FR2746032A1 - Dispositif de filtration d'un liquide - Google Patents

Abstract

Ce dispositif comporte un tambour (2) équipé d'une grille (22) de forme tronconique, d'axe (XX') approximativement horizontal, un système d'entraînement (7, 70, 40, 4) permettant de faire tourner le tambour autour de cet axe (XX'), l'arrivée du liquide à filtrer se faisant axialement à l'intérieur du tambour (2) par sa grande base (2a), tandis que l'évacuation du rétentat se fait axialement par la petite base opposée (2b), tandis que le filtrat traverse radialement la grille (22), de l'intérieur vers l'extérieur. L'invention s'applique notamment à la filtration de l'eau alimentant des bassins de pisciculture.

Description

DISPOSITIF DE FILTRATION D'UN LIQUIDE
La présente invention concerne un dispositif de filtration d'un liquide
Elle a été conçue et développée dans une application piscicole, pour filtrer une eau prélevée dans une rivière et alimentant un bassin de pisciculture, afin d'en retirer certains corps indésirables tels que des feuilles et d'autres débris divers, végétaux notamment. Un objectif de cette filtration est aussi d'empêcher que des poissons, notamment de jeunes saumons - ou smolts - présents dans l'eau de la rivière ne rentrent dans le bassin ; au contraire, conformément aux réglementations à la matière, ces poissons doivent être interceptés avant leur arrivée dans le bassin et ramenés sans dommage à la rivière, par un chenal ad hoc, couramment appelé "descente à smolts".

Néanmoins, I'invention peut trouver diverses applications, autres que piscicoles, à chaque fois qu'il s'agit d'éliminer d'un courant de liquide des éléments flottants et/ou en suspension.

Les systèmes de filtration communément utilisés à l'entrée des bassins d'élevage piscicole comprennent une grille plate (panneau) placée transversalement dans le chenal d'arrivée d'eau. La grille a des mailles dont les ouvertures ont des dimensions suffisamment faibles - généralement de section carrée de 10 mm x 10 mm environ - pour empêcher le passage des feuilles et des smolts.

L'entrée de la descente à smolts est située au pied de la grille, côté amont.

Ces systèmes connus présentent l'inconvénient majeur que les mailles de la grille se trouvent très rapidement colmatées par les feuilles et autres débris qu'elle intercepte.

Dès lors l'eau ne peut plus passer, ou passe difficilement, une grande partie de cette eau retournant à la rivière via la descente à smolts.

Le renouvellement de l'eau des bassins se fait donc imparfaitement.

Il est nécessaire de nettoyer fréquemment la grille. Cette opération est réalisée par chocs du panneau, que l'on fait remonter sur une certaine hauteur à l'aide d'un système de levage rudimentaire, et qu'on laisse retomber brutalement au sol. Cette méthode est fastidieuse et peu efficace ; de plus elle provoque souvent des déformations, voire des détériorations, du panneau.

Un autre inconvénient de ce système est lié au fait que de nombreux smolts sont blessés ou tués par heurt contre la grille et/ou par coincement à l'intérieur d'une maille.

L'invention vise à résoudre ces problèmes, en proposant un dispositif de filtration qui, tout en étant de conception simple et d'un fonctionnement efficace, soit relativement peu exposé aux risques de colmatage, évitant ainsi des interventions de maintenance fréquentes sur le site et - dans l'application piscicole - permettant un renouvellement continu et sûr de l'eau.

Toujours dans l'application piscicole, un autre objectif de l'invention est de limiter - tant que faire se peut - les risques de blessure et de mortalité des smolts, et d'en assurer le retour à la rivière en même temps que les feuilles et autres débris interceptés.

Ces résultats sont atteints, conformément à l'invention, grâce au fait que le dispositif comporte un tambour équipé d'une grille de forme tronconique, d'axe approximativement horizontal, un système d'entraînement permettant de faire tourner le tambour autour de cet axe, l'arrivée du liquide à filtrer se faisant axialement à l'intérieur dudit tambour par sa grande base, tandis que l'évacuation du rétentat se fait axialement par la petite base opposée, et que le filtrat traverse radialement ladite grille, de l'intérieur vers l'extérieur.

Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles de l'invention:
- l'inclinaison de l'axe du tambour est réglable;
- le tambour est muni intérieurement d'une lame enroulée en hélice, et qui forme vis de poussée favorisant la progression du rétentat;
- le système d'entraînement en rotation du tambour comprend un moteur électrique dont l'arbre de sortie porte une poulie motrice qui entraîne le tambour par l'intermédiaire d'une courroie passant sur une poulie réceptrice solidaire dudit tambour;
- I'axe de rotation est matérialisé par un arbre fixe, tandis que le tambour est relié par des bras radiaux à une paire de paliers guidés en rotation sur cet arbre;
- la grille tronconique est constituée de plusieurs secteurs accolés et fixés de manière démontable à des profilés s'étendant parallèlement aux génératrices;
- la conicité - 1/2 angle au sommet - de la grille est comprise entre 5 et 10 degrés;
- le tambour débouche par sa petite base dans un réceptacle pourvu d'une goulotte d'évacuation dirigée transversalement.

L'invention a aussi pour objet une installation de filtration de l'eau alimentant un bassin, en particulier de pisciculture, destinée à empêcher que des corps indésirables tels que des feuilles, débris végétaux et smolts notamment, ne pénètrent dans le bassin.

Cette installation est remarquable en ce qu'elle est équipée d'au moins un dispositif de filtration du type défini ci-dessus, lequel est placé à l'entrée du bassin.

Dans un mode de réalisation, selon lequel le bassin est alimenté en eau de rivière, le rétentat est ramené à la rivière par un chenal de retour connecté à la sortie du tambour.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va a maintenant être faite d'un mode de réalisation préférentiel, en référence aux dessins annexés.

Sur ces dessins:
- la figure 1 est une vue schématique du dispositif, coupé par un plan vertical longitudinal;
- la figure 2 est une vue en bout du même dispositif, côté entrée du tambour;
- la figure 3 est un détail, coupé par un plan transversal, montrant le système d'assemblage démontable de la grille;
- la figure 4 est un schéma montrant, en vue de dessus, I'implantation et le fonctionnement du dispositif à l'entrée d'un bassin de pisciculture.

Le dispositif de filtration représenté sur les figures 1 et 2 comprend un châssis fixe 1 placé sur un sol S et supportant un tambour rotatif 2.

Le châssis 1 est composé d'un certain nombre de tubes ou de profilés en acier inoxydable, soudés les uns aux autres, de manière à constituer une sorte de cage ou berceau recevant le tambour. Le châssis ne contrarie pas la circulation de l'eau autour du tambour.

On a désigné par la référence 10 les éléments horizontaux et longitudinaux (longerons), par la référence 11 les éléments verticaux (poteaux), par la référence 12 les éléments horizontaux transversaux (traverses) et par la référence 13 les éléments obliques (jambes de force) constituant le châssis 1.

Le tambour 2 a une forme tronconique, d'axe XX' sensiblement horizontal.

La structure du tambour 2 est constitué de deux viroles cylindriques d'extrémité, I'une 4 formant la grande base 2a - ou base d'entrée - du tambour, et l'autre 5 formant la petite base 2b - ou base de sortie - du tambour.

Ces deux bases sont reliées par une paroi ajourée 22, qui constitue la grille du filtre. Cette paroi peut être formée, de manière connue, par un grillage en fil d'acier inoxydable à mailles carrées, dont la section est, à titre indicatif, de 10 mm x 10 mm.

Cette forme et dimension des mailles est adaptée a une application piscicole, dans laquelle il faut empêcher les feuilles et autres débris végétaux, ainsi que les petits poissons - ou smolts - de traverser le filtre.

Bien entendu, la forme et les dimensions des ouvertures de passage dans la grille 22 seront adaptées en fonction de l'application considérée, pour tenir compte de la nature, de la forme et des dimensions des corps indésirables, qui ne doivent pas passer à travers la grille.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, la grille est pourvue intérieurement d'une lame 23 enroulée en hélice.

Il s'agit d'une lame d'acier plat ayant par exemple une section de 90 mm x 5 mm, le pas de l'enroulement étant par exemple de 600 mm.

Le tambour est donc ainsi garni d'un filet de vis, qui - comme on le verra plus loin - favorise la progression des corps indésirables à l'intérieur du filtre, de l'entrée 2a vers la sortie 2b du tambour.

A titre indicatif, le tambour 2 a une longueur de l'ordre de 3 m, le diamètre de sa grande base 2a étant de l'ordre de 1,25 m et le diamètre de sa petite base 2b de l'ordre de 0,60 m.

Le tambour 2 est guidé en rotation sur un arbre fixe 3, coaxial à XX'.

A cet effet, le tambour est solidaire d'une paire de paliers d'extrémité 20, 21 disposés respectivement au niveau de l'entrée 2a et de la sortie 2b du tambour. Des bras radiaux 200, 201 - par exemple trois bras disposés à 1200 - relient lesdits paliers 20, 21, aux cylindres 4 et 5 respectivement.

A son extrémité correspondant à l'entrée du tambour, le châssis 1 supporte un moteur électrique 7 dont l'arbre de sortie, disposé horizontalement et longitudinalement, porte une poulie à gorge 70 qui surplombe la virole cylindrique 4. Cette dernière fait office de poulie réceptrice pour une courroie 40 passant autour de la poulie à gorge motrice 70.

A cette même extrémité du tambour, L'arbre 3 est articulé autour d'un axe horizontal transversal 30, de direction YY', porté par le châssis.

L'autre extrémité de l'arbre 3 est supportée par une barre 6 de forme coudée en
Cette barre 6 est composée d'une partie principale longitudinale 61 s'étendant au-dessus du tambour, parallèlement à ses génératrices, et articulée côté entrée du tambour au châssis 1, autour d'un axe horizontal transversal 60.

L'autre partie 62 s'étend verticalement vers le bas jusqu'à l'extrémité d'arbre 3 à laquelle elle est fixée.

Dans la zone d'extrémité de sortie du tambour, le châssis supporte une vis verticale 80, fixe en translation mais mobile en rotation, au moyen d'un système d'entraînement à manivelle 8. La vis 80 est en prise avec l'écrou d'un coulisseau 81 immobilisé en rotation, mais mobile en translation verticale.

Le coulisseau 81 porte une paire de galets 82 disposés l'un au-dessus de l'autre, et enserrant la partie de barre 61.

En actionnant le système 8, on peut faire tourner la vis 80 sur elle-même de manière à déplacer le coulisseau 81 vers le haut ou vers le bas selon le sens d'actionnement ; il en résulte un pivotement du bras 6 autour de son axe 60, et corrélativement un pivotement de l'arbre 3 et de l'ensemble du tambour autour de l'axe 30. Grâce à cet agencement, on peut donc donner à l'axe du tambour XX' une certaine inclinaison par rapport à l'horizontale, soit vers le bas soit vers le haut.

En raison de la souplesse de la courroie 40, et du fait que la poulie 4 a une largeur relativement grande, l'entraînement en rotation du tambour n'est pas contrarié par ce basculement de l'axe XX'.

On notera néanmoins que l'aptitude au débattement angulaire de l'axe XX' est relativement limitée ; la course angulaire maximale de basculement est, à titre indicatif, de l'ordre de plus ou moins 5 par rapport à l'horizontale.

La virole cylindrique 5 débouche dans un réceptacle 9 comprenant un caisson 90 qui, dans le mode de réalisation illustré, est muni d'un manchon 91 dirigé latéralement et vers le bas, destiné à l'évacuation du rétentat.

En fonction des applications, I'orientation des produits évacués pourra naturellement se faire différemment.

Un jeu suffisant est prévu entre la virole 5 (tournante) et l'entrée du caisson (fixe) 90 pour s'adapter au débattement angulaire du tambour.

Avantageusement, la conicité - c'est-à-dire la valeur du demi angle au sommet - du tambour tronconique est comprise entre 5 et 100 cette conicité, désignée a à la figure 1, est par exemple de 6 à 7".

De préférence, la grille 22 est conçue en plusieurs parties démontables.

Ainsi, la grille peut être formée de deux éléments en forme de demi-tronc de cône, formant des demi-coquilles, aptes à être accolées par leurs bords (génératrices).

Le schéma de la figure 3 illustre l'assemblage des rives adjacentes de deux éléments de grille 22a et 22b.

Le tambour comprend une ossature faite de membrures longitudinales, c'est-à-dire parallèles aux génératrices, 24 fixées à des membrures annulaires non représentées.

Les membrures 24 sont au nombre de deux, diamétralement opposées, servant chacune à retenir les rives des éléments 22a et 22b.

La membrure 24 comprend un talon 241 auquel est soudé un profilé en forme de "U" 240. Le talon 241 sert d'appui aux zones de bordure des éléments 22a et 22b, lesquels ont un rebord rabattu vers l'extérieur.

Le profilé 240 est coiffé par un autre profilé en forme de "U"25, de plus grande largeur, apte à venir appliquer les rives des éléments 22a, et 22b, au-delà de leur rebord rabattu, contre le talon 241. Le serrage est réalisé par des vis 26 dont la tête prend appui contre le profilé 25 et dont la tige est vissée dans le profilé 240.

Des moyens de blocage appropriés, tels que des rondelles élastiques peuvent être prévus pour empêcher le dévissage intempestif des vis 26 en cours de fonctionnement.

Au lieu de deux éléments de grille en forme de demi-coquilles, on pourrait en prévoir un plus grand nombre, par exemple quatre éléments en forme de quart de coquille, dont les rives seraient assemblées de manière similaire à celle décrite en référence à la figure 3.

Il est ainsi possible de démonter facilement la grille, notamment pour accéder à l'intérieur du tambour au cours de sa maintenance.

En référence à la figure 4, nous allons maintenant expliquer le fonctionnement de ce dispositif, dans une application piscicole.

Sur cette figure, on a désigné par B un bassin de pisciculture, par exemple d'élevage de truites, délimité par une paroi P, et dont le chenal d'arrivé d'eau est désigné
A.

De manière bien connue, cette eau est prélevée dans une rivière située à proximité du lieu d'élevage piscicole.

L'eau alimente le (ou les) bassin(s) B.

En sortie de bassin (non représentée) est placé un dispositif de filtration destiné à retenir les matières en suspension dans l'eau, notamment les excréments de poissons ; après filtration, I'eau est rejetée à la rivière, en une zone située en aval du lieu de prélèvement.

Comme déjà dit plus haut, la présente invention s'adresse à la filtration de l'eau entrant dans le bassin, en vue notamment d'empêcher que les feuilles et autres débris végétaux, ainsi que les petits poissons présents dans la rivière, et susceptibles également d'être prélevés, ne pénètrent dans le bassin.

Le dispositif est implanté dans le chenal d'entrée A de manière à présenter sa grande base 2a au courant F d'eau en circulation.

Les dimensions du dispositif et du chenal sont adaptées l'une à l'autre de telle sorte que le diamètre de la base 2a soit un peu plus petit que la largeur du chenal.

Une cloison latérale 100 présentant un bord semi-circulaire s'adaptant à celui de la moitié inférieure de la base 2a empêche le flux d'eau de passer à l'extérieur du tambour.

Avantageusement, un joint d'étanchéité est prévu entre la cloison 100 et la périphérie de la virole 4.

Le tambour est dimensionné de telle manière qu'en fonctionnement normal (débit moyen ordinaire d'eau d'alimentation) le niveau d'eau dans le chenal A arrive un peu en-dessous du niveau de l'axe XX'. Le moteur électrique 7 étant en marche, il entraîne le tambour 2 à une vitesse uniforme, symbolisée par la flèche R sur la figure 4.

A titre indicatif, la vitesse de rotation du tambour est de l'ordre de 3 à 6 tr/mn .

Bien entendu, le sens de rotation du tambour est adapté au sens du pas de vis de la lame 23, ce sens étant tel que le pas de vis tende à refouler le rétentat présent dans le tambour, de sa base d'entrée 2a vers sa base de sortie 2b.

Le réceptacle 9 est connecté, par l'intermédiaire de son manchon de sortie 91, à un conduit ou chenal C, qui ressort du bassin B et retourne à la rivière ; il y débouche en un point situé en aval du prélèvement.

Le courant d'eau de rivière F arrivant dans le dispositif contient des débris variés, notamment des feuilles et, le cas échéant, aussi des smolts.

Ce courant progresse axialement à l'intérieur du tambour filtrant 2, mais une grande partie de l'eau traverse les mailles de la grille comme cela est symbolisé par les flèches G1, et le filtrat arrive par conséquent dans le bassin B (flèches G2).

Au contraire, le rétentat, dont l'avance est provoquée par la forme (convergente) de la paroi du tambour en rotation, et la progression facilitée par le pas de vis 23, est forcé de parcourir l'intérieur du tambour, comme symbolisé par la flèche H1, pour retomber dans le réceptacle 9.

Le rétentat, composé de débris et de smolts, incorporés dans une certaine quantité d'eau est dévié dans le manchon de sortie 91 (flèches H2) et est ramené à la rivière par le chenal C (flèches H3).

Comme déjà dit, seule la moitié inférieure du tambour baigne dans l'eau, et la filtration se fait donc uniquement dans cette moitié. En pratique, les feuilles ont tendance à se coller contre la grille sous l'effet de la pression de l'eau dans cette partie inférieure ; puis, en remontant elles retombent à la surface de l'eau à l'intérieur du tambour, et progressent ainsi en flottant vers l'extrémité de sortie 2b.

L'évacuation des feuilles se fait de manière régulière, au fur et à mesure de leur arrivée, si bien qu'il n'y a pas, ou pratiquement pas, de problèmes de colmatage du filtre.

Les smolts ne sont pas agressés par l'opération, car ils ne sont pas exposés à des heurts contre la grille, au contraire, ils sont transportés de manière douce par la quantité d'eau accompagnant le rétentat, jusqu'à leur retour à la rivière. En ajustant
I'inclinaison de I 'axe XX' au moyen du système 8 on peut permettre à une quantité plus ou moins importante d'eau d'accompagner le rétentat pour retour à la rivière.

En abaissant l'extrémité de sortie 2b on va augmenter le débit d'eau retournant à la rivière ; ceci peut être utile lorsque l'eau contient beaucoup de feuilles et autres débris.

Au contraire, lorsqu'il y a peu de feuilles, on peut relever l'extrémité 2b, pour limiter ce débit.

Il est possible d'installer côte à côte deux ou plusieurs dispositifs de filtration conformes à l'invention pour constituer une batterie, si le débit du liquide à filtrer est trop important pour un seul dispositif.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de filtration d'un liquide, caractérisé par le fait qu'il comporte un tambour (2) équipé d'une grille (22) de forme tronconique, d'axe (XX') approximativement horizontal, un système d'entraînement (7, 70, 40, 4) permettant de faire tourner le tambour autour de cet axe (XX'), l'arrivée du liquide à filtrer se faisant axialement à l'intérieur dudit tambour (2) par sa grande base (2a), tandis que l'évacuation du rétentat se fait axialement par la petite base opposée (2b), et que le filtrat traverse radialement ladite grille (22), de l'intérieur vers l'extérieur.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'inclinaison de l'axe (XX') du tambour (2) est réglable.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le tambour (2) est muni intérieurement d'une lame (23) enroulée en hélice, et qui forme vis de poussée favorisant la progression du rétentat.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le système d'entraînement en rotation du tambour (2) comprend un moteur électrique (7) dont l'arbre de sortie porte une poulie motrice (70) qui entraîne le tambour (2) par l'intermédiaire d'une courroie (40) passant sur une poulie réceptrice (4) solidaire dudit tambour (2).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit axe (XX') est matérialisé par un arbre fixe (3), tandis que le tambour (2) est relié par des bras radiaux (200, 201) à une paire de paliers (20, 21) guidés en rotation sur cet arbre (3).
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la grille tronconique est constituée de plusieurs secteurs (22a, 22b) accolés et fixés de manière démontable à des profilés (24) s'étendant parallèlement aux génératrices.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la conicité (1/2 angle au sommet) (a) de la grille est comprise entre 5 et 10 degrés.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le tambour (2) débouche par sa petite base (2b) dans un réceptacle (9) pourvu d'une goulotte d'évacuation (91) dirigée transversalement.
9. 9. Installation de filtration de l'eau alimentant un bassin (B), en particulier de pisciculture, destinée à empêcher que des corps indésirables tels que des feuilles, débris végétaux et smolts notamment, ne pénètrent dans le bassin, caractérisé par le fait qu'elle est équipée d'au moins un dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, placé à l'entrée du bassin.
10. 10. Installation selon la revendication précédente pour bassin alimenté en eau de rivière, caractérisé par le fait que le rétentat est ramené à la rivière par un chenal de retour (C) connecté à la sortie (91) du tambour (2).