FR2992870B1 - Arbre de tambour filtrant a extremites retractables - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tambour filtrant (20) apte à tourner autour d'un arbre central (21). L'arbre comprend deux extrémités opposées fixes (21a, 21b), et, à chacune d'elles, une extrémité de support d'arbre mobile (40a, 40b) qui est apte à adopter une position déployée/rétractée par rapport à la l'extrémité fixe.

Description

L'invention concerne un tambour filtrant pour le tamisage de l'eau.

De nombreuses prises d'eau à grand débit, notamment en France, sont équipées de tambours filtrants pour le tamisage de l'eau.

Ceux-ci sont généralement du type à écoulement d'eau de l'extérieur vers l'intérieur. Les débits importants à traiter (une à trois dizaines de mètres cube seconde en général) ainsi que la finesse de l'ouverture de maille (3x3 millimètres par exemple) obligent à utiliser des machines larges (jusqu'à 8 ou 9 m de largeur en pratique). Cela nécessite une construction comportant deux roues.

Les roues à rayons tournent sur un arbre fixe et, à leur périphérie, sont fixés des panneaux filtrants constitués chacun d'un cadre sur lequel est fixé un médium filtrant (une toile métallique le plus souvent). L'ensemble constitue un cylindre poreux tournant à axe horizontal. Le cylindre ainsi constitué est entraîné en rotation entre deux murs latéraux. Des joints mobiles situés aux deux extrémités du cylindre assurent l'étanchéité entre les murs et le cylindre tournant. L'eau pénètre dans l'alvéole dans laquelle est installé le tambour, à l'extérieur de celui-ci, le traverse et ressort par des ouvertures pratiquées dans les murs latéraux, à l'intérieur du tambour.

Le lavage se fait par contre-courant avec des rampes de pulvérisation horizontales situées au-dessus des plus hautes eaux et les débris sont projetés dans un chéneau de collecte. Les rampes de lavage sont alimentées via l'arbre fixe et une tuyauterie de support.

Ces machines travaillent dans des conditions particulièrement sévères : rotation continue, eau de mer corrosive, brouillard salin, végétation marine, usure des paliers, grippages accidentels par suite d'une défaillance du graissage,....

Ces machines doivent donc, de façon périodique, être complètement démontées, rénovées et remontées.

Compte tenu de la taille (jusqu'à 25 m de diamètre), de la masse (jusqu'à 250 tonnes en pratique) et du nombre de composants, le démontage d'une machine pièce par pièce, afin de sortir l'arbre usé pour le remplacer par un nouveau, est très long (9 à 16 semaines en général).

Pour les centrales électriques, une telle indisponibilité s'avère très coûteuse (des dizaines de milliers d'euros par semaine).

La présente invention vise à réduire le temps pendant lequel les tambours filtrants sont indisponibles en proposant un tambour filtrant comprenant une surface filtrante cylindrique qui est apte à tourner sur elle-même autour d'un arbre central aligné avec l'axe du cylindre, l'arbre central comprenant deux extrémités opposées fixes, caractérisé en ce que l'arbre central est pourvu à chacune de ses deux extrémités fixes d'une extrémité de support d'arbre mobile qui est apte à coulisser par rapport à l'extrémité fixe correspondante pour adopter, soit une position déployée faisant saillie au-delà de ladite extrémité fixe, soit une position rétractée par rapport à la position déployée.

Corrélativement, l'invention a également pour objet une installation de filtration, comprenant deux parois verticales en vis-à-vis entre lesquelles est monté un tambour filtrant, les deux parois sont écartées l'une de l'autre à leur partie supérieure d'une première longueur, le tambour filtrant comprenant une surface filtrante cylindrique qui est apte à tourner sur elle-même autour d'un arbre central, l'arbre central comprenant deux extrémités de support d'arbre opposées qui reposent chacune en appui sur un support, aménagé en retrait par rapport à la paroi correspondante, l'arbre central ayant une deuxième longueur, d'une extrémité d'arbre à l'autre, qui est supérieure à la première longueur, caractérisée en ce que les deux extrémités de support d'arbre opposées sont mobiles respectivement par rapport à deux extrémités d'arbre fixe qui sont distantes l'une de l'autre d'une troisième longueur inférieure à la première longueur, lesdites extrémités de support d'arbre mobiles étant aptes à coulisser par rapport aux extrémités fixes respectives, afin de réduire la longueur totale de l'arbre à une longueur d'arbre inférieure à la première longueur. L'invention porte sur une modification de la conception de l'arbre des tambours existants, afin de permettre de soulever le tambour entièrement monté, de l'extraire de l'installation (ex :alvéole) dans laquelle il est normalement installé et de le poser sur un support prévu à cet effet à côté de cette installation. Un second tambour neuf ou rénové, lui aussi entièrement monté, posé sur un support à côté de l'installation, est alors descendu en lieu et place du tambour retiré.

Pour permettre cette opération, les extrémités de l'arbre ne doivent pas interférer avec les parois latérales verticales afin de ne pas empêcher la levée du tambour.

Dans tous les cas d'installations existantes, l'arbre est d'une longueur supérieure à la distance entre les deux parois latérales afin de pouvoir reposer à ses deux extrémités opposées sur des appuis en béton très solides,.

Selon l'invention, la structure de l'arbre central est modifiée de manière à ce que les extrémités de support d'arbre soient rendues coulissantes par rapport à des extrémités d'arbre fixes et puissent, de ce fait, être rétractées par rapport à leur position déployée ou d'extension afin de raccourcir l'arbre pendant l'extraction ou la mise en place du tambour non démonté.

Selon d'autres caractéristiques du tambour et/ou de l'installation, prises isolément ou en combinaison l'une avec l'autre : - chaque extrémité de support d'arbre mobile est montée coulissante à l'intérieur de l'extrémité d'arbre fixe correspondante ; les extrémités de support d'arbre mobiles peuvent ainsi être rentrées à l'intérieur de l'arbre central pour le raccourcir ; - le tambour comporte un mécanisme de blocage de la position de chaque extrémité de support d'arbre mobile par rapport à l'extrémité d'arbre fixe correspondante ; ce mécanisme est mis en œuvre pendant l'extraction ou la mise en place du tambour et lorsque les extrémités de support d'arbre assurent leur fonction de support d'arbre en position déployée ; le mécanisme empêche tout mouvement de coulissement et de rotation ; - chaque mécanisme de blocage en position comprend au moins un organe de blocage qui est apte, lorsqu'il est sollicité, à coopérer mécaniquement avec l'extrémité de support d'arbre mobile correspondante afin de la bloquer en position. ; - un dispositif de déploiement et de rétractation de chaque extrémité d'arbre mobile est monté sur chaque extrémité d'arbre mobile et sur l'extrémité d'arbre fixe correspondante ; ce dispositif comprend des moyens qui permettent d'assurer de manière simple la rentrée et la sortie des extrémités de support d'arbre mobiles ; - chaque dispositif comprend : - une première partie fixe montée sur l'extrémité d'arbre fixe correspondante, - une deuxième partie montée sur l'extrémité de support d'arbre mobile correspondante et qui est mobile par rapport à la première partie fixe. - la première partie fixe comporte au moins deux tiges de manœuvre et la deuxième partie est montée coulissante dans le dispositif par rapport auxdites au moins deux tiges de manœuvre ; la deuxième partie comporte une embase à partir de laquelle une virole s'étend perpendiculairement et en éloignement de l'embase, la virole comprenant une extrémité libre qui est fixée à l'extrémité de support d'arbre mobile, lesdites au moins deux tiges de manœuvre traversant l'embase qui est montée coulissante par rapport à celles-ci ; lesdites au moins deux tiges de manœuvre sont fixées à l'extrémité d'arbre fixe ; lesdites au moins deux tiges de manœuvre sont fixées à un élément d'extrémité qui est fixé à l'extrémité d'arbre fixe ; - l'élément d'extrémité est par exemple une bague ; le dispositif de déploiement et de rétractation permet de conserver des fonctions d'alimentation en eau de lavage par le centre de l'arbre ; le tambour comporte, disposés sur au moins une des deux extrémités de support d'arbre mobile, des moyens de raccord (étanches) à un système de lavage de la surface filtrante.

Les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de l'exemple de réalisation non limitatif décrit ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique comportant deux demi-coupes selon AA et BB dans le plan vertical d'une installation comprenant un tambour filtrant selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe verticale selon le plan CC de l'installation de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle schématique agrandie de la moitié inférieure de l'extrémité coulissante d'arbre 40 de la partie gauche de la figure 1, illustrée en position partiellement déployée (en cours de manœuvre) ; - la figure 4 représente l'extrémité coulissante d'arbre 40 de la figure 3 en position rétractée.

Comme représenté sur les figures 1 et 2, une installation 5 comprend une alvéole en maçonnerie 10 qui comporte deux parois latérales ou murs lia et 11b verticaux. Le mur lia, disposé du côté amont de l'écoulement, comporte deux ouvertures 12a et 12b symétriques qui permettent à l'eau à tamiser de rentrer dans l'alvéole 10 selon la flèche fl (figure 2). Un tambour filtrant rotatif 20 est installé dans l'alvéole 10 entre les murs lia, 11b qui sont écartés l'un de l'autre, notamment à leur partie supérieure, d'une longueur Ll.

Une ouverture de sortie d'eau 13 est pratiquée dans le mur 11b. L'eau qui a été tamisée après avoir traversée le tambour selon la flèche f2 de l'extérieur vers l'intérieur (figure 1) et avoir ainsi été débarrassée de ses impuretés, sort par l'ouverture de sortie d'eau 13 selon la flèche f3 (figure 2). L'alvéole 10 est complétée par deux murs verticaux latéraux 14a et 14b, un fond ou radier 15, un plancher supérieur 16 et deux plateformes horizontales aménagées en retrait dans les murs lia, 11b et formant des supports de bout d'arbre 17a et 17b. L'eau est au niveau Ni à l'extérieur du tambour et à un niveau N2 légèrement inférieur à l'intérieur. La différence entre les niveaux Ni et N2 est due à la perte de charge résultant de l'écoulement du fluide à travers le tambour.

Le tambour filtrant 20 comprend un arbre central fixe 21 qui repose par l'intermédiaire de deux extrémités de support d'arbre opposées 40a, 40b sur les supports d'ouvrage 17a et 17b. Il y est fixé par des boulons (non représentés) ou par tout autre moyen d'assujettissement connu. Sur cet arbre 21 tournent deux moyeux 22a et 22b qui comportent des bagues de palier 23. Les moyeux sont bloqués en translation par des bagues d'arrêt amovibles 41. Le tambour comprend également des rayons 24 qui sont fixés aux moyeux et relient ces derniers à deux jantes périphériques 25a et 25b, parallèles entre elles. Une pluralité de cadres ou panneaux filtrants constitués de membrures 26 et d'éléments filtrants 27, qui sont le plus souvent des toiles métalliques, sont disposés entre les deux jantes 25a et 25b et supportés par ces dernières. L'ensemble des panneaux filtrants forment une surface filtrante cylindrique qui est apte à tourner sur elle-même autour de l'axe horizontal XX' passant par l'arbre central 21. L'étanchéité entre les murs lia et 11b et le tambour est assurée par une paire de joints mobiles 28 portés par les jantes 25a et 25b. Ce système d'étanchéité ne sera pas davantage détaillé ici car bien connu depuis longtemps.

Le tambour est entraîné en rotation, comme indiqué par la flèche T sur la figure 1, par un pignon 29 qui est lui-même entraîné par un motoréducteur (non représenté) connu en soi. Le pignon entraîne le tambour grâce à une couronne dentée 30 fixée à la périphérie de la jante 25b.

Lorsque l'eau circule dans le tambour, elle traverse selon les flèches f2 les éléments filtrants 27 (figure 1). Les débris plus gros que l'ouverture de maille de chaque élément 27 sont arrêtés sur la surface externe de l'élément 27. Lorsque le tambour tourne, les débris accumulés à la surface des éléments filtrants 27 sont amenés du bas vers le haut du tambour avec le déplacement ascendant desdits éléments, puis décollés et projetés dans le chéneau de collecte 31 (externe au tambour) par la rampe de lavage 32 munie d'organes de génération de jets et qui est interne au tambour.

Cette rampe de lavage 32 est alimentée en eau sous pression par la conduite 33 qui la relie à l'arbre fixe 21 par un piquage 34. La conduite 33 est par exemple agencée radialement par rapport au tambour. L'intérieur de l'arbre est alimenté en eau sous pression par une conduite 35 (figure 2) reliée à une source extérieure (non représentée) et pénétrant dans l'arbre jusqu'à atteindre la zone centrale de celui-ci à l'aplomb de laquelle est agencé le piquage 34. La conduite 35 est équipée d'un raccord lui permettant d'être raccordée à l'arbre au droit du piquage. Les débris et l'eau de lavage recueillis dans le chéneau 31 sont évacués vers un exutoire adapté (ex. : égout...). L'ensemble des conduites 33, 35 et de la rampe 32 forment un système de lavage.

Comme représenté sur la figure 2, l'arbre 21 étant plus long entre les extrémités 40a et 40b (longueur L2) que la distance Ll, il est impossible de retirer le tambour 20 de l'alvéole 10 par levage à travers l'ouverture supérieure 11c aménagée entre les parties supérieures des murs lia, 11b. Or, la méthode d'entretien la plus rapide consiste à retirer le tambour usé par levage et à le remplacer par un tambour neuf ou rénové disposé à côté de l'alvéole. A défaut, un démontage/remontage complet, pièce par pièce, est la seule méthode de rénovation possible, mais elle nécessite une longue indisponibilité de la machine.

Afin de réduire le temps nécessaire à l'opération de rénovation, la présente invention consiste à rendre les extrémités ou bouts de support d'arbre 40a et 40b mobiles par rapport à deux extrémités d'arbre fixes opposées 21a, 21b qui sont distantes l'une de l'autre d'une longueur L3 inférieure à L2. Les extrémités 40a, 40b sont mobiles par coulissement par rapport aux extrémités fixes respectives 21a, 21b afin de réduire la longueur totale de l'arbre à une longueur d'arbre inférieure à la première longueur Ll.

Chaque extrémité d'arbre usinée 40a, 40b est apte à coulisser dans l'arbre central 21 alésé à cet effet afin de passer d'une position déployée (figs. 1 et 3) à une position rétractée (fig.4). Pour la descente du tambour ainsi équipé, chaque extrémité d'arbre 40 est rétractée dans l'arbre 21 de manière à ce qu'elle soit sensiblement dans le même plan vertical que l'extrémité fixe correspondante de l'arbre 21.

Lorsque le tambour est suffisamment descendu pour que l'arbre 21 soit juste au-dessus de son niveau final de pose, on monte sur les extrémités mobiles 40a, 40b et fixes 21a, 21b un outillage 42 ou dispositif de déploiement et de rétractation de chaque extrémité mobile par rapport à l'extrémité fixe correspondante. Chaque dispositif 42 (figs.3 et 4) comprend une première partie fixe 53 montée sur l'une des extrémités fixes 21a, 21b et une deuxième partie 43,45 montée sur l'extrémité de support d'arbre mobile correspondante 40a, 40b et qui est mobile par rapport à la première partie fixe. Seul le dispositif agencé en relation avec les extrémités d'arbre 21a et 41a va être décrit, l'autre étant identique.

La deuxième partie mobile du dispositif 42 comprend une embase ou disque épais 45 à partir duquel une virole 43 solidaire de l'embase s'étend perpendiculairement (parallèlement à l'axe XX') et en éloignement de celle-ci. La virole comprend une extrémité libre 43a qui est concentrique avec l'extrémité de support d'arbre mobile 40a et fixée à celle-ci par boulonnage (boulon 44).

La première partie fixe du dispositif 42 comprend deux tiges de manœuvre filetées 46, ou plus, par rapport auxquelles la première partie mobile est montée coulissante. Plus particulièrement, les tiges 46 qui sont disposées de façon diamétralement opposée par rapport à l'embase 45 traversent celle-ci dans une zone périphérique extérieure à la zone où est montée la virole. Les tiges 46, parallèles à l'arbre 21 et aux extrémités 40a et 21a, sont boulonnées et bloquées dans la bague d'arrêt 41, elle-même fixée par exemple par boulonnage 47 dans l'extrémité d'arbre fixe 21a de l'arbre central. Les tiges de manœuvre permettent, à l'aide d'écrous 49, d'extraire ou de repousser l'extrémité de support d'arbre 40a dans l'arbre 21.

Le coulissement et la rotation de l'extrémité de support d'arbre mobile 40a sur l'arbre 21 sont empêchés par un mécanisme de blocage/verrouillage en position comprenant un organe de blocage 48 qui est apte, lorsqu'il est sollicité, à coopérer mécaniquement avec l'extrémité de support d'arbre mobile 40a, par exemple avec un ou plusieurs évidements successifs pratiqués dans l'extrémité de support d'arbre mobile 40a, le long de celle-ci, afin de la bloquer en position. L'organe de blocage 48 est par exemple porté par la bague d'arrêt 41 ou par l'extrémité d'arbre fixe 21a. Comme représenté, l'organe prend la forme d'une vis à téton 48 qui est par exemple portée par la bague d'arrêt 41. L'extrémité de support d'arbre mobile 40a, 40b peut également être maintenue en position pendant la manœuvre par un dispositif de fixation classique et connu en soi, tel qu'une barrette vissée à la fois dans l'arbre 21 et dans l'extrémité d'arbre 40a, 40b correspondante, en remplacement de l'organe de blocage 48 ou en sus. Des clavettes pourraient alternativement être utilisées pour le blocage en position. Selon une variante, d'autres moyens de déploiement/rétractation des extrémités de support d'arbre mobiles peuvent être utilisés à la place des systèmes vis-écrous et, par exemple, des vérins hydrauliques, pneumatiques...

Dans le cas de la mise en place du tambour, chaque extrémité d'arbre télescopique 40a, 40b est extraite de l'arbre 21 jusqu'à ce que la longueur totale de l'arbre soit adaptée à celle des supports d'ouvrage puis bloquée en position axiale comme expliqué ci-dessus. La longueur des extrémités d'arbre 40 doit pouvoir reposer sur les surfaces d'appui sur une longueur suffisante, compte tenu du poids du tambour et de la résistance mécanique desdites extrémités d'arbre. L'arbre 21 muni de ses extrémités d'arbre 40a, 40b déployées totalement ou partiellement, selon la longueur nécessaire, est posé et fixé sur les supports d'ouvrage 17a, 17b.

Chaque outillage 42 est ensuite démonté, le système de lavage, plus particulièrement la conduite 35, est raccordée à un raccord ou piquage 52 aménagé sur l'extrémité d'arbre mobile 40b par laquelle la conduite 35 est introduite dans l'arbre 21 et le tambour est alors prêt au service. On notera que chaque extrémité 40a, 40b est pourvue d'un piquage 52 mais seul celui de l'extrémité 40b est utilisé. Il est à noter que l'arbre 21, muni de ses extrémités coulissantes 40a, 40b, sert de conduite d'amenée d'eau à la tuyauterie 33. Afin d'assurer l'étanchéité, des joints 51 autorisant le coulissement, connus en eux-mêmes, sont installés de manière à éviter toute fuite d'eau entre l'arbre 21 et chaque extrémité coulissante 40a, 40b lorsque celle-ci est alimentée en eau sous pression pour le lavage par l'intermédiaire du piquage 52.

Pour sortir le tambour de son alvéole, on procède dans l'ordre inverse, à savoir : installation de l'outillage 42, léger soulèvement du tambour, enfoncement maximum de l'extrémité d'arbre 40a, 40b dans l'arbre central 21 (position rétractée), verrouillage en position, démontage de l'outillage 42 et levée du tambour. Si le tambour doit être porté par une structure support hors de son alvéole, il est envisageable de faire ressortir les extrémités d'arbre 40a, 40b en suivant la même procédure que celle décrite précédemment pour l'installation dans l'alvéole. Il va de soi que pour permettre l'amarrage avant le levage du tambour, certains panneaux filtrants 26, 27 sont démontés. Dès que le tambour usé est retiré, le tambour neuf ou rénové qui est en attente à côté de l'alvéole est descendu en lieu et place comme déjà décrit. On notera qu'en fonction de l'installation et de sa configuration, seule l'une des deux extrémités de support d'arbre mobile peut être déployée/rétractée pour la mise en place/le retrait du tambour.

Il s'ensuit que le temps d'indisponibilité du tambour est réduit dans de fortes proportions par comparaison avec un démontage complet du tambour sur place et un remontage avec des éléments neufs ou rénovés. A titre de variante, le tambour peut être à écoulement d'eau de l'intérieur vers l'extérieur.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   1- Tambour filtrant (20) comprenant une surface filtrante cylindrique qui est apte à tourner sur elle-même autour d'un arbre central (21) aligné avec l'axe du cylindre, l'arbre centrai (21) comprenant deux extrémités opposées fixes (21a, 21b), caractérisé en ce que l'arbre central est pourvu à chacune de ses deux extrémités fixes (21a, 21b) d'une extrémité de support d'arbre mobile (40a, 40b) qui est apte à coulisser par rapport à l'extrémité fixe correspondante pour adopter, soit une position déployée faisant saillie au-delà de ladite extrémité fixe, soit une position rétractée par rapport à la position déployée.
2. 2- Tambour filtrant selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque extrémité de support d'arbre mobile (40a, 40b) est montée coulissante à l'intérieur de l'extrémité d'arbre fixe correspondante (21a, 21b).
3. 3- Tambour filtrant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de blocage de la position de chaque extrémité de support d'arbre mobile (40a, 40b) par rapport à l'extrémité d'arbre fixe correspondante (21a, 21b). »
4. 4- Tambour filtrant selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque mécanisme de blocage en position comprend au moins un organe de blocage (48) qui est apte, lorsqu'il est sollicité, à coopérer mécaniquement avec l'extrémité de support d'arbre mobile correspondante (40a, 40b) afin de la bloquer en position.
5. 5- Tambour filtrant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (42) montable/démontable de déploiement et de rétractation de chaque extrémité d'arbre mobile (40a, 40b) qui est monté en cas de besoin sur chaque extrémité d'arbre mobile et sur l'extrémité d'arbre fixe correspondante (21a, 21b).