OA20900A - Centrale à béton mobile. - Google Patents

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.

Description

DESCRIPTION

Domaine de l’invention et le problème à résoudre

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.

Les technologies existantes de production de béton

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.

Exposé sommaire de l’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.

Présentation des 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.

• Figure 1 représente le schéma technologique et fournit les détails du système de commande manuel et automatique.

• Figure 2 comprend la vue principale qui donne un aperçu sur les sous-unités composant la centrale à béton mobile.

• Figure 3 comprend la vue de derrière qui donne un aperçu sur les sous-unités non visibles sur la vue principale.

• 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 5 fournit les détails des composants du convoyeur de ciment.

• Figure 6 fournit les détails des composants du convoyeur de produit fini • Figure 7 présente de manière synoptique le fonctionnement de la centrale.

• Figure 8 présente les différents flux de matières premières.

Description détaillée de l’invention

L’unité de stockage d’eau

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.

L’unité de chargement des agrégats

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 coupent

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.

L’unité de transfert et de pesage des agrégats

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 que

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.

L’unité de chargement de ciment

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.

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.

L’unité de production d’air comprimé

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.

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.

L’unité de malaxage

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.

L’unité de transfert de produit fini

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.

Variantes technologiques

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.

Claims (7)

1. La centrale mobile de fabrication de béton tel que composée • d’une unité de stockage d'eau, • d une unité de chargement des agrégats composée des skips disposés de part et d’autre servant de rails aux godets de chargement de sable et de gravier dans les trémies dédiées, * d'une unité de chargement de ciments, • d’une unité de production d'air comprimé, • d une unité de pesage et de transfert de des agrégats dans le malaxeur, • d’une unité de malaxage, • d une unité de transfert de produit fini et d'un tableau de commande, est montée de manière compacte sur le châssis 13 d’un camion 1, caractérisée en ce que le réservoir principal de stockage d’eau 2 est disposé verticalement, en ce que les trémies (6, 40, 41 et 42) sont disposés au-dessus de la trémie de pesage des agrégats 7, en ce que chaque godet est divisé en deux compartiments, en ce que le convoyeur des agrégats est disposé en plan incliné sous la trémie de pesage, en ce que la plate-forme d’alimentation en ciment 20 se trouve au-dessus du malaxeur 12, en ce que les trémies (6, 40, 41 et 42) sont alimentées par des godets (3 et 24) basculants en fin de course sur les skips 21 et 25, en ce que les godets sont entraînés par un treuil amovible 8 disposé au-dessus des trémies 6, 40,41 et 42, en ce que la décharge du produit fini est commandée par l’ouverture d'une trappe de vidange actionnée par un vérin, en ce que le transfert de produit fini se fait à l’aide d'un convoyeur optionnel à bande, en ce que le produit fini peut être déchargé soit dans une toupie, soit directement dans une pompe, soit dans des brouettes afin de rendre flexible le travail.

2. la centrale à béton mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les skips 21 et 25 montés sur les côtés forment au sommet le support du treuil électrique, en ce que le treuil 8 est sur un support amovible, en ce que le câble 10 du treuil entraîne simultanément les deux godets 3 et 24, en ce que les butées mécaniques provoquent le basculement des godets 3 et 24 et en ce que le treuil est commandé soit manuellement soit automatiquement’

3. la centrale à béton mobile selon la revendication 2, caractérisée en ce que le chargement des godets 3 et 24 en granulats se fait manuellement en utilisant des pelles, brouettes et la main d’œuvre non nécessairement qualifiée.

4. la centrale à béton mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que la centrale compacte est sur pneu facilitant son déplacement, en ce que le convoyeur de ciment (figure 6) est amovible, et en ce que le convoyeur de produit fini (figure 7) est amovible.

5. la centrale à béton mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plate-forme 20 d’alimentation manuelle en ciment se trouve au-dessus du malaxeur 12 pour faciliter l’ajout de ciment, et en ce que le réservoir tampon d eau se trouve sur la plate-forme d’alimentation manuelle en ciment.

6. la centrale à béton mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’il est également possible d’utiliser simultanément un hoper et le convoyeur de produit fini lorsqu’il y a plusieurs opérations sur le site.

7. la centrale à béton mobile selon la revendication 6, caractérisée en ce que, 5 l’ouverture du hoper se fait manuellement à l’aide d’un levier ou par vérin.