Brevet FR2249700A1 — publié le 19750530

La présente invention concerne une installation destinée à la filtration dtun quelconque liquide, par exemple de l'eau. Dans les installations connues de distribution dtun quelcon- que liquide comportant une crépine de filtration - constituée d'un réservoir et dtun élément filtrant - il est nécessaire de procéder de temps à autre à un nettoyage de ltélément filtrant qui se colmate plus ou moins rapidement selon le degré de salissure du liquide brut. Pour effectuer une telle opération, il est connu de débarras- ser le filtre de ces salissures par un lavage à contre-courant. Pour ce faire on inverse le sens normal de circulation du liquide alimentant le réseau. Un inconvénient de telles dispositions est que, tant que dure l'opération de lavage du filtre, la distribution du liquide est interrompue, et on comprend que des perturbations plus ou moins fréquentes sont ainsi amenées dans la distribution du liquide traité selon la fréquence de nettoyage du filtre qui est elle-meme imposée par le degré de salissure de l'élément filtrant. Afin d'éviter de telles servitudes, on a déjà proposé, lorsque l'alimentation d'un réseau en eau traitée ne peut pour de quelconques motifs être interrompue, de monter sur le dit réseau au moins deux crépines en parallèle, de telle manière que les élé- ments filtrants de celles-ci se trouvent débarrassés de leurs impuretés alternativement. Une telle disposition assure en principe la continuité du debit de distribution de l'eau traitée. Toutefois, dans un tel cas il est à noter que si le débit d' eau qui est nécessaire à un lavage efficace des crépines est du mame crdre que celu: de l'eau traitée la distribution de cette dernière se trouve considérablement réduite, voire meme totalement interrompue, pendant la durée du lavage qui est souvent fréquent pendant les périodes de fortes salissures du liquide à traiter. En outre dans certaines installations il se peut que l'on ne dispose pas de moyens pour effectuer le lavage des éléments filtrants par inversion du sens de circulation, c t est-d-dire à contrecourant. Dans de tels cas, le lavage de l'élément filtrant de la cré- pine peut entre effectué en provoquant simplement la vidange du liquide contenu dans la crépine qui s'effectue par gravité. Or le manque de pression dans le réservoir limite le débit et, par voie de conséquence, le lavage de la crépine n'est pas effectué de manière satisfaisante du fait qu'une certaine quantité d' impuretés ou salissures restent accrochées à l'élément filtrant. On comprend donc que dans 1 t état actuel de la technique, le ou les éléments filtrants, ne peuvent être débarrassés de leursX salissures de façon sûre et efficace, ce qui incontestablement constitue une gêne dans le fonctionnement de l'installation. La présente invention a pour but de supprimer les inconvénients succinctement énoncés ci-dessus, et propose à cet effet un procédé et une installation-qui, outre une réalisation extrêmement simple, donc économique, est de mise en oeuvre rapide et pratique, permettant ainsi de mieux résoudre que par le passé les problèmes de lavage du dispositif de filtration. Le procédé suivant l'invention, dans une installation où circule un liquide sous pression comportant une crépine formée d'un réservoir et d'un élément filtrant adapté à filtrer le dit liquide, et dans laquelle l'élément filtrant est débarrassé de ses impuretés par circulation du liquide à contre-courant, se caractérise en ce que l'on forme dans le réservoir, et ce, au-dessus du plan de liquide, une poche d'un fluide gazeux placé sous une pression déterminée en sorte que, lors d'une inversion de sens de circulation de liquide, le fluide gazeux exerce une action de poussée sur la surface du liquide contenu dans le réservoir, ce grâce à quoi le liquide se trouve repoussé violemment, avec un débit important à travers ltélément filtrant, suivant une particularité de l'inven- tion, le réservoir de la crépine est étanche, et le volume de fluide gazeux est toujours le même et est remis en pression simultané ment à une circulation normale du liquide dans l'installation après chaque opération de lavage. En vue de la mise en oeuvre du procédé ci-dessus l'invention prévoit également une installation pour la distribution d'un liquide filtré comportant au moins une crépine constituée dtun réservoir doté d'au moins un élément filtrant, qui se caractérise par la disposition en amont et en aval de la dite crépine de moyens de coupure placés de sorte à empêcher la communication de la poche de fluide gazeux avec le reste de l'installation. Suivant un premier aspect de l'invention le réservoir de la crépine comporte, du côté aval de l'élément filtrant, un tube plongeur adapté à créer à l'intérieur du réservoir et au-dessus du plan de liquide, un volume de fluide gazeux sous pression et ce, en com binaison avec un moyen de coupure tel que vanne placée en amont du dit élément filtrant. Suivant un second aspect de l'inventionv le réservoir comporte un orifice de sortie du côté aval c'est-à-dire vers la distribu- tion qui est placé au moins au même niveau que le moyen de coupure amont. Suivant encore un autre aspect de l'invention l'installation comporte au moins deux crépines montées en parallèle sur un circuit, en combinaison avec des moyens de remplissage lents adaptes à délivrer du liquide dans une crepine qui ntest pas en service. Avec de telles installations on réalise la condition essentielle d'un lavage efficace du ou des éléments filtrants qui est la violence avec laquelle le liquide passe à contre-courant à travers l'élément filtrant, En effet, la vitesse de circulation du liquide, et par suite, le fort débit permettent de débarrasser l'élé- ment filtrant des particules et débris colmatant sa surface, lesquels sont ensuite évacués vers l'extérieur de l'appareil à travers la vanne amont précitée préalablement placée en position d'évacuation. Outre sa simplicité de réalisation, et sa facilité de mise en place dans un réseau de distribution, une telle crépine conduit donc à des installations donnant des résultats surprenants comparativement aux installations analogues actuelles. I1 est à remarquer que dans le cas dtinstallation comportant deux crépines en parallèle la distribution du liquide peut ne pas entre coupée et être pratiquement normale du fait que la quantité d'eau traitée prélevée à la distrLbution en vue du lavage de la crépine hors service est négligeable et n'influe donc pas sur la quantité de liquide distribué. D'autres caractéristìques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre at exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : les figures 1 et 2 montrent schématiquement en élévation une installation comportant une crépine suivant l'invention, respectivement pendant un débit d'alimentation normal, puis en cours de lavage de l'élément filtrant ~ la figure 3 illustre en perspective - également de manière schématique - une installation comportant deux crépines montées en parallèle sur un circuit de distribution ;; les figures 4 à 6 illustrent de manière schématique quelques variantes de réalisation d'installation suivant l'invention. Dans la forme d'exécution choisie et representee aux figures 1 et 2 l'installation comprend un conduit 10 raccordé à une source de liquide non représentée ~ ce conduit est connecté en 11 à une voie d'un moyen de coupure tel que par exemple une vanne V du type à trois voies. En 12 on voit une sortie de la vanne destinée à évacuer du liquide refoulé de la crépine, tandis que la référence 13 montre une autre voie à laquelle est raccordée une tubulure 14 liée à la crépine indiquée globalement en 16, par llintermédiaire de brides de raccordement usuelles 17A. Une telle crépine, par exemple de forme générale cylindrique de revolution, présente un axe-X-X qui s'étend sur la verticale, et elle est constituée par un réservoir en deux parties 17 et 18 respectivement supérieure et inférieure. La tubulure 14 est connectée-à la partie inférieure 18 du re- servoir et un élément de filtration 20 est interposé entre cette partie inférieure et la partie supérieure 17, une telle disposi tison permettant le démontage facile de l'élément filtrant. Dans l'exemple représenté, la partie supérieure du réservoir permet le passage d'un tube plongeur 21 qui traverse le fond de la partie supérieure ~ son extrémité libre inférieure 22 est située au-dessous d'une ligne N qui est elle-même située sensiblement à la même hauteur que la vanne à trois voies V. On remarquera que le tube plongeur 21 présente une partie terminale 21A de forme générale tronconique avec grande base vers le bas au voisinage de l'élément filtrant 20 tandis que, au-delà du fond de la partie supérieure la tubulure 21 est prolongée vers un organe de distribution (non représenté ici) à travers unevanne à deux voies habituellement V'. Le fonctionnement d'une telle installation peut s'analyser de la manière suivante : en fonctionnement normal, la distribution d'un liquide en D provenant d'une amenée A, est autorisée par la libre circulation de ce liquide suivant le trajet fléché à la figure 1, ctest-à-dire à travers la vanne V, la crépine 16, où il est traité à travers l'élément filtrant 20, pour ressortir au-delà de la vanne V' vers le circuit de distribution D. Etant donné que le réservoir de la crépine 16 est étanche et qu'il est à l'air libre avant la mise en fonctionnement du réseau, une poche 30 est créée entre le plan d'eau 31 et le fond de la partie supérieure du réservoir. Cette poche 30 renferme donc un volume de fluide gazeux qui est mis sous pression lors de la mise en fonctionnement du circuit, du fait que le volume initial de fluide gazeux contenu dans le réservoir est nettement supérieur lorsque le niveau 31 se trouve sensiblement au niveau indiqué par la ligne N. I1 convient de remarquer ici que la pression du fluide contenu dans la poche 30 est variable en fonction du niveau 31 du li quine. Ainsi, en fonctionnement normal de distribution, le fluide gazeux contenu dans la poche 30 se trouve comprimé. Lorsque, par suite d'indications données par des appareils de contrôle non visibles ici, ltélément filtrant 20 n'assume plus ses fonctions de filtration normales, on procède au nettoyage de ce dernier qui s'établit de la manière suivante. On ferme d'abord au moyen du volant 35 la vanne V' puis on ouvre - le plus rapidement possible - par l'intermédiaire de dispositifs appropriés la vanne V par l'intermédiaire du volant 36. A ce moment la vanne V coupe l'alimentation de liquide venant de A, tandis qu'elle met en communication les voies 13 et 12. On constate immédiatement que le fluide gazeux régnant dans la poche 30 étant placé sous pression le liquide contenu dans le réservoir se trouve repoussé violemment, et avec un débit important, à travers ltélément filtrant 20 vers la voie 12. En fin de lavage le niveau de liquide slétablit comme indiqué en N1 à la figure 2, ctest-à-dire légèrement au-dessus de ltextré- mité libre du tube plongeur 21, ce niveau N étant lui-même déterminé par la position de la vanne V par rapport à la crépine. Pour obtenir à nouveau une distribution normale dans le réseau la vanne V est manoeuvrée afin de mettre en-communication les conduits 10 et 14 ce grâce à quoi le niveau de liquide dans le réservoir remonte jusqu'en comprimant le fluide gazeux contenu dans le compartiment 30, puis on ouvre la vanne V' permettant la distribu- tion du liquide en D. La présence d'un tube plongeur n'est toutefois pas indispen sable, et on comprend que le niveau N pourrait entre défini par la position de la vanne trois voies V, mais il permet une reformation automatique de la poche de fluide gazeux, lors de la remise~en fonctionnement dans le cas où la vanne 35 n'aurait pas été fermée avant la manoeuvre de la vanne V. On se référera maintenant à la figure 3 sur laquelle on voit que l'installation comprend une amenée de liquide indiquée en A et un départ vers un circuit- de distribution D entre lesquels sont disposées en parallèle deux crépines 16A et 16B analogues dans leur construction à celle précédemment décrite. Dans une telle réalisation, l'amenée de liquide est dirigée, par l'intermédiaire d'un raccord à trois voies 40 soit dans un circuit 41, soit dans un circuit 42, chacun de ceux-ci comportant sur son parcours une crépine 16A-16B. Chacun des circuits précités comprend au-delà du raccord trois voies 40, un robinet 45, 45A, puis une vanne trois voies V1, V2. Au-delà des crépines 16A-16B précitées chaque circuit comporte un robinet 48~48A destiné à délivrer du liquide vers la distribution D à travers un répartiteur 49. I1 est à noter que d'une part, le raccord 40, les robinets 45, 45A, et d'autre part, le répartiteur 49 et les robinets 48, 48A pourraient être remplacés par des robinets appropriés du type à trois voies. A ce répartiteur 49 peut entre connecté un by~pass indiqué en traits discontinus dans son ensemble en 50. I1 convient de remarquer ici que le by-pass n'est pas indispensable au bon fonctionnement de l'installation. Toutefois cette solution est préférable pour une meilleure régularité de débit de l'installation. Dans un tel cas le by-pass est destiné à délivrer du liquide ~ par 1'intermédiaire d'un raccord équerre 51 - dans l'une ou 1' autre des crépines 16A-16B et ce, de préférence à travers des robinets d'arrêt 52-52A A la place du raccord 51 et des robinets 52, 52A pourrait être substitué un robinet approprié du type à trois voies. Le fonctionnement d'une telle installation peut s'analyser de la manière suivante, En supposant le circuit 41 en fonctionnement normal de dis tribution de liquide c'est la crépine 16A qui assure la filtration du liquide; le robinet 45 et les vannes V1, 48, ainsi que le ré- partiteur 49 sont placés pour permettre la circulation du liquide dans le circuit, le robinet 52 est quant à lui en position d'interruption de passage. Dans l'autre circuit 42 le robinet 45A et la vanne 48A sont fermés tandis que le robinet 52A est ouvert. On voit donc immédiatement que le répartiteur alimente le by-pass, lequel à son tour délivre un débit déterminé de liquide dans le réservoir de la crépine 16B. Lorsque ltélément filtrant de la crépine 16A ne remplit plus son rôle et doit donc êtreA nettoyé, on ferme le circuit 41 et on ouvre le circuit 42 en plaçant convenablement les vannes et robinets précités. Aucune interruption dans la distribution n'est ainsi provo- quée . Simultanément, on place le plus rapidement possible la vanne V1 en position telle qu'elle interrompt l'alimentation tandis que la voie 12 est en communication avec le réservoir, ce qüi en permet la vidange rapide du fait du fluide sous pression contenu dans le compartiment 30. Une fois que le liquide a été expulsé du réservoir 16A on manoeuvre la vanne V1 et on ouvre le robinet 52 lequel étant alimenté par le by-pass 50 emplit doucement la crépine 16A. I1 en va ainsi alternativement dans le fonctionnement de 1' installation. I1 est å noter que les robinets 52-52A pourraient être supprimés sans inconvénient le by-pass délivrant alors dü liquide unique- ment dans la crépine qui ntest pas en service par suite des différences de pression existantes Notamment dans le cas de la filtration d'eau il est nécessai- re de prévoir une entrée d'air (et parallèlement la vidange d'eau) pour tenir compte de la dissolution de l'air dans l'eau ou des fuites éventuelles qui auront pour effet de relever, dans le temps, le niveau de l'eau dans la crépine. On se référera maintenant aux figures 4 à 6 montrant, à titre d'exemple trois-variantes de réalisation possible. Dans les exemples précédents, la sortie du liquide filtré se fait à la partie supérieure de la crépine, disposition rependant å des conditions particulières d'installation , en effet le tube plongeur permet dans tous les cas la reformation de la poche du fluide gazeux au-dessus du plan de liquide après chaque lavage. L'installation fonctionne donc avec une telle disposition sans qu'il y ait à intervenir de quelque façon que ce soit en ce qui concerne la poche de fluide gazeux Mais on conçoit que la position de la bride d'amenée et la position de la bride de sortie peuvent être placées en un autre endroit sur le réservoir. C'est ainsi qu'il est souvent intéressant de placer sur une même ligne horizontale les brides d'amenée et de sortie. Les figures 4 à 6 illustrent une telle disposition, où lton voit que le tube plongeur est supprimé. A la figure 4 la crépine 16C présente une structure sensiblement analogue aux cas précédents. Toutefois, les tubulures d'amenée lOA et de sortie 21A sont placées sur une mame ligne Y-Y, tandis que la voie d'évacuation 12A est située à un niveau N2 supérieur. I1 est à noter que la voie de sortie 21A communique avec le volume de liquide à l'amont de l'élément filtrant 20A qui s'étend transversalement au réservoir en deux parties, 17A-18A. Lorsque l'élément filtrant ne rem; plit plus son ralle on procède à son nettoyage en fermant la vanne V' et en planant rapidement la vanne V en position d'évacuation. A ce moment la poche de fluide sous pression 30A exerce une forte pression sur le plan de liquide qui se trouve ainsi refoulé vers 12A en passant avec un grand débit à travers l'élément filtrant 20A. La figure 5 montre une disposition sensiblement similaire, à la différence près que ltélément filtrant 60 est en forme de cloche. Dans l'exemple illustré7 il est fixé, de toute manière convenable (non représentée) pour qu'il soit facilement démontable, à la partie inférieure 18A du réservoir à laquelle la tubulure 14 est connectée, tandis que la tubulure de distribution 21A est connectée latéralement au réservoir. Le fonctionnement d'une telle installation est analogue au cas précédent. A la figure 6 les tubulures d'amenée et de départ 10A et 21A partent du réservoir latéralement sur une meme ligne Y-Y, tandis que l'élément filtrant 63, en cloche comme précédemment, est fixé de toute manière convenable à une paroi intérieure du réservoir. Le fonctionnement est analogue aux deux exemples précédents. Bien entendu 1 r invention ntest pas limitée aux formes d'exécution choisies et représentées, lesquelles sont au contraire sus~ ceptibles de variantes sans pour autant sortir de la présente invention, c'est ainsi qu'au fond de la partie supérieure du réservoir de la crépine, pourrait être rapportée (comme indiqué en traits interrompus aux figures 1 et 2) une prise P additionnelle sur laquelle peut entre connectée éventuellement une amenée de fluide gazeux sous pression. I1 en serait de même póur toute autre forme d'exécution de crépine à axe horizontal, axe vertical, cylindrique ou non comportant un élément filtrant de toute forme adéquate REVENDICATIONS 1) Dans une installation où circule un liquide sous pression comportant une crépine formée d'un réservoir et d'un élément filtrant adapté à filtrer le liquide, et dans laquelle le nettoyagedu dit élément est effectué par circulation du liquide à contre- courant, un procédé de nettoyage caractérisé en ce que l'on forme dans le réservoir, et ce, au-dessus du plan de liquide, une poche d'un fluide gazeux placé sous une pression déterminée en sorte que, lors d'une inversion de sens de circulation de liquide, le fluide gazeux exerce une action de poussée sur la surface du li- quide contenu dans le réservoir, ce grâce à quoi le liquide se trouve refoulé violemment, avec un débit important à travers l' élément filtrant, vers un orifice d'éjection. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de fluide sous pression se reforme dans le réservoir intégralement après chaque opération de lavage de ltélément filtrant, lors de la remise en marche normale de l'installation. 3) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il com~ prend une crépine constitué d'un réservoir étanche à l'intérieur duquel est disposé au moins un élément filtrant, et des moyens de coupure manoeuvrables placés sur le circuit en amont et en aval de la crépine, les dits moyens de coupure étant~par exemple du type vannes à trois voies. 4) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de coupure précités sont placés et adaptés à inter- dire la mise en communication de la poche de fluide gazeux avec le reste de l'installation. 5) Dispositif suivant Alune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir, qui est susceptible de présenter une forme quelconque, mais préférentiellement cy lindrique de révolution, comporte un orifice de sortie vers la distribution qui est placé au moins au même niveau que la vanne amont, et en tous cas à un niveau supérieur par rapport à celleci. 6) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes 3 ou 4, caractérisé en ce que, suivant une forme particulière de réalisation, le réservoir présente un orifice inférieur amont et un orifice supérieur aval vers la distribution, ainsi qu'un tube plongeur avantageusement coaxial à l'axe du dit réservoir, le dit tube plongeur ayant son extrémité libre située à un niveau sensiblement inférieur à celui de ltorifice d'évacuation de la vanne amont. 7) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que suivant une autre forme d'exécution de l'invention les vannes amont et aval sont à un même niveau, tandis que la- voie d'évacuation de la vanne amont est située au-dessus des dites vannes. 8) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément filtrant barre transversalement le réservoir. 9) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lEélément filtrant se présente sous forme de cloche dont la partie ouverte est fixée à la base du réservoir tandis que l'autre extrémité est à un niveau qui correspond sensiblement à la voie d' évacuation de la vanne amont. 10) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ltélément filtrant est comme précédemment en forme de cloche et a sa partie ouverte fixée à une paroi latérale du réservoir dans laquelle débouche un conduit relié à la vanne amont. 11) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caracterisé en ce que le réservoir de la crépine est muni, en partie supérieure, c'est-à-dire du cté de la poche de fluide gazeux d'un orifice additionnel d'admission de fluide ga zeux qui est normalement obturé. 12) Installation pour la filtration d'un quelconque liquide notamment eau, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux crépines montées en parallèle sur un circuit, en combinaison avec des moyens de remplissage lents adaptés à délivrer alternativement du liquide dans l'une ou l'autre des dites crépines. 13) Installation suivant la revendication 12, caractérisée en ce qu'une vanne à trois voies, disposée sur le circuit d'amenée de liquide est adaptée à diriger le liquide à traiter dans l'un ou l'autre des deux circuits aboutissant à la distribution, et ce, à travers les dites crépines, des vannes de coupure étant prévues sur les dits circuits, tandis que préférentiellement un by-pass, connecté sur le réseau de distribution à un distributeur, est agencé pour délivrer du liquide suivant un débit lent déterminé dans l'une ou l'autre des dites crépines.