Brevet FR2321924A1 — publié le 19770325

L'invention concerne un dispositif de rinçage à contre-courant destiné à un filtre comportant une couche filtrante de matière en grains entassée sur un fond perforé dans une chambre de filtre au dessus de laquelle est disposée une cavité de rinçage à contre-courant et d'emmagasinage de filtrat, ouverte dans le haut, fonctionnant à niveau constant pendant la période de filtration et dont la partie inférieure est reliée par un tuyau de liaison à la chambre collectrice, le filtre comportant encore un tube d'entrée d'eau brute qui mène d'un récipient d'afflux à une partie supérieure de la chambre de filtre, un tuyau ascendant qui mène de la chambre collectrice à un tuyau de sortie, et un tuyau de rinçage à contre-courant qui mène de la chambre de filtre à une canalisation d'eaux usées et par lequel des rinçages successifs à contre-courant s'effec- tuent automatiquement sous la dépendance de l'él6vation de pression statique déterminée dans la chambre de filtre par la chute de pression dans la couche filtrante. Dans les filtres à gravité connus dans lesquels des rinçages répétés à contre-courant s'effectuent automatiquement pour le nettoyage et l'ameublissement de la couche filtrante (brevet allemand N0 1 183 050), le dispositif de rinçage à contre-courant se compose d'un tuyau de rinçage relié au toit de la chambre de filtre et muni d'un coude de renversement situé au dessus du niveau de liquide dans la cavité d'emmagasinage de filtrat et auquel se raccordent un tuyau descendant menant comme le tube de rinçage à contre-courant à la canalisation d'eaux usées et un tuyau d'aspiration, ainsi qu'un tuyau d'interruption se terminant dans une région inférieure de la cavité d'emmagasinage de filtrat.Il est vrai que les filtres à gravité de ce genre fonctionnent de façon satisfaisante, mais leur inconvénient est encore que le dispositif de rinçage à contre-courant nécessite des moyens de construction relativement importants, en particulier par le nombre et la longueur des tuyaux nécessaires, et qu'en outre la différence de pression disponible est limitée par la tension de vapeur de l'eau. Or dans certaines applications, il serait souhaitable de pouvoir choisir une dif férence de pression notablement plus grande et obtenir ainsi un temps de fonctionnement prolongé du filtre à gravité. C'est pourquoi l'invention a pour but de perfectionner un dispositif de rinçage à contre-courant pour filtre à gravité du genre défini plus haut de façon telle que malgré une construction simplifiée, les rinçages automatiques à contrecourant s'effectuent d des différences de pression largement quelconques et pouvant etre prédéterminées, en particulier plus grandes. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le tuyau de rinçage à contre-courant, constitue, par son extrEmitE qui pénètre dans une région supérieure de la chambre de filtre, un siège destiné à un obturateur qui, lorsqu' il règne dans la# chambre de filtre une pression statique prédéterminée, s'écarte du siège de manière à amorcer les rinçages à contre-courant qui se succèdent automatiquement. Des avantages particuliers de l'invention résident donc dans le fait que le dispositif de rinçage à contrecourant, formé simplement du tuyau de rinçage et du dispositif de clapet, peut, conformément à la hauteur d'arrivée de l'eau brute, etre aménagé pour une plus grande différence de pression par simple changement des éléments du dispositif de clapet. Par exemple, lorsqu'on utilise une boule de clapet remplie de gaz, il suffit pratiquement, pour augmenter la différence de pression, de remplacer la boule de clapet par une boule conçue en conséquence, présentant une force ascensionnelle différente.Ce remplacement peut même s'effectuer de façon simple sur les lieux d'utilisation du filtre à gravité si, dans des conditions de fonctionnement différentes, par exemple lorsqu'on utilise pour la couche filtrante une matière en grains différente, il apparaît avantageux d'allonger la durée entre rinçages automatiques à contre-courant. On expltquera plus précisément l'invention à titre d'exemple à propos des dessins sur lesquels les figures 1 et 2 montrent un filtre à gravité comportant différents exemples d'exécution de dispositifs de rin çage à contre-courant selon l'invention. Le filtre à gravité représenté par la figure 1 comporte de manière en elle-même connue une chambre de filtre 1 contenant une couche filtrante 2. L'arrivée d'eau brute s'effectue, par un récipient d'afflux 3 et un tube d'entrée 4, à la chambre de filtre 1, dans une région située au dessus de la couche filtrante 2. Une chambre collectrice de filtrat 5 située en dessous du fond du filtre communique par un tuyau de liaison 6 avec une chambre d'emmagasinage du filtrat 7. Dans le fonctionnement normal du filtre à gravité, le filtrat arrive au point d'utilisation par un tuyau ascendant 8 et un tuyau de sortie 9. Jusqu'ici, le fonctionnement du filtre à gravité correspond à celui des filtres à gravité connus. Selon l'in- vention, on prévoit un dispositif de rinçage à contre-courant comportant un tuyau de rinçage 11 qui constitue, à son extrémité qui pénètre dans une région supérieure de la chambre de filtre 1, une tete de clapet 13 comportant un siège 14 et une boule de clapet 15. Pour limiter la course de la boule 15 relativement au siège 14, une crépine 12 peut par exemple être prévue. Sous le dispositif de clapet, le tuyau de rinçage Il se dirige vers le bas et, hors du filtre à gravité, vers le haut jusqu'à un niveau X qui correspond à la hauteur du siège de clapet. Le dispositif de clapet 12 à 15 est représenté à plus grande échelle sur la figure la. On expliquera plus précisément ci-après le fonctionnement de ce dispositif de rinçage à contre-courant. Etant donné que le remplissage de gaz et donc la force ascensionnelle de la boule de clapet 15 sont choisis de façon telle que la boule s'applique sur le siège pendant le processus de filtrage, une étanchéité sûre du tuyau de rinçage 11 est garantie pendant le processus de filtrage. Toutefois, à mesure que la couche filtrante 2 s'encrasse, la perte de pression dans le filtre à gravité augmente. Par suite, le niveau d'eau dans le tube d'entrée 4 s 'élève, et il en est de meme de la pression statique dans la chambre I.Donc, pour une pression déterminée dans la chambre de filtre 1, la boule de clapet 15 est poussée dans la crépine 12 de sorte qu'il apparaît une aspiration puissante qui entraîne soudainement beaucoup d'eau dans le tuyau de rinçage à contre-courant Il et pousse davantage la boule 15 vers le bas. Etant donné qu'il s'écoule notablement plus d'eau par le tuyau de rinçage ll dans la canalisation d'eaux usées non représentée qu'il n'en arrive par le tube d'entrée 4, la pression dans la chambre de filtre 1 s'abaisse immédiatement en dessous de celle de la cavité d'emmagasinage. C'est pourquoi l'eau afflue de la cavité d'emmagasinage 7 par le tube de liaison 6 à la chambre collectrice 5 et arrive par la couche filtrante 2 à la chambre de filtre 1. Par suite, la matière en grains de la couche filtrante est ameublie et nettoyée. Les impuretés arrivent par le tuyau de rinçage 11 à la canalisa tion d'eaux usées. Le processus de rinçage à contre-courant prend fin automatiquement quand le niveau d'eau dans la cavité d'emmagasinage 7 atteint la hauteur X. Lors de la compensation de niveau, la boule de clapet 15 s'élève à nouveau et le clapet se ferme. Ensuite, le filtre à gravité revient automatiquement au fonctionnement normal de filtration. Dans le filtre à gravité représenté par la figure 2, les parties en elles-mêmes connues portent les mêmes références que sur la figure 1. Toutefois, dans cet exemple est prévu un tuyau de rinçage 21 disposé verticalement et qui se termine dans la canalisation d'eaux usées 27. Le dispositif de clapet se compose d'un siège 22 prévu à l'extrémité supérieure du tuyau de rinçage 21 et d'un obturateur 23 relié à un flotteur 24 par une tringle de liaison. Le flotteur 24 est disposé dans un récipient 25 à l'extrémité sup#érieure d'un tube de liaison 26 qui est relié à la chambre de filtre 1. On expliquera plus précisément ci-après le fonctionnement de ce dispositif de rinçage à contre-courant. Le dispositif de clapet, avec le flotteur 24, est de dimensions telles que dans le fonctionnement normal du filtre, l'obturateur 23 s'applique de façon étanche sur le siège 22. La pression hydraulique appliquée à l'obturateur maintient le clapet fermé. Quand l'encrassement -de la couche filtrante augmente, la chute de pression dans la couche 2 augmente de sorte que le niveau d'eau dans le tube d'entrée 4 et donc dans le tube de liaison 26 s'élève jusqu'à ce qu'il atteigne le flotteur 24. Alors, le flotteur 24 et ltobturateur 23 sont déplacés soudainement vers le haut et le clapet s'ouvre. Il se produit une aspiration puissante et par le tuyau de rinçage 21, il s'évacue une quantité d'eau notablement supérieure à celle qui afflue par le tube d'entrée 4. La pression dans la chambre de filtre 1 diminue donc immédiatement et devient inférieure à celle de la cavité d'emmagasinage. Par suite, comme dans le premier exemple d'exécution, l'eau s'écoule de la cavité 7 à la chambre de filtration 1. Par suite, dans cet exemple aussi, la couche filtrante est ameublie et les impuretés sont-évacuées par le tuyau de rinçage 21 dans la canalisation d'eaux usées. Le processus de rinçage se termine quand se produit la compensation de niveau entre liteau de la cavité d'emmagasinage 7 et l'eau de la chambre de filtre 1 Alors, l'obturateur 23 -se meut avec son flotteur vers le bas et s'applique de façon étanche contre le siège 23 du tuyau de rinçage 21. Ensuite, le filtre reprend automatiquement son fonctionnement normal. R #E V E N D I C A T# I O N S 1 - Dispositif de rinçage à contre-courant destiné à un filtre comportant une couche filtrante de matière en grains entassée sur un fond perforé dans une chambre de filtre au dessus de laquelle est disposée une cavité de rinçage à contre-courant et d'emmagasinage de filtrat, ouverte dans le haut, fonctionnant à niveau constant pendant la période de filtration et dont la partie inférieure est reliée par un tuyau de liaison à la chambre collectrice, le filtre comportant encore un tube d'entrée d'eau brute qui mène d'un récipient d'afflux à une partie supérieure de la chambre de filtre, un tuyau ascendant qui mène de la chambre collectrice à un tuyau de sortie, et un tuyau de rin çage à contre-courant qui mène de la chambre de filtre à une ca nalisation d'eaux usées et par lequel des rinçages successifs à contre-courant s'effectuent automatiquement sous la dépendance de l'élévation de pression statique déterminée dans la chambre de filtre par la chute de pression dans la couche filtrante, dispositif caractérisé par le fait que le tuyau de rinçage à contrecourant (11, 21), constitue par son extrémité qui pénètre dans une région supérieure de la chambre de filtre (1), un siège (14, 22) destiné à un obturateur (15, 23) qui, lorsqu'il règne dans la chambre de filtre une pression statique prédéterminée, s'écarte du siège de manière à amorcer les rinçages à contrecourant qui se succèdent automatiquement. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'obturateur est une boule de clapet (15) remplie de gaz et que 1'extrémit# de sortie du tuyau de rinçage monte jusqu'à la hauteur du siège de clapet (14). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que de la région supérieure de la chambre de filtre. (1) part, vers le haut, un tube vertical de liaison présentant à son extrémité supérieure un élargissement (25) dans lequel est disposé un flotteur t24) fixé à l'obturateur (23). 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que par simple changement de la géométrie du tube (26), on peut régler la différence de pression désirée. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'en modifiant la force ascensionnelle de la boule de clapet- (15), on peut régler la différence de pression désirée.