FR2972116A1 - Appareil de filtration et installation de filtration comprenant un tel appareil - Google Patents

Appareil de filtration et installation de filtration comprenant un tel appareil Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un appareil de filtration (5) d'un fluide, comportant : - un dispositif de filtration (20) comprenant une pluralité d'éléments filtrants mobiles (26), - des moyens d'entraînement (27) de la pluralité d'éléments filtrants. L'appareil comporte un dispositif complémentaire de protection comprenant : - une partie inférieure qui comprend un organe d'aspiration (40) susceptible d'occuper une position d'aspiration en vis-à-vis d'un élément filtrant et une position éclipsée en éloignement, l'organe d'aspiration étant contraint à passer de la position d'aspiration à une position éclipsée sous l'action de l'introduction de corps volumineux entre l'élément filtrant et l'organe d'aspiration en position d'aspiration, - une partie supérieure (50) située au-dessus de l'organe d'aspiration, comprenant un écran disposé en vis-à-vis d'éléments filtrants à une côte supérieure à celle de l'organe d'aspiration.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale les tamis à élément filtrant équipant usuellement les prises d'eau, qu'il s'agisse de prises d'eau en rivière ou de prises en mer, pour arrêter les débris et particules véhiculés par l'eau à prélever. Dans un tel tamis, qui est normalement disposé en aval d'une grille à barreaux écartés de plusieurs centimètres le protégeant des débris de grosses dimensions (soit isolément, soit en association avec un ou plusieurs autres tamis de même type appartenant à un même poste de tamisage), l'élément filtrant, dont les mailles n'ont que quelques millimètres d'ouverture, est mobile afin d'être périodiquement débarrassé des débris et particules qui, de dimensions supérieures à celles de ses mailles, viennent progressivement obstruer la totalité de celles-ci et donc le colmater. Un tel élément filtrant mobile peut constituer un panneau relevable dans son plan, en alternance avec un autre panneau de même type disposé parallèlement au précédent, à distance de ce dernier.
Par ailleurs, cet élément filtrant mobile peut également constituer une boucle sans fin, de section transversale allongée, pour la constitution d'une chaîne filtrante, ou de section transversale circulaire ou polygonale, pour la constitution d'un tambour filtrant. Quoi qu'il en soit, un tel élément filtrant passe cycliquement d'une position d'immersion, dans laquelle il se charge progressivement en débris et particules divers, à une position d'émersion, dans laquelle il est soumis aux effets de jets d'eau sous pression agissant à contre-courant pour le débarrasser des particules et débris appliqués à sa surface et le rendre ainsi apte à assumer à nouveau sa fonction de filtration au cours de son immersion ultérieure.
Les particules et débris ainsi entraînés par l'eau de lavage sont usuellement recueillis à ce jour globalement, dans un chéneau aménagé à cet effet, et sont évacués vers l'égout par celui-ci.
En effet, le fait que ces débris et particules fussent d'origines minérale et végétale, ou qu'ils contiennent des éléments vivants, en particulier des poissons, ne semblait pas à ce jour devoir retenir l'attention. Il n'en est plus de même aujourd'hui, où le souci général de protection de la nature est d'autant plus sérieux, s'agissant plus particulièrement de la protection des éléments vivants en milieu aqueux, que les débits d'eau tirés des rivières ou de la mer sont plus élevés, notamment ceux requis par les centrales nucléaires, et que la tendance actuelle à installer à cet effet des prises d'eau de gros débits sur des estuaires ou en bord de mer aggrave le problème. En effet, les éléments vivants véhiculés par l'eau correspondante ne bénéficient pas dans ces installations de l'influence bénéfique d'un éventuel courant limitant avantageusement leur entraînement tel que c'est le cas, au contraire, dans certaines prises d'eau en rivières qui sont rationnellement aménagées dans ce but.
Or, il apparaît que de tels éléments vivants (en particulier les poissons), piégés et entraînés par l'élément filtrant d'un tamis à une telle prise d'eau sont irrémédiablement soumis : - à un séjour, souvent prolongé, en dehors de l'eau au cours de la phase d'émersion de cet élément filtrant, - à l'action des jets d'eau de lavage appliqués à celui-ci et qui est le plus souvent brutale, - et à la projection violente, qui en résulte, dans le chéneau prévu pour la récupération d'ensemble des particules et débris ayant temporairement colmaté l'élément filtrant en question.
Il a certes été déjà proposé divers dispositifs destinés à l'équipement d'un poste de tamisage pour prises d'eau en vue d'assurer la sauvegarde des éléments vivants, et en particulier des poissons, véhiculés par l'eau à prélever. Cependant, dans les réalisations de ce type connues à ce jour, il s'agit soit de filtres spéciaux, n'assurant par eux-mêmes que la sauvegarde du poisson sans une quelconque fonction générale de tamisage, soit de filtres de tamisage conventionnels imposant aux poissons recueillis un séjour hors de l'eau.
La seule solution viable proposée à ce jour est celle décrite dans le brevet français n° 2 396 123 qui a pour objet, d'une manière générale, de permettre d'assurer conjointement le tamisage recherché et la sauvegarde des poissons.
De manière plus précise, ce système a pour objet un quelconque tamis à élément filtrant mobile pour prises d'eau, qu'il s'agisse d'un tamis à panneau filtrant, d'une chaîne filtrante, ou d'un tambour filtrant. Ce tamis est caractérisé en ce que, pour la protection d'éventuels éléments vivants, en particulier des poissons, véhiculés par l'eau à prélever, il lui est adjoint un dispositif de sauvegarde comportant, légèrement en dessous du niveau des plus basses eaux, un chéneau de récupération qui s'étend transversalement en regard dudit élément filtrant, du côté amont de celui-ci en vis-à-vis de la traversée de cet élément filtrant par l'eau à prélever. Ce chéneau de récupération a sa concavité tournée vers ledit élément filtrant et est soumis à des moyens de dépression propres à induire au droit dudit chéneau, une circulation inverse d'eau à travers ledit élément filtrant qui est suffisante pour un entraînement des éléments vivants retenus par celui-ci. Les moyens de dépression à mettre en oeuvre peuvent très simplement résulter de ce que la charge d'eau dans le chéneau de récupération est maintenue inférieure à celle qui existe du côté aval de l'élément filtrant. Quoi qu'il en soit, la circulation inverse de courant qui en résulte au droit du chéneau de récupération suffit à détacher sans brutalité de l'élément filtrant les éléments vivants, et en particulier les poissons, entraînés jusque là par celui-ci, alors même que ces éléments vivants baignent encore dans leur milieu d'origine. Ces éléments vivants, en compagnie d'un certain nombre de débris de faibles dimensions facilement détachables, sont véhiculés par le chéneau de récupération vers leur milieu d'origine, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un puisard de recueil prévu à cet effet, toujours sans brutalité et dans leur milieu naturel. Dans le cas où un puisard de recueil est présent, ils peuvent, après reprise, être renvoyés indemnes à leur milieu d'origine à l'aide de tout dispositif approprié, tel que vis d'Archimède, ascenseur à poissons, vanne de décharge, ou tout autre équipement, en fonction notamment de l'implantation du poste de tamisage concerné vis-à-vis dudit milieu d'origine. Outre l'avantage, essentiel, d'assurer ainsi la protection recherchée des éléments véhiculés par l'eau à prélever, ce dispositif de sauvegarde présente également l'avantage de s'accommoder de la technologie actuelle en matière de tamis à élément filtrant pour prises d'eau, quelle que soit la nature de cet élément filtrant. Ce système, extrêmement efficace, peut aller jusqu'à offrir des taux de survie des poissons et autres organismes aquatiques dépassant quatre vingt pour cent pour la plupart des espèces. Ces taux de survie concernent les éléments arrêtés par l'élément filtrant du tamis rotatif avant que cet élément ne passe devant la trompe d'aspiration qui retire et emmène les éléments arrêtés. La trompe est située juste sous le niveau des basses eaux afin de ne pas désamorcer à ce niveau. Si le niveau de l'eau est plus élevé, une partie de l'eau traverse l'élément filtrant au-dessus de la trompe. Les éléments vivants arrêtés par l'élément filtrant remontent jusqu'au niveau où est effectué le lavage par jets à haute pression, ce qui les détruit. Le taux de survie global est donc réduit d'autant. La proportion du débit total qui passe à travers l'élément filtrant au-dessus de la trompe est d'autant plus grand que le niveau de l'eau est élevé et la surface filtrante au-dessus de la trompe est grande. Si l'eau brute est relativement chargée en débris l'élément filtrant avant la trompe est très colmaté alors que l'élément filtrant juste après la toile est très propre, ce qui augmente la proportion du débit traité sur la portion de tamis située après la trompe.
Il convient de noter que le lavage immergé à contre courant nettoie de façon satisfaisante l'élément filtrant. En supposant que l'élément filtrant arrivant devant la trompe soit totalement colmaté et ressorte propre, la capacité d'élimination de détritus du tamis mécanique, pour autant que le niveau de l'eau soit sensiblement au-dessus de la trompe, est quasiment doublée. Cela constitue un avantage notoire en cas d'arrivées massives et généralement brèves d'algues, de feuilles, de méduses ou autres organismes et détritus indésirables.
L'invention prévoit de remédier à au moins un des inconvénients précités en proposant un appareil de filtration d'un fluide en écoulement chargé de corps solides, comportant : - un dispositif de filtration comprenant une pluralité d'éléments filtrants mobiles, - des moyens d'entraînement de la pluralité d'éléments filtrants pour les déplacer notamment de bas en haut, caractérisé en ce que l'appareil comporte au moins un dispositif complémentaire de protection comprenant au moins deux parties séparées, - une partie inférieure qui comprend au moins un organe d'aspiration et qui est susceptible d'occuper une position d'aspiration agencée en vis-à-vis d'au moins un élément filtrant à proximité de celui-ci et au moins une position éclipsée en éloignement dudit au moins un élément filtrant, ledit au moins un organe d'aspiration étant contraint à passer de la position d'aspiration à une position éclipsée sous l'action de l'introduction de corps volumineux entre ledit au moins un élément filtrant et ledit au moins un organe d'aspiration lorsqu'il est dans sa position d'aspiration, - une partie supérieure située au-dessus dudit au moins un organe d'aspiration, comprenant au moins un élément formant écran, disposé en vis-à- vis d'éléments filtrants qui sont à une côte supérieure à celle dudit au moins un organe d'aspiration. Le dispositif complémentaire de protection permet notamment de protéger les poissons transportés par l'écoulement d'eau en évitant que ceux-ci ne parviennent à un poste de lavage situé en partie haute du dispositif de filtration. Plus particulièrement, l'élément formant écran empêche que l'eau chargée de corps à protéger tels que des poissons n'atteigne des éléments filtrants sans être passés par la partie inférieure du dispositif où a lieu l'aspiration des éléments filtrants.
En effet, en l'absence d'un tel écran, dans la mesure où les éléments filtrants aspirés remontent, l'eau chargée de corps atteint les éléments filtrants qui ont été aspirés et qui vont ensuite être lavés en partie haute.
Le ou les jets de lavage risquent alors de blesser, voire de tuer les poissons. On notera que la partie supérieure du dispositif complémentaire est agencée immédiatement au-dessus dudit au moins un organe d'aspiration en ce sens que la distance entre l'extrémité inférieure de la partie supérieure et l'extrémité supérieure dudit au moins un organe d'aspiration doit être suffisamment faible pour empêcher des corps solides, tels que des poissons, de passer entre les deux et donc d'atteindre les éléments filtrants nettoyés par le ou les organes d'aspiration.
Par ailleurs, la partie inférieure du dispositif complémentaire de protection est montée de façon éclipsable de manière à autoriser le passage des corps de grandes dimensions entre l'organe d'aspiration et l'élément filtrant en vis-à-vis lorsque les dimensions du corps sont trop grandes pour pouvoir passer entre l'organe d'aspiration, dans sa position d'aspiration, et l'élément filtrant en vis-à-vis. Le fait que le dispositif complémentaire de protection soit en deux parties distinctes permet de rendre mobile uniquement l'une de ces deux parties, à savoir l'organe d'aspiration, et non la totalité du dispositif. En effet, pour un dispositif de filtration de grandes dimensions, par exemple de plusieurs mètres, voire même pour certaines applications de plus de 20 mètres de hauteur, un dispositif en une seule pièce poserait de grandes difficultés si l'on avait souhaité le rendre mobile pour s'écarter au passage de gros débris. Avec l'invention, seule la partie inférieure du dispositif complémentaire de protection est mobile, la partie supérieure restant, quant à elle, fixe. De plus, dans la mesure où la partie supérieure du dispositif complémentaire doit être suffisamment rigide pour résister à une pression de fluide, notamment d'eau, qui est d'autant plus élevée que le dispositif de filtration est haut, le poids de cette partie rendrait très difficile son déplacement.
On notera que les corps divers et notamment les poissons qui sont arrêtés par les éléments filtrants sont aspirés par le ou les organes d'aspiration afin d'être récupérés. Selon une caractéristique possible, ledit au moins un élément formant écran comporte une portion inférieure qui est mobile entre une première position basse située à proximité dudit au moins un organe d'aspiration lorsque ce dernier est en position d'aspiration et une deuxième position relevée, dite position haute qui est obtenue, sous l'action du passage dudit au moins un organe d'aspiration de la position d'aspiration à une position éclipsée. En prolongeant ainsi l'écran vers le bas jusqu'à venir très près de l'organe d'aspiration, il est ainsi possible de fermer l'accès aux éléments filtrants déjà aspirés et situés à une cote supérieure à celle de l'organe d'aspiration par rapport au fluide chargé disposé en amont de l'écran.
La distance entre la portion inférieure mobile en position basse, notamment son extrémité libre, et l'organe d'aspiration est calculée pour que les corps (notamment les poissons) ne puissent s'introduire entre les deux éléments. En outre, cette portion inférieure mobile est également escamotable afin de dégager l'espace de débattement nécessaire à l'organe d'aspiration pour pouvoir s'écarter des éléments filtrants au passage de corps volumineux. Selon une caractéristique particulière possible, la portion inférieure mobile est un volet articulé sur ledit au moins un élément formant écran. On notera que la portion inférieure mobile s'étend généralement suivant toute la largeur du dispositif de filtration ou sur une partie de cette largeur seulement dans le cas où l'appareil de filtration comporte au moins deux dispositifs complémentaires de protection, qui sont par exemple agencés de façon parallèle. Selon une caractéristique particulière possible, ledit au moins un élément formant écran possède au moins une ouverture et au moins un organe mobile d'obturation de ladite au moins une ouverture, ledit au moins un organe d'obturation étant conçu pour s'écarter de ladite au moins une ouverture dès lorsqu'une différence de pression du fluide prédéterminée s'établit de part et d'autre du dispositif de filtration dans la zone inférieure de celui-ci qui est située en regard dudit au moins un organe d'aspiration. Ledit au moins un organe d'obturation est ainsi mobile entre une position d'obturation où il est contre ledit au moins un élément formant écran afin d'obturer ladite au moins une ouverture et une position écartée dudit au moins un élément formant écran afin de dégager ladite au moins une ouverture. Lorsque la zone inférieure du dispositif de filtration qui est située en regard de l'organe d'aspiration est fortement colmatée par des débris divers, la perte de charge entre l'amont et l'aval du dispositif de filtration atteint une valeur trop élevée (différence de pression prédéterminée). Il est alors prévu d'autoriser le passage d'un débit de fluide déterminé à travers l'écran afin de permettre le passage de fluide à travers les éléments filtrants déjà aspirés et situés en position haute (à une cote supérieure à celle de l'organe d'aspiration).
Cet agencement permet de réduire provisoirement la perte de charge qui s'est établie entre l'amont et l'aval du dispositif de filtration. On notera qu'aucune intervention manuelle n'est nécessaire pour que l'organe d'obturation s'écarte de l'ouverture, ce mouvement s'effectuant naturellement lorsque la pression de fluide accumulée en amont de l'écran (l'organe d'obturation est disposé en aval de l'écran) est suffisante pour provoquer ce déplacement. Cet agencement permet ainsi d'alléger la charge induite par la masse de fluide sur la structure de l'appareil, notamment sur la structure du dispositif de filtration et du ou des dispositifs complémentaires de protection.
Par ailleurs, le fait de pouvoir alléger la charge subie par la structure permet de ne pas avoir à surdimensionner l'écran, notamment en terme d'épaisseur et donc de poids. Selon une caractéristique possible, ledit au moins un élément formant écran possède plusieurs ouvertures réparties suivant la hauteur de l'écran et plusieurs organes mobiles d'obturation agencés chacun pour obturer une ouverture.
La présence de plusieurs ouvertures obturées et libérables en fonction d'une perte de charge donnée permet de répartir le flot traversant l'écran par rapport à une situation où l'écran ne serait pourvu que d'une ouverture.
Par exemple, les ouvertures sont disposées les unes au-dessus des autres. A une même cote, plusieurs ouvertures peuvent également être prévues de manière à couvrir une grande partie de la surface de l'écran. Selon une caractéristique possible, le dispositif complémentaire de protection s'étend suivant toute la largeur du dispositif de filtration ou sur une partie de cette largeur dans le cas où l'appareil comporte au moins deux dispositifs complémentaires de protection. Par exemple, la largeur des éléments filtrants correspond à la largeur du dispositif de filtration et le dispositif complémentaire de protection s'étend suivant toute la largeur desdits éléments ou seulement sur une partie de celle-ci en cas de pluralité de dispositifs. On notera que le dispositif complémentaire de protection s'étend jusqu'à une cote qui est supérieure à la cote de la partie du dispositif de filtration qui est immergée lorsque le niveau de fluide (ex : eau) est au plus haut. Généralement, le dispositif complémentaire ne s'étend pas sur toute la hauteur du dispositif de filtration. Selon une caractéristique possible, ledit un élément formant écran comporte une portion supérieure qui forme une extension articulée en direction des éléments filtrants, fermant l'espace compris entre la paroi et ces derniers et s'escamotant provisoirement lors du passage d'un corps volumineux arrêté par un élément filtrant, la portion supérieure revenant à sa position initiale de fermeture après le passage du corps. Selon une caractéristique possible, ledit au moins un organe d'aspiration est relié à une pompe qui est conçue pour aspirer les corps et débris divers accumulés sur les éléments filtrants ainsi que les éléments de vie aquatique sans les tuer ou les blesser.
Cette pompe permet ainsi d'aspirer par l'intermédiaire du ou des organes d'aspiration les poissons qui ont été arrêtés par les éléments filtrants et de les renvoyer ensuite à leur milieu naturel. Ledit au moins un organe d'aspiration est par exemple une trompe d'aspiration. Selon une caractéristique possible, ledit au moins un élément formant écran est une paroi agencée au-dessus dudit au moins un organe d'aspiration. La paroi peut être, par exemple, rectiligne ou être incurvée, par exemple bombée, avec sa concavité orientée en vis-à-vis des éléments filtrants (ou de façon plus générale orientée vers l'aval par rapport au sens d'écoulement du fluide) afin de mieux résister à la pression du fluide. Selon une caractéristique possible, les éléments filtrants de la pluralité d'éléments filtrants sont agencés les uns par rapport aux autres de manière à former une enveloppe filtrante fermée qui tourne sur elle-même. Cette pluralité d'éléments filtrants ainsi agencés forme une surface filtrante continue ou quasi-continue qui est refermée sur elle-même. Elle peut prendre, par exemple, la forme d'une roue tournant autour de son centre de rotation ou adopter une forme similaire à celle d'une bande transporteuse qui est montée en rotation autour de deux axes disposés aux deux extrémités opposées de cette bande. Selon une caractéristique possible, le dispositif de filtration est un tambour filtrant qui comporte deux alvéoles de filtration, un dispositif complémentaire de protection étant agencé à l'intérieur de chaque alvéole.
Alternativement, le ou les dispositifs complémentaires de protection sont agencés à l'extérieur du tambour si l'écoulement à travers celui-ci s'effectue de l'extérieur vers l'intérieur. De façon générale, les deux alvéoles ou demi-tambours sont séparés l'un de l'autre par un plan médian dans lequel sont disposés une jante périphérique et des rayons agencés radialement par rapport à cette jante. Selon une caractéristique possible, le dispositif de filtration est un filtre à chaînes.
On notera que dans les différents exemples de dispositif de filtration qui viennent d'être cités les moyens d'entrainement de la pluralité d'éléments filtrants ont pour effet de les déplacer dans un mouvement cyclique, de bas en haut, puis de haut en bas.
L'invention a également pour objet une installation de filtration comprenant : - un canal dans lequel s'écoule un fluide chargé de corps solides, - un appareil de filtration installé dans le canal de façon à filtrer le fluide en écoulement et à récupérer les corps solides arrêtés par l'appareil.
L'appareil de filtration est conforme à l'appareil décrit brièvement ci- dessus. En outre, ledit au moins un dispositif complémentaire de protection est agencé en amont du dispositif de filtration par rapport au sens d'écoulement du fluide à travers les éléments filtrants.
Selon une caractéristique possible, le fluide étant de l'eau, ledit au moins un organe d'aspiration est disposé immédiatement en dessous du niveau des plus basses eaux. Cet agencement permet de s'assurer que l'organe d'aspiration sera toujours en mesure d'aspirer des débris arrêtés par les éléments filtrants du dispositif de filtration même en cas de baisse du niveau de l'eau dans le canal. Par ailleurs, ledit au moins un élément formant écran s'étend suivant une hauteur du dispositif de filtration telle que l'extrémité supérieure dudit au moins un élément formant écran soit disposée au-dessus du niveau des plus hautes eaux.
Ceci permet de s'assurer qu'en cas de forte montée de l'eau dans le canal, l'eau chargée ne passera pas par-dessus l'écran. Ceci permettrait en effet aux poissons d'échapper à la zone d'aspiration inférieure et donc de se retrouver au niveau du poste de lavage des éléments filtrants aspirés. Selon une caractéristique, le canal est défini par des parois latérales, ledit au moins un dispositif complémentaire de protection étant assujetti à l'une des parois.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 représente une coupe verticale CC de l'installation selon l'invention ; - la Figure 2 représente l'installation de la Figure 1 suivant une demi-section horizontale AA et une demi-section BB ; - la Figure 3 illustre le mécanisme de l'installation permettant de s'adapter aux gros débris ; - la Figure 4 est une vue agrandie partielle de la zone de la trompe d'aspiration de la Figure 1 ; - la Figure 5 est une vue de l'installation de la Figure 1 en coupe suivant BB ; - la Figure 6 est une vue de l'installation de la Figure 1 en coupe suivantAA; - les Figures 7 et 8 sont des vues successives de l'installation de la Figure 1 avec des niveaux d'eau différents ; - les Figures 9 à 11 sont des vues schématiques de variantes où le dispositif de filtration est un filtre à chaînes.
On va maintenant décrire l'application de l'invention à une installation de filtration comprenant un tambour filtrant avec l'eau qui circule de l'intérieur vers l'extérieur. L'installation de filtration représentée sur les Figures 1 et 2 comprend un canal 2 dans lequel s'écoule de l'eau chargée de débris divers et d'organismes vivants tels que des poissons. Le canal 2 est délimité par des parois latérales 3 et 4 entre lesquelles s'écoule l'eau. Un appareil de filtration 5 est installé dans le canal de façon à filtrer l'eau chargée et à récupérer les corps solides arrêtés par l'appareil. L'appareil 5 comprend un dispositif de filtration qui est ici un tambour filtrant 20, installé entre deux murs parallèles 11 et 12 réunis par un mur transversal 13. L'eau arrive par les pertuis 14 et 15, rentre dans le tambour par les ouïes (sections de passage d'entrée de l'eau) 16 selon le sens de la flèche F4. Le niveau minimum de l'eau ou niveau des plus basses eaux est noté Ni. Le niveau maximum ou niveau des plus hautes eaux est noté N2. Le tambour filtrant comprend un arbre 21 tournant sur deux paliers 22 fixés à l'ouvrage. Cet arbre 21 comporte en son milieu un moyeu 23 sur lequel sont fixés des rayons 24 supportant une jante périphérique 25 sur laquelle des traverses 34 sont fixées perpendiculairement. Des éléments filtrants 26 sont montés sur les traverses 34 sur toute la périphérie extérieure du tambour de manière à former une enveloppe filtrante fermée globalement cylindrique et qui tourne sur elle-même autour d'un axe horizontal. L'arbre 21 du tambour est entraîné en rotation selon le sens de la flèche FI par le pignon 27 engrenant avec une couronne dentée périphérique non représentée. Une motorisation d'un type connu en soi entraîne le pignon en rotation. Ces éléments constituent des moyens d'entrainement des éléments filtrants mobiles 26.
Des joints périphériques 28 connus en soi (Figure 2), évitent toute possibilité à l'eau et aux débris de contourner les éléments filtrants. L'eau pénètre par les sections de passage d'entrée 16 à l'intérieur de chaque demi-tambour ou alvéole de filtration. Chaque alvéole est séparée de l'autre par un plan médian dans lequel sont agencés la jante 25 et les rayons 24. L'eau circule selon le sens indiqué par les flèches F2 sur la Figure 1 et traverse les éléments filtrants 26 de l'intérieur vers l'extérieur du tambour. L'eau tamisée ressort du tambour, selon le sens indiqué par la flèche F3 (Figure 2), sans les débris et les organismes vivants qui sont arrêtés sur la surface filtrante du tambour. L'eau est ensuite évacuée dans la partie aval du canal sur la droite de la Figure 2. Cette surface ou enveloppe de filtration est divisée en compartiments sensiblement égaux 29 par des cloisons pleines 30 montées radialement selon les génératrices du cylindre vers l'intérieur de celui-ci. En l'absence d'autre système, les éléments filtrants 26 sales sont lavés à contre-courant par des jets 31 montés sur une rampe de lavage tubulaire 32 d'eau de lavage qui est généralement disposée en partie haute du tambour. Les détritus et les poissons sont rejetés brutalement dans les chéneaux 33 pour être retournés au milieu naturel. Afin de récupérer les poissons et autres organismes vivants accumulés sur la surface des éléments filtrants 26, un organe d'aspiration tel qu'une trompe d'aspiration 40 est installé à l'intérieur du demi-tambour représenté dans la demi-section BB de la Figure 2. Plus particulièrement, la trompe est installée de façon à ce que l'ouverture 41a prévue sur la face d'entrée 41 soit disposée tangentiellement aux bords intérieurs des cloisons 30. Cette trompe est installée juste sous le niveau NI pour être toujours amorcée et aspire un à un les compartiments 29 au fur et à mesure qu'ils défilent du bas vers le haut devant l'ouverture 41a de la trompe. La trompe est reliée, pour ce faire, à une pompe spéciale 42 qui est apte à aspirer et à refouler les poissons et autres organismes vivants sans les trier par une conduite 43. On notera que cette trompe occupe sur les Figures 1 et 2 une position dite d'aspiration dans laquelle son ouverture d'aspiration 41a est agencée en face d'un compartiment 29 et donc d'un élément filtrant. La trompe est mobile et est ainsi susceptible de se relever pour occuper une position éclipsée/escamotée. Ce mouvement d'écartement est provoqué par l'introduction d'un corps ou débris volumineux entre la trompe et l'élément filtrant en regard. La trompe peut pivoter autour de l'axe horizontal 44 et s'écarter de l'élément filtrant 26 en vis-à-vis afin de ne pas bloquer la rotation du tambour au cas où un débris de plus grandes dimensions serait capté dans un compartiment 29. La position relevée est illustrée sur la Figure 3 (flèche E). On notera qu'il existe une pluralité de positions éclipsées en fonction de la taille des débris/corps et que la trompe revient en position d'aspiration (sous l'action du propre poids de la portion supérieure mobile de la trompe) lorsque les débris/corps ne sont plus là (Figure 4). Par ailleurs, le relevage de la trompe peut également être commandé manuellement. Comme représenté sur la Figure 5 (vue en coupe suivant la section BB de la Figure 1), l'appareil de filtration comprend deux organes d'aspiration (trompes) 40A et 40B qui sont chacune installées dans l'une des alvéoles du tambour afin de pouvoir traiter l'ensemble de la surface filtrante des éléments filtrants. Chaque organe s'étend ainsi suivant une demi-largeur du tambour. Une pompe d'aspiration spéciale correspondante 42A, 42B est également prévue. Les caractéristiques et le fonctionnement des organes d'aspiration 40A, 40B et de leurs pompes associées 42A, 42B sont identiques à la description précédente de l'organe d'aspiration 40 et de la pompe 42. La suite de la description s'applique à ce double agencement mais, par souci de simplification, il sera question uniquement de l'organe d'aspiration 40 et de sa pompe 42. Il va de soi qu'en l'absence de tout autre élément, dès que le niveau entrant dans le tambour s'élève au-dessus du niveau NI, l'eau chargée de détritus et de poissons tend à traverser les éléments filtrants 26 compris entre la trompe 40 et le niveau de l'eau du côté montant des éléments filtrants nettoyés (à une cote supérieure à celle de la trompe). Les organismes vivants ainsi captés subissent le lavage par les jets 31 et sont donc en grande majorité tués. Afin d'éviter cette perte de rendement dans la sauvegarde des poissons, la présente invention prévoit d'installer en amont des éléments filtrants au moins un élément formant écran tel qu'une paroi 50, au-dessus de l'organe 40. Cette paroi est agencée de façon quasi-jointive avec l'extrémité supérieure de la face 41 de la trompe 40 (Figures 1 et 4). Cette paroi remonte jusqu'au niveau des plus hautes eaux N2 et s'étend en vis-à-vis d'éléments filtrants 26 qui sont à une cote supérieure à celle de l'organe 40 et qui ont donc été aspirés. L'extrémité supérieure de la paroi est située au-dessus du niveau N2 afin d'éviter d'éventuels débordements.
Dans le type de tambour décrit, avec circulation de l'eau de l'intérieur vers l'extérieur, les débris arrêtés sur les éléments filtrants 26 dans les compartiments 29 tendent, du fait du surplomb de la paroi 50, à retomber dans l'eau au fur et à mesure qu'ils se rapprochent du lavage 31, et ce, souvent avant même d'être captés par le chéneau 33. Afin d'éviter qu'ils ne retombent et ne stagnent dans l'espace compris entre la paroi 50 et la surface filtrante 26 qui lui fait face, un volet 58 incliné est prévu. Ce volet (portion supérieure mobile) est articulé horizontalement sur l'axe 59 situé à l'extrémité supérieure de la paroi 50. En position normale, le bord supérieur du volet 58 est au plus près des arêtes des cloisons pleines 30, des compartiments 29. Si un élément de taille importante déborde d'un compartiment 29, il repoussera au passage (lorsque le compartiment monte) le volet 58 qui retombera à sa position normale immédiatement après. Ce volet 58 étant incliné et maintenu mouillé par les éclaboussures créées par la rampe de lavage 32, tout débris tombant dessus, glissera et retournera dans la zone d'eau brute entrante située en amont de la paroi 50, et non dans l'espace entre cette paroi et la surface filtrante du tambour.
La paroi formant écran peut être réalisée en plusieurs éléments assemblés les uns avec les autres dans l'installation, pour des raisons de facilité de fabrication et de transport (compte tenu des grandes dimensions que peut prendre une telle paroi, plusieurs mètres, voire une dizaine de mètres). La paroi peut alternativement être bombée avec sa convexité orientée vers l'amont pour mieux résister à la pression de fluide. Comme représenté sur la Figure 2, la paroi 50 vue de dessus possède des rebords opposés. Un premier rebord 50a s'étend le long de la paroi 3 du canal vers l'amont et est fixé par des moyens connus à cette paroi. Le rebord 50a s'étend suivant sensiblement toute la hauteur de la paroi 50 et des nervures de renforcement 51 sont prévues du côté amont entre la paroi 50 et son rebord servant de socle de fixation. Un deuxième rebord 50b s'étend le long du plan médian du tambour défini par la jante 25 et les rayons 24, vers l'aval et de façon quasi-jointive avec ce plan afin d'empêcher tout passage de l'eau non filtrée vers le cylindre filtrant. Le deuxième rebord 50b s'étend jusqu'au cylindre filtrant. On notera qu'en vue de dessus la paroi 50 munie de ses rebords à la forme générale d'un Z dont la base est plus allongée que la tête. Cette paroi empêche donc l'eau chargée d'être tamisée dans la partie des éléments filtrants situés au-dessus de la trompe. Les poissons sont donc tous récupérés par la trompe et la pompe grâce à cet écran.
On notera qu'une paroi 50A, 50B identique à la paroi 50 est disposée au-dessus de chaque organe d'aspiration respectif 40A, 40B comme en témoigne la Figure 6 (vue en coupe suivant la section AA sur la Figure 1).
Ce dispositif complémentaire de protection, tel que décrit ci-dessus (organe d'aspiration en partie inférieure et, séparé de ce dernier, au moins un élément formant écran en partie supérieure), bien que satisfaisant, peut toutefois être amélioré. En effet, la perte de charge due au colmatage des éléments filtrants 26 qui, en l'absence de la cloison 50, se répartit de manière homogène et symétrique sur toute la portion immergée, ne s'applique plus sur la partie qui a été masquée par la cloison 50. La résultante des forces n'est alors plus verticale mais inclinée, ce qui sollicite les paliers et leur fixation à l'ouvrage de manière d'autant plus délicate à contenir dès lors que cette perte de charge est élevée et que les forces qu'elle engendre sont grandes. On peut ainsi chercher à réduire ces forces non verticales au minimum. On notera qu'en pratique les tamis rotatifs fonctionnent plus de 98 pour cent du temps avec des pertes de charge très faibles (moins de 20 cm). A cet égard, on peut installer sur la paroi 50, dans l'épaisseur de laquelle sont pratiquées des ouvertures traversantes, des organes mobiles d'obturation des ouvertures (clapets lestés) 52 qui sont normalement fermés et donc en contact avec la paroi 50 (Figures 1 et 7) du côté aval de celle-ci. Ces organes 52 ne s'ouvrent que si la perte de charge à travers le tambour s'élève au-delà d'une valeur prédéterminée faible mais rarement atteinte en service (20 cm, par exemple). Dans l'exemple de réalisation, plusieurs ouvertures 47 sont prévues les unes au-dessus des autres et sont réparties suivant la hauteur de la paroi 50 afin de répartir la prise en compte de la perte de charge lorsque le niveau s'élève. Cela permet une répartition plus homogène et moins turbulente du flot devant les éléments filtrants 26. On notera par ailleurs que prévoir plusieurs organes d'obturation permet de simplifier la fabrication de la paroi lorsqu'elle est composée de plusieurs éléments (chaque élément est ainsi prévu pour avoir une ouverture et accueillir un organe d'obturation). Ces organes ou clapets comprennent un battant 55 ou couvercle (en forme de cloche ou de coupelle) articulé horizontalement autour d'un axe 54 assujetti à la paroi. Un contrepoids 53 est fixé au battant 55 et est calculé pour que l'ouverture du clapet s'amorce dès lors que la perte de charge préalablement choisie s'établit de part et d'autre du tambour dans une zone inférieure de celui-ci qui est située en regard de l'organe d'aspiration 40, voire en dessous de celui-ci. Cette perte de charge est le signe d'une grande accumulation de débris sur les éléments filtrants 26 situés dans cette zone. Ce ou ces organes d'obturation (clapets) s'ouvrent alors pendant une brève période où les poissons contenus dans l'eau brute sont soumis au lavage à haute pression en partie haute. Cette période est très brève et limitée aux périodes de concentration excessive de débris dans l'eau et donc du colmatage excessif des éléments filtrants 26. Ce passage d'eau permet toutefois de récupérer la capacité additionnelle de tamisage décrite ci-avant et d'assurer la continuité dans la fourniture d'eau filtrée.
Les Figures 7 et 8 illustrent la montée du niveau de fluide en amont de la paroi 50 suite à un début de colmatage du cylindre filtrant. Sur la Figure 7 le niveau de fluide est normal et aucun organe d'obturation n'est ouvert. Par contre, sur la Figure 8, un niveau de perte de charge prédéterminé est atteint car la surface filtrante en partie basse est fortement chargée en débris divers et un premier organe d'obturation 52 (le plus bas) s'écarte de la paroi pour laisser passer l'eau à travers l'ouverture correspondante 47 de façon momentanée. Si le niveau de l'eau augmente et que la perte de charge se maintient au-dessus du niveau prédéterminé, le ou les organes d'obstruction supérieurs entrent à leur tour en action pour alléger le poids de l'eau accumulé en amont de la paroi. Comme représenté sur les Figures 3 et 4, il est prévu que la portion inférieure horizontale 56 (ex : volet) de la paroi 50 soit articulée selon un axe horizontal 57 par rapport au reste de la paroi situé au-dessus. Ceci permet ainsi à la portion mobile 56 d'être relevée (position éclipsée) à partir de sa position basse (Figure 4) au cas où un débris de grande taille ayant provoqué l'écartement de la trompe 40 par pivotement (suivant la flèche E sur les Figures 3 et 4) viendrait interférer avec cette portion. En position basse la portion mobile 56 est maintenue inclinée en direction des éléments filtrants par un élément formant butée non représenté et qui l'empêche de s'aligner avec la paroi verticale 50. Comme représenté sur les Figures 3 et 4, la portion inférieure articulée 56 pivote vers le haut et vers la face de la paroi 50 orientée vers l'aval, suivant le sens de la Flèche F afin de ne pas interférer avec le mouvement d'écartement (par pivotement) de l'organe d'aspiration 40 selon direction E. On notera que c'est le déplacement de l'organe 40 qui provoque le déplacement de la portion 56. Alternativement, le déplacement de la portion 56 peut être provoqué par le passage d'un débris/corps volumineux. Ainsi constitué le dispositif de sauvegarde (dispositif complémentaire de protection) permet de ne pas bloquer le fonctionnement du tambour tout en sauvegardant l'accroissement de la capacité en débris dans les périodes le nécessitant. De plus, la présence des organes d'obturation mobiles (clapets) limitant la pression s'exerçant sur la paroi 50 en cas d'élévation de la perte de charge réduit le poids et le prix de ladite paroi 50 ainsi que les efforts latéraux sur les paliers 22. Comme déjà mentionné ci-dessus, l'appareil de filtration comprend deux dispositifs complémentaires de protection (organe d'aspiration et au moins un élément formant écran au-dessus), un par demi-tambour ou alvéole. Il va de soi que l'application de ce procédé associé à l'aspiration des poissons sur des éléments filtrants ne se limite pas au seul tambour filtrant avec circulation de l'eau de l'intérieur vers l'extérieur. Il peut en effet s'appliquer aux tambours avec sens inverse de circulation de l'eau. Il peut également être utilisé sur les filtres à chaînes de différents types tels que les filtres à chaînes dits à passage direct, où l'eau arrive sur toute la largeur des panneaux amont installés en travers de la largeur totale du pertuis, les filtres à chaîne à carrousel qui, installés en travers du pertuis, ont un côté du tablier filtrant qui descend pendant que l'autre remonte après avoir fait le tour par la partie basse. Les filtres à chaîne à double flux avec circulation de l'eau de l'intérieur vers l'extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur peuvent en être équipés avec profit, la paroi étant installée au-dessus de la trompe sur le brin montant de l'élément filtrant de manière à obturer ce dernier. On a représenté de façon très schématique sur la Figure 9, un appareil de filtration 90 selon l'invention dans lequel le dispositif 92 est un filtre à chaînes à passage direct de type connu.
L'installation comprenant le canal ou chenal 94 dans lequel l'appareil est installé est illustré à la Figure 10. Le filtre 92 matérialisé par des traits interrompus s'étend en travers des parois opposées 96 et 98 du canal.
Un dispositif complémentaire de protection 100 est agencé en amont du filtre 92 et comprend une partie inférieure qui comporte deux organes d'aspiration 102, 104 (ex : trompes) disposés côte à côte afin de couvrir l'ensemble de la largeur du filtre. Alternativement, un seul organe d'aspiration pourrait remplacer ces deux organes mais, pour des raisons de simplicité et d'encombrement, deux organes sont préférés. Ces deux organes sont raccordés chacun à une pompe ou, ensemble, à une seule pompe. La description des caractéristiques, avantages et du fonctionnement de l'appareil des Figures 9 et 10, de même celui de la Figure 11 ci-après, est identique à la description faite en référence aux figures précédentes.
Le dispositif 100 comprend également une partie supérieure séparée 106 qui comporte un élément formant écran sous la forme d'une paroi. On notera que cette paroi peut être composée de plusieurs éléments formant écran et qui sont montés les uns par rapport aux autres pour former une paroi s'étendant sur toute la largeur du filtre.
On notera que l'écran peut être divisé en deux éléments, chacun s'étendant sur une partie de la largeur du filtre. Deux organes d'obturation 108 et 110 ont été représentés en pointillés. Sur la Figure 10 qui est une vue de dessus, l'écran 106 a été retiré par souci de clarté. La Figure 11 illustre un appareil de filtration 120 installé dans un chenal 122 délimité par deux parois latérales 124, 126 et comprenant un dispositif de filtration 128 qui est un filtre à chaînes à double flux de type connu. Le filtre 128 est monté sur deux murs transversaux 130, 132 fixés aux deux parois 124, 126. Sur le côté montant du filtre un dispositif complémentaire de protection 134 identique au dispositif 100 des Figures 9 et 10 est positionné.
Seuls les organes d'aspiration 136 et 138 ont été représentés par souci de clarté.5

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Appareil de filtration d'un fluide en écoulement chargé de corps solides, comportant : - un dispositif de filtration (20) comprenant une pluralité d'éléments filtrants mobiles (26), - des moyens d'entraînement (27) de la pluralité d'éléments filtrants pour les déplacer, notamment de bas en haut, caractérisé en ce que l'appareil comporte au moins un dispositif complémentaire de protection comprenant au moins deux parties séparées, - une partie inférieure (40) qui comprend au moins un organe d'aspiration (40) et qui est susceptible d'occuper une position d'aspiration agencée en vis-à-vis d'au moins un élément filtrant à proximité de celui-ci et au moins une position éclipsée en éloignement dudit au moins un élément filtrant, ledit au moins un organe d'aspiration étant contraint à passer de la position d'aspiration à une position éclipsée sous l'action de l'introduction de corps volumineux entre ledit au moins un élément filtrant et ledit au moins un organe d'aspiration lorsqu'il est dans sa position d'aspiration, - une partie supérieure (50) située au dessus dudit au moins un organe d'aspiration, comprenant au moins un élément formant écran disposé en vis-à-vis d'éléments filtrants qui sont à une côte supérieure à celle dudit au moins un organe d'aspiration.
  2. 2. Appareil de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément formant écran comporte une portion inférieure (56) qui est mobile entre une première position basse située à proximité dudit au moins un organe d'aspiration (40) lorsque ce dernier est en position d'aspiration et une deuxième position relevée, dite position haute, qui est obtenue sous l'action du passage dudit au moins un organe d'aspiration de la position d'aspiration à une position éclipsée.
  3. 3. Appareil de filtration selon la revendication 2, caractérisé en ce que la portion inférieure mobile est un volet (56) articulé sur ledit au moins un élément formant écran.
  4. 4. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un élément formant écran possède au moins une ouverture et au moins un organe mobile d'obturation de ladite au moins une ouverture (47), ledit au moins un organe d'obturation (52) étant conçu pour s'écarter de ladite au moins une ouverture dès lorsqu'une différence de pression du fluide prédéterminée s'établit de part et d'autre du dispositif de filtration dans la zone inférieure de celui-ci qui est située en regard dudit au moins un organe d'aspiration.
  5. 5. Appareil de filtration selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un élément formant écran possède plusieurs ouvertures réparties suivant la hauteur de l'écran et plusieurs organes mobiles d'obturation agencés chacun pour obturer une ouverture.
  6. 6. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif complémentaire de protection s'étend suivant toute la largeur du dispositif de filtration ou sur une partie de cette largeur dans le cas où l'appareil comporte au moins deux dispositifs complémentaires de protection.
  7. 7. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un organe d'aspiration est relié à une 20 pompe (42).
  8. 8. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit au moins un organe d'aspiration est une trompe d'aspiration (40).
  9. 9. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 8, 25 caractérisé en ce que ledit au moins un élément formant écran est une paroi.
  10. 10. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments filtrants de la pluralité d'éléments filtrants sont agencés les uns par rapport aux autres de manière à former une enveloppe filtrante fermée qui tourne sur elle-même. 30
  11. 11. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de filtration est un tambour filtrant (20) qui comporte deux alvéoles de filtration, un dispositif complémentaire de protection étant agencé à l'intérieur de chaque alvéole.
  12. 12. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de filtration est un filtre à chaînes.
  13. 13. Appareil de filtration selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit au moins un élément formant écran comporte une portion supérieure (58) qui forme une extension articulée en direction des éléments filtrants, fermant l'espace compris entre la paroi et ces derniers et s'escamotant provisoirement lors du passage d'un corps volumineux arrêté par un élément filtrant, la portion supérieure revenant à sa position initiale de fermeture après le passage du corps.
  14. 14. Installation de filtration comprenant : - un canal (2) dans lequel s'écoule un fluide chargé de corps solides, - un appareil de filtration (5) installé dans le canal de façon à filtrer le fluide en écoulement et à récupérer les corps solides arrêtés par l'appareil , caractérisé en ce que l'appareil de filtration est conforme à l'une des revendications 1 à 13, ledit au moins un dispositif complémentaire de protection étant agencé en amont du dispositif de filtration par rapport au sens d'écoulement du fluide à travers les éléments filtrants.
  15. 15. Installation de filtration selon la revendication 14, caractérisé en ce que, le fluide étant de l'eau, ledit au moins un organe d'aspiration est disposé immédiatement en dessous du niveau des plus basses eaux (NI).
  16. 16. Installation de filtration selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le fluide étant de l'eau, ledit au moins un élément formant écran s'étend au-dessus du niveau des plus hautes eaux (N2).
  17. 17. Installation de filtration selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le canal est défini par des parois latérales (3, 4), ledit au moins un dispositif complémentaire de protection étant assujetti à l'une des parois.30
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