (fabrication de béton, mortier, etc.) Chaque vérin est équipé de deux (2) capteurs qui indiquent la course de la tige : un pour la sortie et l’autre pour le retour. Cela permet de s’assurer des ouvertures, au même instant, des trémies sable et gravier pour de mesure de conformité quantitative des matières premières. Les godets sont compartimentés. Chaque godet possède 15 deux compartiments. Ceci donne la possibilité de charger quatre matières premières différentes en un cycle de chargement.I drive motor power supply. By hitting the mechanical stops, the buckets tilt while rotating around their support axes and dump their contents into the dedicated hoppers. The hoppers are arranged as shown in Figures 4. The skips 21 and 25 are removable. This feature allows them to be easily folded and assembled during the installation and uninstallation phases of the construction site. The discharge of the aggregates into the weighing and transfer unit is done by opening the closures located below the hoppers 6, 40, 41 and 42. The rods of the cylinders 26, 27, 28 and 29 come out when the signal d activation is generated either automatically or manually. The cylinders are actuated in such a way as to obtain a mixture in accordance with the recipe (concrete production, mortar, etc.) Each cylinder is equipped with two (2) sensors which indicate the stroke of the rod: one for the extension and the other for the return. This makes it possible to ensure openings, at the same time, of the sand and gravel hoppers for measuring the quantitative conformity of the raw materials. The buckets are compartmentalized. Each bucket has two compartments. This gives the possibility of loading four different raw materials in one loading cycle.
L’unité de transfert et de pesage des agrégatsThe aggregate transfer and weighing unit
Le dispositif de pesage et de transfert comprend un tapis convoyeur d’agrégats 4 (figure 2) au-dessus duquel est montée une trémie de pesage 7 des agrégats 20 déchargés par les trémies de l’unité de chargement des agrégats. La pesée est faite à l’aide de quatre capteurs 16, 31. 32 et 33. Ce sont des capteurs à jauge extensiométrique qui suspendent le bloc Trémie de pesage-Convoyeur de transfert. Ils sont tarés au poids du bloc, connectés en parallèle entre eux et raccordés directement à l’entrée analogique (AO : Analogue Output) de l’autornate ou à un afficheur 25 électronique. La trémie de pesage 7 reçoit les matières premières venant des trémies, au fur et à mesure que ces matières premières descendent, l’automate ou l’afficheur électronique affiche le volume de l’agrégat. Lorsque la quantité affichée atteint la consigne, I automate ou I opérateur de la machine arrête le signai de commande de sorties de vérins. L’automate ou l’opérateur de la machine lance le signal de transfert 30 et le convoyeur de transfert agrégat alimente le malaxeur en marche jusqu’à ce queThe weighing and transfer device comprises an aggregate conveyor belt 4 (Figure 2) above which is mounted a weighing hopper 7 of the aggregates 20 discharged by the hoppers of the aggregate loading unit. Weighing is done using four sensors 16, 31, 32 and 33. These are strain gauge sensors that suspend the Weighing Hopper-Transfer Conveyor block. They are tared to the weight of the block, connected in parallel with each other and connected directly to the analog input (AO: Analogue Output) of the autornate or to an electronic display. The weighing hopper 7 receives the raw materials coming from the hoppers, as these raw materials go down, the automaton or the electronic display displays the volume of the aggregate. When the displayed quantity reaches the setpoint, the automaton or the machine operator stops the actuator output control signal. The PLC or machine operator initiates transfer signal 30 and the aggregate transfer conveyor feeds the running mixer until
I automate ou I afficheur électronique affiche zéro et le cycle recommence. Un voyant lumineux indique sur le panneau la marche du convoyeur de transfert agrégat. Un bouton poussoir d’arrêt d’urgence est installé à proximité de la machine.I PLC or I electronic display shows zero and the cycle starts again. An indicator light on the panel indicates the operation of the aggregate transfer conveyor. An emergency stop button is installed near the machine.
L’unité de chargement de cimentThe cement loading unit
L’unité de chargement de ciment (figure 5) est le dispositif permettant l’acheminement des sacs de ciments sur la plate-forme. Le dispositif comprend un convoyeur à bande en plan incliné qui achemine les sacs jusqu’en haut de la plate-forme 20 où ils sont récupérés par les opérateurs pour les déverser dans le malaxeur. C’est un convoyeur à bande crampée entraîné par un moteur électrique triphasé. L’ordre de marche du 40 convoyeur vient de l’automate ou de l’opérateur de la machine. Un voyant lumineux indique sur le panneau la marche du convoyeur de transfert de ciment. Un bouton poussoir d’arrêt d’urgence est installé à proximité de la machine. La bande est supportée tout le long par des galets 34 disposés régulièrement. Le guidage en translation est assuré d’une part par des rouleaux 35 et 36 disposés aux deux 45 extrémités et d’autre part par des disques 37 qui préviennent d’éventuel déraillement.The cement loading unit (figure 5) is the device allowing the transport of cement bags on the platform. The device includes a belt conveyor on an inclined plane which transports the bags to the top of the platform 20 where they are recovered by the operators to dump them into the mixer. It is a cramped belt conveyor driven by a three-phase electric motor. The order to run the conveyor comes from the automaton or the machine operator. An indicator light on the panel indicates the operation of the cement transfer conveyor. An emergency stop button is installed near the machine. The strip is supported all along by rollers 34 arranged regularly. The translation guidance is ensured on the one hand by rollers 35 and 36 arranged at the two ends 45 and on the other hand by discs 37 which prevent possible derailment.
La puissance mécanique nécessaire au mouvement est transmise par un motoréducteur (entraînant le rouleau supérieur). Le convoyeur est entièrement amovible et peut être monté et démonté selon que l’on soit en phase d’installation ou de désinstallation de la machine (voir la figure 5). Des manchons soudés à l’extrémité 5 inférieure permettent de déplacer aisément sur des roues tout le convoyeur d’un point à un autre sur le chantier.The mechanical power necessary for the movement is transmitted by a geared motor (driving the upper roller). The conveyor is completely removable and can be assembled and disassembled depending on whether the machine is being installed or uninstalled (see figure 5). Sleeves welded to the lower end allow the entire conveyor to be easily moved on wheels from one point to another on the site.
L’unité de production d’air compriméThe compressed air production unit
L unité de production d’air comprimé 38 est constituée d’un compresseur à piston à 3 cylindres entraîné par un moteur triphasé via un système de transmission par courroie.The compressed air production unit 38 consists of a 3-cylinder piston compressor driven by a three-phase motor via a belt transmission system.
L air comprimé produit est stocké à l’aide d’un réservoir. Cette unité permet de produire de l’air comprimé à 7 Bars pour piloter, grâce aux distributeurs électropneumatiques, les différents vérins pneumatiques d’ouvertures et de fermetures des trémies (sable et gravier) et de la trappe de vidange du malaxeur.The compressed air produced is stored using a tank. This unit makes it possible to produce compressed air at 7 Bars to control, thanks to the electro-pneumatic distributors, the various pneumatic cylinders for opening and closing the hoppers (sand and gravel) and the emptying hatch of the mixer.
L’unité de malaxageThe mixing unit
Le malaxeur 12 est constitué d’un moteur électrique qui entraîne par courroie 9 les deux (2) arbres à hélices du malaxeur 12 via un réducteur d’engrenage. L’ordre de démarrage du malaxeur est donné soit automatiquement dans le cas de mode du fonctionnement automatique, soit depuis le panneau par l’opérateur dans le cas contraire. Pour des mesures de sécurité, lorsque le signal de démarrage du malaxeur est lancé (en mode automatique ou manuel), une sirène de signalisation sonne durant secondes pour avertir au public qui s’y trouve avant le démarrage du malaxeur. Un voyant lumineux indique sur le panneau la marche du malaxeur. Un bouton poussoir d’arrêt d’urgence est installé à proximité de la machine.The mixer 12 consists of an electric motor which drives by belt 9 the two (2) propeller shafts of the mixer 12 via a gear reducer. The mixer start-up order is given either automatically in the case of automatic operating mode, or from the panel by the operator in the opposite case. For safety measures, when the mixer start signal is launched (in automatic or manual mode), a signaling siren rings for seconds to warn the public who is there before the mixer starts. A light indicator on the panel indicates the operation of the mixer. An emergency stop button is installed near the machine.
L’unité de transfert de produit finiThe finished product transfer unit
Le transfert du produit fini est réalisé à l’aide d’une unité de transfert de produit fini. Cette unité comprend un convoyeur à bande (figure 7) entraîné par un moteur électrique triphasé. L’ordre de marche du convoyeur vient de l’automate ou de l’opérateur de la machine lorsque tous les composants de la recette de production du produit fini y sont et surtout le temps de mixage est atteint. A cet instant, le convoyeur produit fini se met à tourner à vide en attendant l’ouverture de la trappe de vidange du malaxeur qui est commandée par l’automate ou par l’opérateur de la machine. Ce convoyeur alimente en produit fini la pompe à béton ou la toupie. Un voyant lumineux indique sur le panneau la marche du convoyeur produit fini. Il est également possible d’utiliser simultanément le hoper et le convoyeur de produit fini lorsqu’il y a plusieurs opérations sur le site. Le hoper permet de faciliter la récupération de produit fini dans des brouettes, petits récipients portables, etc. pour des petits ouvrages.The transfer of the finished product is carried out using a finished product transfer unit. This unit includes a belt conveyor (Figure 7) driven by a three-phase electric motor. The order to run the conveyor comes from the automaton or the machine operator when all the components of the finished product production recipe are there and especially the mixing time is reached. At this moment, the finished product conveyor begins to turn empty while waiting for the opening of the mixer emptying hatch which is controlled by the automaton or by the machine operator. This conveyor feeds the finished product to the concrete pump or the mixer. A light on the panel indicates the progress of the finished product conveyor. It is also possible to use the hoper and the finished product conveyor simultaneously when there are several operations on the site. The hoper facilitates the recovery of finished product in wheelbarrows, small portable containers, etc. for small works.
Variantes technologiquesTechnological variants
L ensemble des unités constituant la centrale peut avoir des variantes technologiques selon le choix de fabrication et d’adaptation au contexte d’exploitation. L’invention 40 s’étend à toutes ses variantes ou modifications.All the units making up the power plant may have technological variants depending on the choice of manufacture and adaptation to the operating context. Invention 40 extends to all its variants or modifications.
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| OA20900A true OA20900A (en) | 2023-06-27 |
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