Brevet FR2244556A1 — publié le 19750418

La présente invention a trait à une buse en matière-pla-stique pour filtre > -consti*uée par un chapeau en òrme de~cloche découpé d'une multiplicité d'ouvertutrs étroites ou fentes et par un tube central qui relie le chapeau au fond intermédiare du filtre en traversant une ouverture de ce fond, ce tube étant engagé dans ltorifice central du chapeau jusqu'à buter contre ce dernier par une~tete élargie en forme de bride, tandis qu'un écrou vissé sur le tube, ou un manchon fileté. noyé dans le fond intermédiaire du filtre pour recevoir ledit tube,.permet à celui-ci d'agir sur le chapeau pour l'appliquer contre le fond, la~toete élargie du tube venant porter contre une surface sphérique du chapeau. Dans les installations d'épuration dteau l'-on utilise fréquemment ce quton appelle des buses qui coopèrent avec une masse de gravier ou autre matière filtrante semblable pour assurer la filtration, notamment des impuretés mécaniques, à partir de i'eau à épurer qui traverse les buses. Celles-ci, le plus souvent réalisées en forme de cloche, peuvent être soit entourées par la matière filtrante de manière à la supporter,-soit être plus ou moins remplies de cette matière,.ctest-à-dire l'entourer en jouant en quelque sorte le rle-de récipients la renfermant.Pour permettre la libre entrée de l'eau à épurer, l'an prévoit en général un certain nombre de fentes sur la hauteur des faces latérales coniques ou tout le moins convergentes- des buses ainsi établies en forme de cloche, ces fentes. s'étendant dans le sens vertical, à écartement régulier les unes des autres et comportant une largeur calibrée en fonction de la granulation de la matière filtrante.Les buses de filtre, établies d'une seule- pièce en matière plastique suivant les techniques modernes, comportent dans la face supérieure de leur chapeau une ouverture axiale de dimension relativement importante à travers laquelle on peut -engager un tube central s'étendant bien au-dessous du fond du filtre, et dont :12extrémite supérieure porte une tête de butée élargie en forme de bride par laquelle il repose à l'état monté sur le chapeau de la-buse con sidérée. Le tube central est quant à lui pourvu de passages pour ltécou- lement de lteau,-ces passages comportant une section quelque peu plus forte que celle totale des fentes du chapeau de la buse. Ce tube ainsi suspendu au chapeau de la buse et avantageusement -orien- té axialement par rapport celui-ci qu7zl traverse, ne sert pas seulement au passage de l'eau épurée, mais doit .encore assurer en même temps la fixation de la buse.A cet effet on lui fait comporter sur une certaine hauteur un filetage extérieur qui se visse ou bien dans un écrou, ou bien. dans un manchon noyé dans le béton du fond intermédiaire du filtre, de sorte que sa tête élargie pour former bride puisse coopérer avec le chapeau de la buse en vue dtexercer sur lui une pression qui maintienne 'ltensemble- de la buse dans le .sens longitudinal Dans une-de ces buses antérieures en matière plastique, il est encore connu dSétablir sous forme sphérique la surface de siège de'la-ttte.'élargie en forme-de bride du tube central, siège qui est destiné à. venir porter contre une contre-surface conique de ltouverture du chapeau. GrEce-à cet*-e disposition l'on compense les' déformations ou désaxages qui résultent du montage ou des to lèrances de fabrication du chapeau et du tube central.Voir à ce sujet le brevet allemand 1-222'8gZ.- La pratique a toutefois montré que le vissage du tube central dans un manchon noyé à demeure dans le'béton du fond intermédiaire du filtre, ou respectivement vissé dans un écrou correspondant, jusqu'd ce que la-buse se trouve suffisamment maintenue en position, détermine: l'apparition de forces appliquées par la t^1ete du tube central -sur le chapeau, -et -que ces-'forces aboutissent en partie à des-tensions ou charges exc-es:sives imposées aux pièces intéressées.Les forces en question sont d'autant plus dangereuses qu'elles ne se trouvent pas régulièrement réparties sur la totalité de la surface de portée de la tête et du chapeau, mais qu'au contraire et comme le démontre ltexpérience, du fait dtun contact ponctuel elles se concentrent à certains emplacements déterminés, ce qui, en raison des irrégularités du fond intermédiaire du filtre, des tolérances. de'fabrication et analo-gues, ne peut en fin de compte être évité en dépit du soin apporté à l'installation des buses. Les tensions lo-cales- et parfois ext-remement élevées qui apparaissent -ainsi dans le chapeau et de façon correspondante également dans la-'tete du tube central, peuvent aller jusqu'à provoquer un endommagement matériel de la buse. Ce risque se trouve encore accru par le- fait qulen raison des différents débits dteau qui traversent la buse, le chapeau subit des efforts fléchissants variables.qui stinversent en outre lors de son nettoyage, ctest-à- dire lorsquton renverse'le sens dfécoulement de l'eau en lui ajoutant préférablement un courant d'air. Cela aboutit à des caractéristiques de charges absolument différentes les unes des autres. Les irrégularités du fond intermédiaire du filtre et par conséquent une certaine obliquité du tube central par rapport au cha- peau de la buse, ont en outre une influence défavorable sur les efforts de flexion. I1 convient de remarquer à cet égard que les matières plastiquesou autres matériaux utilisés en général pour les buses intéressées ne se distinguent pas par d'excellentes c-a- ractéristiques mécaniques dans le temps, de sorte que de ce fait le risque de rupture du chapeau ntest pas négligeable.La simple réalisation sous forme sphérique de la surface de siège de la tête du tube central ne peut constituer un moyen satisfaisant en ce qui concerne le danger de localisation des efforts, étant donné que la portée de contact entre une surface incurvée de façon sphé'- rique et une contre-surface plane se caractérise là encore par une charge ponctuelle, ou plus exactement par une ligne de contact unidimensionnelle, qui ne constitue nullement une surface de portée proprement dite. Le danger de rupture des buses de filtre du genre sus-décrit doit' être réduit dans toute la mesure du possible pour des raisons économiques. En effet avant de changer les chapeaux de buses -endommagés qui peuvent servir pour ltalimentation en eau d'une usine, d'une commune ou analogue, ctèst-à-dire qui constituent quelque chose drextremement important, l'on doit enlever tout dtabord la totalité de la couche de matière filtrante.Or il stagit en pareil cas de masses dont ltordre de grandeur stélève à 10'0.000 tonnes ou davantage. La présente invention vise donc à éviter autant que possible de fanon complète ce danger de rupture des buses de filtre du genre précité, ou à tout le moins à le réduire dans une très large mesure, en donnant à ces buses une durée utile optimale, indépendamment- des efforts de compression ou de flexion qui apparaissent en service et indépendamment aussi du fait que chque buse~tra- vaille dans un sens quand elle est traversée par lt-èau à épurer ou au contraire dans le sens opposé lors du nettoyage. Conformément à l'invention,'dans une buse du genre en question la surface du rebord de la tête du tube qui est destinée former siège et qui est prévue à courbure sphérique, vient porter sur une contre-surface du chapeau qui s'tend à partir de lt-ouverture centrale du chapeau avec latmeme courbure sphérique et la même incli-- naison que la surface du siège de la tête du tube. Grâce à cette solution il est pour la première fois possible dtéliminer les charges ponctuelles entre la surface de siège ou portée de la tête élargie en forme de bride du tube central et la contre-surface du chapeau de la buse, en répartissant ces charges sur des zones superficielles suffisamment importantes.Les déformations élastiques du chapeau qui apparaissent dans le sens de ltecoulement, ctest-à-dire vers le bas au cours de la filtration, puis en sens inverse lors du lavage en contre-courant de ltinstal- lation, ne déterminent aucun couple supplémentaire dangereux, étant donné qu'en raison de leur conformation sphérique commune, les surfaces appliquées l'une contre l'autre, savoir le siège de la tête du tube central et la contre-surfaee du chapeau, garantissent toujours une zone superficielle suffisante de contact mutuel. Ce comportement avantageux de la buse suivant Invention ne se trouve nullement modifié en ce qui concerne les parois intermédiaires des filtres connus qui travaillent sous un débit dalimentation élevé et avec des pressions de nettoyage à contre-courant très importantes, car on opère là encore en pratique avec des filtres fortement colmatés et que par conséquent les déformations élastiques précitées sont particulièrement importantes, ce qui peut aboutir à des tensions considérables entre les pièces. Les pressions de portée restent minimales avec la solution suivant l'invention et les couples de flexion qui sollicitent les pièces de la buse se maintiennent entre des limites telles que le risque de rupture se trouve exclu. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple permettra de mieux comprendre ltinvention les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une coupe dtùne buse destinée à un filtre à gravier ou à plusieurs couches. successives, du genre comportant un tube central traversant profondément engagé dans le fond du filtre Fig. 2 représente une buse destinée à un filtre échangeur dtions et qui constitue à cet égard une variante de la forme d'exécution de fig. 1. Fig. 3 est une demi-coupe de détail à grande échelle de la partie haute de la buse de filtre suivant l'invention. Comme le montre la forme dtèxécution de fig. 1, la buse est constituée par un chapeau 1 fait en matière plastique et par un-tube 2 engagé dans ltouverture centrale 3 de ce chapeau. Le tube 2 est dimensionné en diamètre de manière qu'on puisse librement ltenfoncer travers l'ouverture 3 du chapeau 1 jusqu'a ce que sa tête 4 vienne porter par son bord supérieur. élargi pour constituer un rebord d'appui 5 en forme de bride, contre le chapeau 1 ou plus précisément contre une surface prévue de fanon particulière autour de ltouver- ture 3.Le tube central 2 est vissé par le moyen d'un filetage extéieur non représenté, dans un manchon 9 ancré à-demeure dans une paroi en béton 8 formant fond intermédiaire du filtre. I1 traverse ce fond et comporte à diverses hauteurs des' ouvertures de passage d'air 14'à section ronde et/ou allongée qui, lors du processus de nettoyage à contre-courant,. ctest-à-dire pendant le'décolmatage des buses, servent au passage de l'air supplémentaire. Le chapeau l'comporte des entretoises~ 1Z qui ménagent entre elles des fentes longitudinales calibrées. Au-dessus du bétonnage 8, ce chapeau repose par ltintermédiaire desdites entretoises sur une surface dtétanché'ité appropriée 11, de sorte que lorsqu'on a vissé le tube 2 dans le manchon 9, il puisse être bloqué par ce tube substantiellement de fanon co-axiale par rapport à ce dernier. A cet égard le tube 2 exerce un effet de pression par le rebord 5 et par conséquent le siège 6, contre la surface en vi-s-d-vis ou contre-surface'7 du chapeau 1, partout ou il existe un contact intime entre les deux surfaces 6 et 7. Pour que ce contact se répartisse'de fanon aussi régulière que possible sur tout lt-anneau circulaire défini par la surfaces 6 et @, notamment lorsque le tube central 2 n'est pas exatement coaxial, mais au contraire plus ou moins décalé par rapport au chapeau 1, l'on a prévu de réaliser sous forme sphérique la surface de siège 6 et la contre-surface 7, comme le montre bien fig..s. Dans une forme d'exécution préférée le rayon de courbure du profil sphérique convexe de la surface ou siège 6 de la tête 4 correspond à celui de la contre-surface concave 7 du chapeau 1. I1 en résulte que les décalages ou obliquités imposés par les tolérances de fabrication et de montage entre le tube central 2 et le chapeau 1 ntaffectent pas la portée superficielle- entre celui-ci et la tête 4,. Il y a lieu de souligner à cet égard que lt-on peut également obtenir des résultats satisfaisanta lorsque les zones sphériques de portée'du siège 6 et de la contre-surface.7-ne compor.ten't pas le même rayon, mais prsentent au contraire'des courbures quelque peu différentes.On peut également penser qu'au contraire de la forme 'd'exécution representée au dessin annexé, le-'siège 6 soit éta- bli sous forme sphérique concave et la contre-surface 7'sous for me sphérique convexe,-étant entendu qu'on a toujours soin que, lors du désaxage par rapport à ltorientation co-axiale exacte entre le tube central 2 et le chapeau 1, les surfaces de portée adaptées l'une à l'autre présentent les mêmes caractéristiques qualitatives et quantitatives en ce qui concerne la pression d'application et les couples de flexion, indépendamment de l'importance du désaxage, du moins entre certaines limites. Dans la forme d'exécution suivant fig. 2, la buse est maintenue en position par un écrou extérieur 10, un filetage corespondant étant là encore prévu sur le tube central 2. Dans ce cas également le chapeau 1 de la buse viens reposer sur un joint dtétanché'ité 11. Pour assurer à ce chapeau une rigidité suffisante dans cette forme dtexécution de fig. 2 on lui a fait comporter sur son bord inférieur, extérieurement par rapport aux entretoises 1Y, une nervure annulaire de renforcement 16' qui ltentoure, une autre nervure 15 à section rectangulaire semblable, -étant prévue entre la nervure 16' précitée et la partie supérieure du chapeau 1, -environ à mi-håuteur. Au-dessus du fond intermédiaire du filtre et dans la zone intéressée par le chapeau 1, le tube cen-tral 2 des bornes d'exécution de fig. 1-et 2 comporte des ouvertures de passage 13 dont la section totale est prévue un peu plus grande que celle des fentes longitudinales ménagées. entre les entretoises 12 dans le chapeau 1. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée quta. titre d#exemple et qutelle ne limite nullement le domaine de ltinvention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. 'R- E v E N 3':I C A T I O N S 1. Buse de filtre en matière plastique, du genre constitué par un chapeau en forme de cloche découpé d'une multiplicité dtouvertures ou fentes et par un tube central qui fixe ce chapeau au fond intermédiaire du filtre en traversant ce fond, ce tube étant engagé dans une ouverture centrale du chapeau jusqu'd. sa toute élargie en forme de bride, de façon que la buse puisse être appliquée contre le fond par le moyen dtun écrou vissé sur le tube central ou d'un manchon fileté noyé dans le fond intermédiaire du filtre, la tête du tube central portant contre le chapeau par une surface sphérique, caractérisée en ce que la surface de siège (6), réalisée SOU5 forme sphérique, du rebord (5) de la toute (4) élargie en forme de bride du tube central (2), vient porter sur une contre-surface (7) du chapeau (1) de la buse, cette contre- surface stetendant à partir de ltouverture centrale (3) du chabeau (1) avec la même courbure sphérique et même inclinaison. 2. Buse suivant la revendication 1,-caractérisée en ce que le rayon de courbure du siège (6) de la tête (47 et celui- de la contre- surface (7) du chapeau (1) sont différents.