CA1054532A

CA1054532A - Apparatees for the recuperation of a fluid layer on a water surface by means of a cyclone

Info

Publication number: CA1054532A
Application number: CA214,994A
Authority: CA
Inventors: Jacques Pichon
Original assignee: Societe Generale de Constructions Electriques et Mecaniques
Current assignee: Societe Generale de Constructions Electriques et Mecaniques
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1979-05-15
Also published as: DK141535C; DE2458147A1; IT1030877B; NL7416149A; JPS5091169A; DK141535B; DE2458147B2; YU326074A; DK642074A; JPS56106B2; CH589180A5; FR2253879B1; DE2458147C3; GB1472663A; BE822629A; FR2253879A1; AT334835B; ATA963874A; ES432800A1

Abstract

L'invention concerne un appareil pour l'enlèvement de nappes de produits polluants flottant sur l'eau où l'on produit l'écoulement de l'eau. Cet appareil comprend: un seuil solidaire de l'appareil, pour recueillir sur une épaisseur appropriée dans un plan d'eau, de l'eau et du polluant, et diriger ce liquide vers au moins un orifice d'entrée d'un cyclône, ce seuil donnant lieu à un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d'un ressaut au dessus de ladite entrée du cyclône, un cylône constitué par une chambre à axe vertical comportant une paroi cylindrique munie d'au moins un orifice d'entrée à travers laquelle l'eau et le liquide polluant recueillis par le seuil pénètrent dans la chambre, un plafond comportant un tube axial et une paroi de base comportant un tube relié à une première pompe aspirante ayant pour effet de produire une centrifugation séparant le liquide polluant de l'eau en le concentrant dans la zone axiale centrale du cyclône, d'où il est évacué par le tube axial du plafond au moyen d'une seconde pompe, l'eau débarrassée du polluant étant évacuée par la première pompe aspirante reliée au tube émergeant de la base de la chambre et des moyens de régulation du. débit d'entrée à l'intérieur du cyclône, qui peuvent être constitués par des entrées d'eau complémentaire dans la paroi de l'appareil en communication directe avec le plan d'eau, disposées soit tangentiellement au corps du cyclône soit dans la partie inférieure du seuil.The invention relates to an apparatus for removing layers of pollutants floating on water where the flow of water is produced. This device comprises: a threshold secured to the device, for collecting, over an appropriate thickness in a body of water, water and pollutant, and directing this liquid towards at least one inlet orifice of a cyclone, this threshold giving rise to a continuous flow in torrential regime with the formation of a projection above said inlet of the cyclone, a cylinder formed by a chamber with a vertical axis comprising a cylindrical wall provided with at least one inlet opening through which the water and the polluting liquid collected by the threshold enter the room, a ceiling comprising an axial tube and a base wall comprising a tube connected to a first suction pump having the effect of producing a centrifugation separating the polluting liquid from the by concentrating it in the central axial zone of the cyclone, from where it is evacuated by the axial tube of the ceiling by means of a second pump, the water freed of the pollutant being evacuated by the first suction pump connected to the tube emerging from the base of the chamber and the means of regulation of the. inlet flow inside the cyclone, which may consist of complementary water inlets in the wall of the device in direct communication with the water body, arranged either tangentially to the body of the cyclone or in the part lower threshold.

Description

105453'~
La présente lnvention a pour ob~et un perfect~nnement aux demandes de brevets canadiens no 124.240 du ler octobre 1971 et no 183.915 du 22 octobre 1973, ces demandes de brevets se rappor-tant a un procédé et a des appareils pour l'enlevement de nappes de produits polluant sur l'eau.
Le procédé décrit dans ces demandes consistent,à l'aide d'un appareil tiré ou poussé par un bateau ou encore immobile dans un courant, à recueillir sur une épaisseur appropriée de l'eau et le polluant qui surnage sous le seul effet de la vitesse de déplacement relatif et à utiliser cette vitesse relative pour diriger l'eau et le liquide polluant, par une introduction tangentielle dans une ou plusieurs chambres du type cyclône, remplissant cette ou ces chambres en eau et en liquide polluant jusqu'au plafond et entraînant une rotation cyclonique ayant pour effet de provoquer une zone tourbillonnaire créant une concentration en liquide polluant dans la zone centrale axiale d d'où il est evacué par un tube placé dans l'axe et émergeant du plafond du cyclône, l'eau centrifugée, débarrassée du polluant étant évacuée par la pointe du cyclône.
Ce procédé est basé sur l'utilisation de la vitesse relative d'avancement de l'appareil par rapport au plan d'eau à ~
épurer et fonctionne d'autant mieux que cette vitesse est élevée. ~ ' Dans certaines formes de réalisation décrites, l'appa-reil est muni à son avant, d'une écope prélevant sur une épaisseur . .
appropriée de l'eau et le polluant et fonctionnant en déversoir noyé.
La présente invention a pour objet un appareil pour l'enlèvement de nappes de produits flottants sur un liquide plus lourd, qui ne présente aucun mouvement relatif de déplacement par rapport au plan d'eau à épurer c'est-a-dire qui est immobile dans un plan dleau sensiblement sans courant.
Si dans un tel ap~areil, on se contente d'assurer .. ~ ,.,. . .. . - .
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l'écoulement dans l'apyareil immobile par une pompe aspirante placée à la sortie inférieure du cyclône en maintenant l'ecope avant noyée pour alimenter le cyclone en .

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1054S3~
eau et sn polluant, on s'apercoit que l'on arrive très rapidemsnt 3 aspirer uniquDment de l'eau dans 1Q cyclône, le polluant, plus léger, rsstant ~ la surface et ne s'accumulant pas du fait de l'immobilité de l'appareil, alors que dans l'appareil fonctionnant grâce ~ la vitesse relative le polluant s'accumuls au-dela de l'écope au-dessus de l'entrée du cyclôns pour atteindre une épaisseur suffisante pour lui permettre de pénétrer par ladite entrés.
Lss sssais sffsctués par la demanderesse ont montré qu'il était nécsssairs ds réalissr l'alimentation du cyclôns à partir d'un ssuil préssntant à tout moment un écoulsment continu sn régime torrentisl avec formation à l'aval, avant l'sntrés du cyclôns, d'un rsssaut à nivsau constant inférisur à celui du plan d'eau.
Le maintien de cet écoulement torrsntiel avec ressaut stabilisé
à un niveau prédétsrminé quelles que soisnt lss conditions ds fonctionns-ment de l'appareil dans le plan d'eau tvaguss, turbulsncss, stc.) peut atrs obtsnu au moysn d'uns régulation du débit d'entrée du cyclôns.
Cstts régulation de débit d'entrée du cyclône peut se faire soit sn commandant le débit ds la pomps à l'orifice supérieur ou inférieur :
du cyclôns au moysn d'uns détsction du nivsau du rsssaut, préalablsmsnt 20fixé à une valeur détsrminés, soit par uns ou plusisurs sntréss d'sau ds .
ssction convsnabls dans uns paroi ds l'apparsil au-dsssous du niveau du plan d'sau.
L'écoulemsnt d'eau qui s'établit par ces entrées complémentalres compenss automatiquement les écarts ds déblt à l'entrée du cyclône pour maintenir le rsssaut à la position prsalablsment fixés car le débit de css entrées est à tout moment fonctlon d~ la différencs ds prssslon sntrs l'sxtérieur st l'lntérisur ds l'apparsil, cstts dsrnièrs étant directsmsnt liés au nivsau du rsssaut.

D'autrs part, il faut éviter, sn cas de vagues à fort creux pouvant 30découvrir complétemsnt le seuil, d'aspirer ds l'air dans le cyclône, ce qui le désamorcsrait st psrtubsrait considérablement son fonctionnemsnt.
On peut rsmédier à cet inconvénient au moyen dss sntréss d'sau ~ ,~ 105453 '~
The present lnvention has ob ~ and a perfect ~ nment to Canadian Patent Applications No. 124,240 of October 1, 1971 and No. 183.915 of October 22, 1973, these patent applications are related both a method and apparatus for removing groundwater polluting products on water.
The process described in these applications consists, using a device pulled or pushed by a boat or still in a current, to be collected over an appropriate thickness of water and the pollutant that floats under the sole effect of speed of relative displacement and use that relative speed to direct the water and the polluting liquid, by an introduction tangential in one or more chambers of the cyclone type, filling this or these chambers with water and polluting liquid up to the ceiling and causing a cyclonic rotation having the effect of causing a vortex zone creating a concentration of polluting liquid in the central axial zone d from where it is evacuated by a tube placed in the axis and emerging from the ceiling of the cyclone, the centrifuged water, freed of the pollutant being evacuated by the tip of the cyclone.
This process is based on the use of speed relative progress of the device relative to the body of water at ~
purify and work all the better as this speed is high. ~ ' In certain embodiments described, the apparatus reil is provided at its front with a scoop taking from a thickness . .
suitable for water and pollutant and operating as a weir drowned.
The present invention relates to an apparatus for removing layers of floating products from a liquid heavier, which exhibits no relative movement of displacement in relation to the body of water to be purified, i.e. which is motionless in a plane of water substantially without current.
If in such an ap ~ areil, we are content to ensure .. ~,.,. . ... -.
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flow into the stationary device by a suction pump placed at the bottom outlet of the cyclone while maintaining the scoop before submerged to supply the cyclone with .

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1054S3 ~
water and polluting sn, we realize that we arrive very quickly 3 suck only water in 1Q cyclone, the pollutant, lighter, rsstant ~ the surface and not accumulating due to the immobility of the device, then that in the apparatus operating thanks to the relative speed the pollutant accumulates beyond the scoop above the entrance to the cyclones to reach a sufficient thickness to allow it to penetrate through said entered.
Lss ssssctsffected by the plaintiff have shown that it is necsssairs ds realissr the feeding of the cyclôns from a ssuil at any time a continuous flow sn torrentisl regime with training downstream, before entering the cyclons, of a rsssaut in nivsau constant less than that of the water.
Maintaining this torrential flow with stabilized jump at a predetermined level regardless of the operating conditions -ment of the device in the water (tvaguss, turbulsncss, stc.) can atrs obtsnu by means of a cyclôns inlet flow regulation.
Cstts cyclone inlet flow control can be done either sn controlling the flow rate in the pump at the upper or lower orifice :
from the cyclons to the detsection of the level of the rsssaut, prerequisites 20fixed to a determined value, either by one or more filtered from water to .
ssction convsnabls in a wall ds the device below the level of plan of water.
The water flow which is established by these additional inlets automatically compensate for deviations from the inlet to the cyclone for keep the rsssaut in the prsalablsment fixed position because the flow of css inputs are at all times functlon d ~ the different ds prssslon sntrs the exterior is the interior of the appliance, the latter being direct linked to the level of the rsssaut.

On the other hand, it is necessary to avoid, sn case of waves with strong hollow which can 30 completely discover the threshold, to suck air into the cyclone, which defusing it considerably reduced its function.
This can be remedied by means of water filters ~, ~

- 2 -:. .
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ou de la détection de niveau precités.
Le seuil pourra être surmonté d'un guideau de profil approprié afin d'améliorer l'entrée de liquide dans l'appareil.
Dans ces conditions, l'appareil selon l'invention comprend: un seuil solidaire de l'appareil, pour recueillir sur une épaisseur appropriée dans un plan d'eau, de l'eau et du polluant, et diriger ce liquide vers au moins un orifice d'entrée d'un cyclône, ce seuil donnant lieu à un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d'un ressaut au dessus de ladite entrée du cyclone, un cycl6ne constitué par une chambre à axe vertical comportant une paroi cylindrique munie d'au moins un orifice d'entrée à travers laquelle l'eau et le liquide polluant receuillis par le seuil pénètrent dans la chambre, un plafond comportant un tube axial et une paroi de base comportant un tube relié à une première pompe aspirante ayant pour effet de produire une centrifugation séparant le liquide polluant de l'eau en le concentrant dans la zone axiale centrale du cyclone d'où il est évacué par le tube axial du plafond au moyen d'une seconde pompe, l'eau débarrassée du polluant étant évacuée par la pre-mière pompe aspirante reliée au tube émergeant de la base de la chambre et des moyens de régulation du débit d'entrée à l'inté-rieur du cyclone.
Ci-apres a titre d'exemple deux formes de réalisation d'un appareil pour la récupération de nappes de produits flottants dans un bassin en référence aux ~igures annexées:
- la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil selon l'invention;
- la figure 2 est une vue en perspective d'une variante de l'invention;
- la figure 3 est une vue en perspective d'une autre variante de l'invention.
On voit sur la figure 1 une paroi verticale plane 1 - 2 -:. .
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or the aforementioned level detection.
The threshold can be surmounted by a profile guide suitable to improve the entry of liquid into the device.
Under these conditions, the apparatus according to the invention includes: a threshold attached to the device, to collect from an appropriate thickness in a body of water, water and pollutant, and direct this liquid to at least one inlet port of a cyclone, this threshold giving rise to a continuous flow in torrential regime with formation of a projection above said entry of the cyclone, a cyclone consisting of an axis chamber vertical comprising a cylindrical wall provided with at least one inlet port through which water and polluting liquid collected by the threshold enter the room, a ceiling comprising an axial tube and a base wall comprising a tube connected to a first suction pump having the effect of producing centrifugation separating the polluting liquid from the water by concentrating in the central axial zone of the cyclone from where it is evacuated through the axial tube of the ceiling by means of a second pump, the water free of the pollutant being removed by the pre-first suction pump connected to the tube emerging from the base of the room and means for regulating the internal inlet flow laughing cyclone.
Hereinafter by way of example two embodiments a device for recovering layers of floating products in a basin with reference to the ~ igures attached:
- Figure 1 is a perspective view of an apparatus according to the invention;
- Figure 2 is a perspective view of a variant of the invention;
- Figure 3 is a perspective view of another variant of the invention.
We see in Figure 1 a flat vertical wall 1

- 3 -105453~
et une paroi verticale 2 ayant une face interne courbe 3 formant un convergent avec la paroi 1 à l'avant d'un cycl~ne - 3 -105453 ~
and a vertical wall 2 having a curved internal face 3 forming a convergent with the wall 1 at the front of a cycl ~ ne

4, l'ensell~le etant mis en place et maintenu a une immersion determinee au moyen de flotteurs non representés, sur le " .

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plan d~eau ~ nettoycr qui contient en surface une couche de liquide polluant 5, par exemple de l~huile.
A l'interieur de ce convergcnt est place un seuil 6 dont l~extrémité libre 7 est située légèrement au-dessous de la couche polluante et qui aboutit ~ la partic basse de llorifice 8 d~entrée tangentielle du cyclône 4.
~entrée du liquide à l~intérieur du cyclône 4, par la fente d~entrée tangentielle 8 située au-dessous de la sur-face libre remplissnnt celui-ci jusqu~au plafond, et la rota-~on du liquide à l~intérieur du corps du cycl~ne destiné à
réaliser la séparation polluant-eau épurée sont provoquées par ~ une pompe 9 sur une conduite 17 branchée à la sortie inférieu-: re 18 du cyclône.
Il est nécessaire qu~il se produise sur le seuil 6 d~alimentation du cycl8ne un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d~un ressaut 11 au-dessous du niveau libre du plan d~eau et dont la position est stabilisée à un niveau constant au-dessus de l~orifice d'entrée'8.
~a stabilisation du ressaut est obtenue par une ~ 20 entrée d~eau tangentielle complémentaire 12 en communication '- directe avec le plan dleau et dont le débit, fonction de la hauteur du niveau liquide extérieur au-dessus du ressaut 11, s~adapte en fonction du débit entrant par l~orifice 8 de façon .' à compenser automatiquement les fluctuations de niveau du ressaut 11.
D~autre part, à la suite de vagues ~ fort creux, l!entrée 7 du seuil pourrait se decouvrir momentanément et .
.
.' ' aucun liquide ne s~écoulerait le long du seuil 6 pour pénétrer ~ dans le cyclône, lequel aspirerait alors de l'air et se - 30 désamorcerait, arrêtant son fonctionnementO

~ 4 . ~ .

1~ 5'~
Llentrée d~eau complémen-taire 1~ ~ la basc du cycl~ne permet de remédier à cet inconvcnicnt, puis~u~étant direc-tement en communication avec le plan d~eau au-dessous du nivcau de l~eau elle assurera -toujours automatiquement l~alimentation en eau du cyclônc.
Il se forme à l~intérieur du cyclone sous l~effet de l'aspiration de la pompe 9 une zone tourbillonnaire qui par sa rotation cyclonique ~

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cree une concentration celltrale axiale 13 en liquide polluant, ce liquide polluant, complètement d~barrasse de son eau, etant aspir~ au moyen d'une pornpe 15 par un tuhe central 14 emergeant du plafond 20 du cyclone pour être déversé, par la conduite 16, dans un réservoir de stockage.
L'eau rassemblee vers le fond du cycl~ne est aspirée par la pompe 9 et rejetée par la conduite 19 dans le plan d'eau.
La régulation automatique du débit d'entrée du cycl8ns obtenue par l'entrée d'eau complémentaire 12, pourrait etre réalisée en variante par un détecteur de niveau du ressaut 11 qui commanderait le débit de l'une des deux pompes 9 ou 15 de façon à stabiliser ce ressaut au niveau constant désiré.
On pourrait ajouter, au-dessus du seuil 5, un guideau 21 de forme appropriée comme le montre la figure 2, afin d'améliorer l'entrée du liquide dans le cyclôns. Le ressaut 11 se forme alors au contact de ce guideau 21.
Les dispositions des Figures 1 et 2 sont avantageuses pour faire de l'épuration dans des secteurs étroits, par exemple dans les ports entre les coques des bateaux ou autres obstacles.
Le convergent d'entrée formé par les parois 1 et 3 pourrait etre supprimé, et l'on aurait alors un seuil 22 de r~lvolution autour du cyclone comme le montre la figure 3, avec des guideaux verticaux 23 tangents au corps du cycl~ne 4 et dirigeant le liquide vers les orifices d'entrée 24 du cyclône. L'appareil est maintenu à une immersion prédéter-minée par des flotteurs non représentés. Cette disposition se prete 3 un balayage circulaire dans des étendues librss d'obstacles.
En variante, les entrées d'eau complémentaires en vue de la régulation automatique du débit d'entrée dans le cyclone sont constituées par des orifices 25 dans la partie inférieure du seuil 22.
Dans des conditions de fonctionnement difficiles sur des étendues d'eau agitées présentant en particulier des vagues à fort creux - ~ :
,. : . , ~05453;2 Pouvant découvrir momentanément l'entres tangentielle du cyclône et y introduire de l'air, risquant de le désamorcer partiellement ou totalement, on pourra munir l'appareil des dispositifs objets de la demande de brevet canadien n 183 915 du 2Z Octobre 1973, en vue de remédier à cet incon-. vénient.

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. 4, the ensell ~ the being set up and maintained has an immersion determined by means of floats not shown, on the ".

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1054S3 '~
clean water body which contains a layer of polluting liquid 5, for example oil.
Inside this convergence is placed a threshold 6 whose free end 7 is located slightly below of the polluting layer and which ends up ~ the low partic of llorifice 8 of tangential entry of cyclone 4.
~ liquid inlet inside the cyclone 4, by the tangential entry slot 8 located below the over-free face fill this up to the ceiling, and the rotation ~ there is liquid inside the body of the cycl ~ not intended for the pollutant-purified water separation are caused by ~ a pump 9 on a line 17 connected to the lower outlet : re 18 of the cyclone.
It is necessary that it occurs on the threshold 6 ~ cycl8ne supply continuous flow regime torrential with formation of a projection 11 below the level free from the water and whose position is stabilized at a constant level above the inlet port'8.
~ A stabilization of the projection is obtained by a ~ 20 complementary tangential water inlet 12 in communication '- direct with the water level and whose flow rate depends on the height of the external liquid level above the projection 11, adapts to the flow rate entering through port 8 so . ' automatically compensate for level fluctuations in the jump 11.
On the other hand, following strong ~ hollow waves, the entry 7 of the threshold could be discovered momentarily and.
.
. ''' no liquid would flow along threshold 6 to penetrate ~ in the cyclone, which would then suck in air and - 30 would defuse, stopping its operation ~ 4 . ~.

1 ~ 5 '~
The water inlet 1 ~ complement the basc du cycl ~ does not remedy this inconvcnicnt, then ~ u ~ being directly in communication with the water level below of the water level - it will always ensure automatically the water supply to the cyclônc.
It forms inside the cyclone under the effect from the suction of pump 9 a vortex zone which by its cyclonic rotation ~

16) S453Z
creates an axial cell concentration 13 of polluting liquid, this polluting liquid, completely drained of its water, being aspirated by means of a pornpe 15 by a central tuhe 14 emerging from the ceiling 20 of the cyclone to be discharged, via line 16, into a reservoir of storage.
The water collected towards the bottom of the cycl ~ is not sucked in by the pump 9 and discharged through line 19 into the water.
Automatic regulation of the cycl8ns inlet flow rate obtained by the complementary water inlet 12, could be carried out as a variant by a level detector of the projection 11 which would control the flow of one of the two pumps 9 or 15 so as to stabilize this jump at the level constant desired.
One could add, above the threshold 5, a guide 21 of appropriate shape as shown in figure 2, in order to improve the entry liquid in the cyclons. The projection 11 is then formed in contact with this guide 21.
The arrangements of Figures 1 and 2 are advantageous for to purify in narrow areas, for example in ports between boat hulls or other obstacles.
The inlet converging formed by walls 1 and 3 could be deleted, and we would then have a threshold 22 of revolution around the cyclone as shown in Figure 3, with vertical guides 23 tangent to the body of the cycl ~ ne 4 and directing the liquid towards the orifices entry 24 of the cyclone. The device is maintained at a predeter immersion-undermined by floats not shown. This layout lends itself 3 a circular scan in open areas of obstacles.
Alternatively, the additional water inlets for the automatic regulation of the cyclone inlet flow consist by holes 25 in the lower part of the threshold 22.
In difficult operating conditions on choppy bodies of water with particularly deep waves - ~:
,. :. , ~ 05453; 2 Can momentarily discover the tangential entry of the cyclone and y introduce air, risking partially or totally defusing it, we can equip the device with the devices covered by the patent application Canadian No. 183 915 dated October 2, 1973, with a view to remedying this . comes.

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Claims

The embodiments of the invention about which an exclusive right of property or privilege is claimed are defined as follows:

1. Apparatus for removing layers of products floating on a heavier liquid, characterized in that it includes:
- a threshold attached to the device, to collect at an appropriate thickness in a body of water, water and pollutant, and direct this liquid to at least one inlet port of a cyclone, this threshold giving rise to a continuous flow in torrential regime with formation of a projection above said cyclone entrance;
- a cyclone consisting of a chamber with a vertical axis comprising a cylindrical wall provided with at least one orifice inlet through which water and polluting liquid collected by the threshold enter the room, a ceiling comprising an axial tube and a base wall comprising a tube connected to a first suction pump having the effect of producing centrifugation separating the polluting liquid from the water by concentrating in the central axial zone of the cyclone, said polluting liquid being discharged through the axial tube from the ceiling to by means of a second pump, the water free of the pollutant being evacuated by the first suction pump connected to the emerging tube from the base of the chamber; and - means for regulating the inlet flow to inside the cyclone.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the threshold which directs the liquid towards the inlet orifice of the cyclone is arranged between two converging vertical walls and towards said entrance of the cyclone.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in what the threshold that directs the liquid to the inlet ports of the cyclone is produced in the form of a wall of revolution around said cyclone.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the threshold is surmounted by an appropriately shaped guide.

5. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 characterized in that the means for regulating the flow at the entrance to the cyclone are formed by complementary water inlets in a wall of the device in direct communication with the water.

6. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 characterized in that the means for regulating the flow at the entrance to the cyclone consist of complementary water inlets in a wall of the device in direct communication with the water, said complementary water inlets being constituted by tangential water intakes arranged in the body of the cyclone.

7. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 characterized in that the means for regulating the flow at the entrance to the cyclone consist of complementary water inlets in a wall of the device in direct communication with the water, said complementary water inlets being constituted by water intakes located at the bottom of the threshold the device.

8. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 characterized in that the means for regulating the cyclone inlet flow consist of a projection level detector which controls one of the two cyclone pumps.