Brevet FR2273122A1 — publié le 19751226

La présente invention vise des perfectionnements apportés aux dispositifs filtrants utilisés dans les puits tubulaires de captage des eaux, pour retenir les éléments granulaires du sol tout en laissant à l'eau un passage maxi mal.. La plupart des dispositifs proposés actuellement sur le marché sont coûteux et surtout n'offrent, de par leur construction, qu'un faible coefficient de vide. On sait que ce dernier terme désigne le rapport de Ia surface ouverte dans le dispositif, sous forme de perforations, à la surface périphérique d'ensemble du dispositif. rl importe que ce coefficient de vide soit le plus grand possible, d'une part pour assurer au captage un bon débit pour un minimum de perte de charge, d'autre part pour diminuer, autant que faire se peut, la vitesse de passage de l'eau, de façon à ne pas modifier la structure du terraijutour du puits et éviter des entrainements de particules. De plus, ces filtres ou crépines, lorsqu'ils sont en métal, résistent mal à la corrosion, à moins de faire appel aux métaux inoxydables qui les rendent encore plus couteux. Or, les risques de corrosion sont particulièrement sérieux lorsque la nature du terrain rend nécessaires des "acidifications" périodiques ; ces dernières permettent en effet de débarrasser les filtres de dépôts qui peuvent entre, entre autres, suivant les terrains, des oxydes de fer ou des carbonates de calcium. Par ailleurs, Ia présence de métal dans le sol est préjudiciable à la bonne tenue des tubages, du fait de la présence des courants électriques vagabonds et des couples thermoélectriques entre tubages. Les filtres connus sont, d'autre part, exposés à ce que des grains de sable ou des graviersde forme sphérordale viennent s'appliquer directement contre leurs parois, et en obturent ainsi, plus ou moins partiellement, les orifices réservés au passage de l'eau. La demanderesse a cherché à réaliser un dispositif filtrant à l'abri de ces inconvénients, et elle a, dans ce but, mis au point un dispositif filtrant pour captage des eaux caractérisé en ce qutil comprend, autour d'une cheminée centrale perforée, en un matériau quelconque suffisamment résistant, une chemise ondulée, incisée, perpendiculairement aux ondes, de fentes d'une largeur adaptée à la granulométrie du terrain, et dont la longueur, le nombre, et la densité sont choisis en rapport avec les caractéristiques hydrologiques du captage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la chemise externe ondulée est constituée de panneaux souples, applicables à une forme cylin drique, et choisis d'une dimension circonférentielle qui est un sous-multiple de la circonférence des tubes de diamètre courant qui sont le plus souvent choisis comme cheminée centrale. Enfin, on peut avantageusement compléter le dispositif selon l'invention par l'application sur sa surface, avant la mise en place, d'un garnissage fil trant -retenu par une toile métallique ou un tamis de fibres plastiques ; la forme ondulée de l'élément filtrant le rend particulièrement apte à la constitution, contre sa surface, d'un lit filtrant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 est une vue en élévation, en demi-coupe sur la partie gauche, d'un dispositif filtrant suivant l'invention ; la partie droite est une vue en élévation après arrachement du terrain qui entoure le dispositif - la Figure 2 est une vue en élévation d'un élément filtrant suivant l'in invention - la Figure 3 est une vue latérale du meme élément; - la Figure 4 est une vue de dessus du même élément, partiellement en coupe horizontale; - la Figure 5 montre l'agrafage de deux éléments voisins - la Figure 6 montre le détail des incisions sur un élément vu en éléva- tion - la Figure 7 montre le même détail sur un élément vu en coupe - la Figure 8 montre la disposition de ces incisions sur une onde - la Figure 9 montre la disposition d'un garnissage filtrant préparé au tour des éléments et de leur cheminée centrale, avant descente de l'ensemble dans un forage. L'invention apparaît dans son ensemble, à la Figure 1, dans son appli cation à l'équipement d'un puits vertical d'axe XX ; elle a été conçue plus spé cialement au départ, mais non pas de façon limitative, pour des puits de dia mètre limité, par exemple inférieur à un mètre, creusés par forage. L'ensemble du dispositif filtrant comprend, à partir de l'axe du forage XX, une cheminée perforée 1, une chemise ondulée,désignée dans son en semble par la référence 2, et un garnissage filtrant 3. La cheminée perforée 1 est constituée, par exemple, d'un tube en un matériau offrant par lui-même une bonne résistance ; ce matériau peut être, par exemple, une matière plastique (PVC, polyéthylène haute densité, ABS > etc.), de l'amiante-ciment, du béton de résine, de l'acier inoxydable, etc. Ce tube est pourvu de perforations 4, par exemple circulaires, réparties de préférence, mais non oblìgatoirement, de façon régulière sur toute la surface. Le nombre et la dimension de ces perforations sont quelconques. Il suffit que leur aire totale soit suffisante pour ne pas freiner le débit du puits. Dans le cas où la corrosion n'est pas à redouter, on peut utiliser un tube en acier semiinoxydable, à perforations oblongues ou circulaires. Ainsi qu'on l'a vu plus haut, la chemise ondulée 2 constitue la partie centrale de l'invention. Dans l'exemple de réalisation choisi ici, elle est constituée de plusieurs ceintures superposées de plaques ondulées à ondulations verticales juxtaposées et agrafées par leurs ondes latérales. L'une de ces plaques est représentée aux Figures 2 à 5, et le détail des ouvertures est visible sur les Figures 6 et 7. Dans son ensemble, l'élément filtrant 2 est une plaque ondulée rectangulaire présentant à ses deux extrémités, transversalement aux ondes, deux rectangles plats 5 et 6. Ces parties planes permettent la pose d'un ruban de cercIage pour maintenir l'élément filtrant 2 sur la cheminée 1. Le ruban de cerclage peut être en matière plastique ou en acier inoxydable ; il est mis en place à l'aide d'une machine à cercler classique. La partie ondulée déborde, latéralement aux ondes, de part et d'autre du rectangle correspondant à l'enveloppe des parties planes 5 et 6. On prévoit d'un côté une demi-onde supplémentaire 7, et, de l'autre côté, la moitié de la dernière onde 8 est à l'extérieur des parties planes 5 et 6. Ainsi, I'agrafage se fait facilement entre la demi-onde 7 d'un premier élément et l'onde 8 de ltélément voisin, les bords latéraux des parties planes 5-5a et 6-6a de deux éléments adjacents venant au contact l'un de Autre, comme on le voit à la Figure 5. Les extrémités des ondulations sont fermées par des parois 9 > 10 perpendicuIaires aux parties planes 5 et 6 et aux ondes. Les parois 9 et 10 interdisent le passage de l'eau par les creux d'ondes, de façon à empêcher l'intro duction de gravier ou grains de sable. De préférence, les sommets et les creux des ondes sont à angles aigus en vue de favoriser le passage de l'eau, du fait que les grains de sable du massif filtrant n'atteignent pas le fond des ondes. Les ouvertures 11 pratiquées dans l'élément filtrant sont perpendiculaires aux ondes et disposées au sommet et au creux d'onde. Elles intéressent la majeure partie de tonde, ne laissant subsister qu'une très petite lame de matière dont la largeur, transversalement aux ondes, désignée par la lettre "1" sur la Figure 6, peut descendre, par exemple, à quatre millimètres au moins, selon la résistance recherchée. Ces éléments filtrants sont moulés en matière plastique dont l'inaltérabilité bien connue est appréciable dans ltapplication envisagée, spécialement en vue des acidifications possibles. Une matière thermoplastique est préférée, en raison de sa facilité de moulage, et, dans cette gamme, on choisira de préférence une matière ayant la souplesse voulue pour que l'élément puisse être appliqué sans risque de rupture autour de la cheminée centrale tubulaire 2. Les fentes peuvent être faites à la scie sur l'élément d'abord moulé plein ; elles peuvent aussi être obtenues au moulage, en disposant dans le moule des noyaux adaptés. Dans l'application décrite, les ondes ont une longueur de 210 millimètres, un développement de 20 millimètres, une hauteur de 12 millimètres et une base de 8 millimètres. Les perforations sont des fentes de 1 mm de largeur et 16 mm de longueur, espacées de 5 mm entre deux plans de fentes successifs, c'est-à-dire 10 mm entre deux plans de fentes appartenant à un même sommet ou creux d'ondes, comme il apparaît en Figure 8.Dans ces conditions, la part de vide afférant à une onde est donnée par le calcul suivant - Nombre de fentes délimitant des intervalles de 5 mm sur une onde, les fentes étant disposées aussi bien au creux 12 qu'au sommet 13-13a de l'onde 110 - 1 = 41 5 - Surface offerte par ces fentes au passage de l'eau Z 1 mm x 16 mm x 41 = 656 mm - Surface projetée de l'onde correspondante 2 8 mm x 210 mm = 168O mm - Coefficient de vide : 656 x 100 = 39 % 1680 Un tel coefficient de vide est nettement supérieur à celui des meilleures crépines commercialisées actuellement. Il permet de maintenir la vitesse de passage de l'eau à des valeurs très compatibles avec le respect de la structure des terrains environnants.Naturellement, il peut être encore amélioré, en resserrant les fentes ou en les faisant plus larges, dans la mesure, du moins où la granulométrie du terrain le permet. Une autre particularité de l'invention réside dans l'adoption, pour la largeur des éléments, d'une dimension qui est un sous-multiple de la circon férence de la plupart des tubes utilisés comme cheminées-supports 2: : ces tubes ont un diamètre extérieur généralement choisi dans la gamme suivante, avec, en regard, les circonférences correspondantes - 200 mm 628 mm - 250 mm 785 mm - 300 mm 942 mm - 400 mm 1256 mm - 500 mm 1570 mm Le choix s'est donc porté sur une largeur de 157 mm, pour la dimension "L" des éléments selon la Figure 2, c'est-à-dire largeur des parties planes 5 et 6dont les extrémités viennent en contact, après mise en place des éléments autour du support tubulaire central 2. Dans ces conditions, le nombre d'éléments correspondant aux différents diamètres indiqués ci-dessus est de 4, 5, 6, 8 > 8, 10. Enfin une amélioration des conditions de fonctionnement du dispositif filtrant peut être recherchée dans le garnissage artificiel préalable des ondes au moyen d'un sable de granulométrie adaptée. I1 est ainsi constitué un lit filtrant artificiel qui peut être maintenu, pendant la mise en place, au moyen d'une toile métallique ou d'un tamis de nylon serré sur les parties planes 5 et 6 sous les rubans de cerclage des éléments autour de la cheminée centrale 2 (Figure 9). De toute façon, même si ce garnissage n'est-pas constitué au départ, il se constitue naturellement peu à peu, grâce à l'existence des ondes : cellesci, en effet, sont favorables à ce que viennent s'arc-bouter sur elles des grains qui créent ainsi, progressivement, un lit filtrant laissant toujours l'accès de l'eau aux fentes. Les éléments fins, quant à eux, n'ont aucune chance de passer entre les ondes, grâce à l'agrafage très serré des ondes extrêmes, et ne peuvent passer non plus aux extrémités d'ondes qui sont obturées. Il y a ainsi continuité parfaite d'une ceinture d'éléments filtrants n'offrant d'autre passage à l'eau que celui laissé libre par les fentes incisées dans des éléments. REVENDICATIONS I - Dispositif filtrant pour le captage des eaux, caractérisé en ce qu'il comprend, autour d'une cheminée centrale perforée (1) en un matériau quelconque suffisamment résistant, une chemise ondulée (2) incisée, perpendicu Iairement aux ondes, de fentes (11) d'une largeur adaptée à la granulométrie du terrain, et dont la longueur, le nombre et la densité sont choisis en rapport avec les caractéristiques hydrologiques du captage. 2 - Dispositif filtrant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chemise ondulée est constituée d'éléments souples distincts disposés en ceinture autour de la cheminée centrale. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ondes sont parallèles à l'axe du puits. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension circonférentielle de chaque élément est un sous-multiple de la circonférence des tubes le plus couramment utilisés comme cheminée centrale. 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque élément souple (2) est réalisé sous la forme d'une plaque ondulée rectanguraire présentant à ses deux extrémités, transversalement aux ondes, deux parties planes (5,6) destinées à permettre la pose d'un ruban de cerclage pour maintenir l'élément (2) sur la cheminée (l). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on prévoit sur chaque élément (2), d'un côtés une demi-onde supplémentaire (7), et en ce que, de l'autre côté, la moitié de la dernière onde (8) est à l'extérieur des parties planes (5,6) de façon à réaliser l'agrafage entre Ia demi-onde (7) d'uù premier élément et l'onde (8) de l'élément voisin. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les extrémités des ondulations sont fermées par des parois (9, 10) perpendiculaires aux parties planes (5,6) et aux ondes. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les sommets et les creux des ondes sont à angles aigus. 9 - Dispositif selon I'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les ouvertures (11) pratiquées dans I'élément filtrant sont perpendicuIaires aux ondes et disposées au sommet et au creux d'onde. 10 - Dispositif suivant l'une quelconqu7(1es revendications 1 à 5, carac térisé en ce qu'avant sa descente au fond du forage, la ceinture filtrante disposée autour de la cheminée centrale est munie d'un garnissage filtrant placé entre les ondes, maintenu en place au moyen d'une toile métallique ou d'un tamis de fibres plastiques.