Brevet FR2364066A1 — publié le 19780407

La présente invention a trait au domaine des appareils rotatifs à réaction dits tourniquets hydrauliques utilisés notamment pour assu- rer une distribution uniforme d'eaux à épurer sur des filtres circulaires. Elle concerne plus spécialement un nouveau dispositif destiné à assurer l'aspersion et la répartition d'effluents sur plusieurs filtres concentriques. On a commercialisé et utilise depuis longtemps dans les installations de traitement des eaux résiduaires des tourniquets hydrauliques appelés parfois "sprinklers" qui sont généralement alimentés en:eaux à traiter sur filtres soit par gravité soit, éventuellement,#par des pompes mais sous des charges hydrauliques faibles, contrairement aux appareils d'aspersion utilisés pour arroser les cultures et qui fonctionnent sous des pression#s?e1#vées. Ces dispositifs connus comportent trois séries d'éléments principaux, à savoir : un stator vertical qui reçoit les eaux résiduaires à traiter sur filtre ; un rotor, de diamètre supérieur, alimenté par le stator muni de lumières ; et une série de bras solidaires du rotor et percés de trous ou fentes Judicieusement orientés et à écartements calculés de façon à répartir uniformément les eaux sur la surface du filtre, compte-tenutíde la variation de la charge piézométrique et de la force centrifuge; La rotation de l'appareil est provoquée par la simple répulsion des Jets qui s'échappent des trous ou fentes. Souvent, ces bras sont maintenus par des cibles tenseurs ou haubans, reliés à la tette du tourniquet, lorsque la surface de filtre à couvrir atteint un grand diamètre. De tels tourniquets donnent satisfaction à l'usage car il s'agit généralement d'appareils robustes, à fonctionnement sûr et ne nécessitant pratiquement pas d'entretien. Toutefois, ils ne peuvent être utilisés que pour arrosage d'un seul bassin circulaire de filtration à matériau de garnissage. or, dans un certain nombre de procédés d'épuration des eaux usées, ces dernières sont soumises à deux stades successifs ae traitement sur deux filtres, le second ayant pour but d'affiner le degré d'épuration. Il est alors nécessaire de disposer d'un matériel important, tant en structures de filtration qu'en tourniquets, ce qui augmente notablement les coûts et les temps de traitement. L'invention apporte une solution au problème, notamment, de la distribution des eaux résiduaires sur plusieurs bassins à éléments filtrante en proposant appareil permettant un arrosage simultané ou indépendant d'au moins deux filtres concentriques. Elle met à la disposition de l'utilisateur un seul dispositif susceptible d'être alimenté par deux circuits distincts d'eaux de nature et/ou de débit différents, ce qui permet de réduire sensiblement les circuits de canalisations et de diminuer les coûts d'installation et d'entretien dans le traitement des eaux résiduaires. Le nouvel appareil selon l'invention présente l'originalité de posséder au moins un double circuit d'alimentation et de distribution en fluide et il est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un > ung ut. caisson supportant deux canalisations distinctes d'amenée de fluides et assurant leur répartition dans lewdouble circuit une première enveloppe fixe verticale, dite stator, prolongeant l'une des canalisations d'amenée de fluide et munie d'au moins une ouverture ou perforation une deuxième enveloppe entourant la première mais mobile, dite rotor, alimentée directement par le stator et munie de bras radicaux perforés de répartition du fluide sur un premier bassin circulaire d/une troisième enveloppe, à l'extérieur de la seconde, pourvue également de bras radiaux perforés destinés à répartir sur un second bassin cir culaire le fluide amené par l'autre canalisation ; les deux compati ments ou circuits de répartition des fluides étant isolés entre eux à l'aide de joints hydrauliques appropriés. En pratique, cet appareil à double effet présente extérieurement la m#me forme générale allongée, mais avec des diamètres plus importants, que celle des "sprinklers" hydauliques utilisés pour l'arrosage des filtres circulaires d'eaux résiduaires. Il possède les mêmes caractéristiques de robustesse et d'entretien minime mais avec l'avantage de l'utilisation simultanée pour plusieurs filtres concentriques, par exemple par série de deux. Selon une première forme de réalisation, > la troisième enveloppe est solidaIre de la deuxième et joue comme celle-ci le rôle d'un rotor de telle sorte que l'alimentation dtun seul des deux circuits de fluide en trains alors la rotation de l'ensemble des deux enveloppes mobiles ou rotors et donc des bras de répartition alimentés ainsi que des bras non alimentés. En effet, dans la généralité des cas, la charge hydraulique et le débit uti lisés pour chaque circuit sont suffisantS: pour assurer la mise en rotation de l'ensemble dutprinkler double. Bien entendu, ce second compartiment de rotor, destiné à distribuer le fluide sur un second filtre, doit Qtre isolé de la paroi du caisson par un ou des joints hydrauliques convenables afin d'éviter toute perte de fluide. I1 arrive toutefoisPque, dans certains cas, la charge hy draulique correspondant à un seul circuit ne soit pas suffisante pour assurer la rotation des deux corps. La Demandeur-#a- donc été amené à concevoir une autre forme ou variante de réalisation dans laquelle le second rotor est rendu indépenb dant du premier et ne fonctionne que lorsque l'alimentation de la seconde canalisation d'amenée de fluide est assurée. Selon cette variante, la troisième enveloppe est reliée à la seconde par un Jeu de roulements et son étanchéité par rapport à la paroi fixe du caisson est également assurée par joints hydrauliques. L'inventionsera mieux comprise par la description détaillée de quelques modes de structure et de fonctionnement, par référence aux dessins annexés sur lesquels on peut voir : . Figure 1 : une représentation schématique, en coupe, d'un appareil selon l'invention ; . Figure 2 : une coupe d'une autre réalisation, selon une variante, dudit appareil ; . Figures 3 et 4 : divers moyens d'orientat#ion des jets de fluide à la sortie des perforations des bras radiau##:d'arrosage de l'appareil selon l'invention. Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le tourniquet hydraulique comprend essentiellement, de bas en haut : un caisson fixe 1 qui reçoit les canalisations 2 et 3 d'amenée de fluide; une enveloppe fixe verticale 4 qui prolonge# ici l'une des canalisations (2) et qui est pourvue d'au moins une ouverture ou perforation 5 afin de laisser s'échapper le fluide qu'elle re çoit; une deuxième enveloppe 6, mobile celle-là et jouant le rôle de rotor conrairement au stator 4, cette enveloppe étant alimentée en fluide par les perforations 5 du stator et munie de bras radicaux 7, par exemple de forme tubulaire, qui sont destinés à distribuer le fluide, par des perforations 8, sur la surface circulaire à arroser (non représentée, par exemple un filtre à ma térLfux adsorbants, pour eaux résiduaires); une troisième enveloppe 9 (ou 9'), extérieure à l'enveloppe 6 et pourvue également de bras radiaux 10 qui distribuent le fluide émanant de la canalisation 3 dans les perforations 11 et, de là, sur la surface à arroser; enfin, comme dans les tourniquets de type classique un chapeau 12 et des mentonnets 13 fixés sur le r#otor 6 et destinés à maintenir d'éventuels haubans 14 reliés aux bras 7,10 lorsque l'appareil atteint une certaine hauteur. Un roulement étanche 15 est prévu sous le chapeau entre les enveloppes 4 et 6 et ces dernières sont isolées de la chambre 16 de circulation de fluide par des joints hydrauliques 17. Dans la réalisation conforme à la figure 1, l'enveloppe 9 est solidaire de l'enveloppe 6 et tourne avec elle en jouant le rôle de rotor, Des joints hydrauliques 18 sont prévus entre la base de cette enveloppe rotative et le haut de caisson fixe 1 afin d'éviter toute perte du fluide amené par la canalisation 3. En fonctionnement, le débit des fluides, primaire (flèche 19) et/ou secondaire (flèche 20), envoyés par les canalisations respectivement 2 et 3 ainsi que la répulsion des Jets de fluide qui s'échappent des:#rfora- tions 8,11 permettent généralement d'assurer la rotation simultanée des enveloppes 6 et 9. C'est le cas, par exemple, le plus fréquent, où le débit d'alimentation est de l'ordre de 10 à 15 m3/heure pour une charge hydraulique correspondant à une hauteur de fluide au moins égale à 0,8 mètre. Selon l'invention, une variante de réalisation a été prévue, selon la figure 2 des planches annexées, pour le cas où le débit des fluides et/ou la charge hydraulique ne seraient pas suffisants pour assurer la rotation des deux corps du "sprinkler". Selon ce mode d'exécution, la troisième enveloppe, dénommée 9' sur la fig.2,est rendue indépendante de l'enveloppe ou rotor 6 au moyen d'un ensemble constitué par : un roulement étanche 21 et un joint hydraulique 22, disposés entre la partie supérieure de l'enveloppe 9' et le rotor 6. Ainsi, ce second rotor 9' ne peut tourner que lorsqu'un fluide, à débit convenable, est alimenté par la canalisation 3 dans la chambre 16. il est bien év#ident que, dans le cas des deux appareils des figures 1 et 2, on peut choisir d'alimenter indifféremment en fluide l'une ou l'autre des canalisations 2 ou 3 ou les deux à la fois. La longueur des bras radiaux 7,10 et les perçages 8, 11 sont prévus en conséquence pour que l'arrosage de bassins ou filtres circulaires - par exemple des filtres pour eaux usées - puisse s'effeOtuer indépendamment ou simultanément. Le nouveau tourniquet hydraulique à double effet tel que décrit ci-dessus peut être construit à l'aide des matériaux conventionnels tels /ou matériauxmatières plastiques que métaux ou alliages métalliques/résistant à la corrosion et il peut revêtir toutes dimensions. Le nombre de bras radiaux correspondant à chaque compartiment de circulation de fluide n'est pas limité; il est général au moins égal à deux. Les roulements et Joints étanches sont choisis parmi les produits connus permettant d'assurer une excellente résistance à l'usure par frottement et à la corrosion, notamment lorsque le fluide est constitué par les eaux résiduaires qui, généralement, renferment des impuretés agressives.Par exemple, on peut citer pour les joints et garnitures de roulements des matières plastiques telles que des polymères fluorés comme Teflon et Viton, des copolymères ou terpolymères caoutchouteux : butadiène - monomère acrylique ou dioléfine -monomère acryliquemonomère styrénique...etc. il est, en outre, avantageux d'adJoindre aux roule ments 21 des éléments de guidage (non représentés sur les figures) de façon que les joints hydrauliques 22 n'aient pas à supporter des efforts dissymétriques qui pourraient se produire accidentellement lors de la rotation des enveloppes 6 et 9' (fig. 2). Par ailleurs, selon un autre perfectionnement de l'invention, les bras radiaux 7, 10 sont avantageusement munis, au niveau de leurs perforations 8,11, de dispositifs d'étalement de fluide constitués par des tôles pliées 23, 24, 25 dont les orientations peuvent astre différentes, comme indiqué sur les figures 3 et 4 suivant la vitesse de rotation à obtenir. il est d'ailleurs possible, si l'appareil comporte plus de deux bras d'arrosage sur chaque circuit de répartition de fluide, d'orienter les jets d'une série de bras en sens inverse de la série adjacente de façon à freiner la vitesse de rotation des enveloppes. Comme dit ci-dessus, le nouveau dispositif selon l'invention convient tout particulièrement, parmi d'autres emplois possibles, comme tourniquet hydraulique d'arrosage d'installations de filtres concentri ques, à lits de garnissage,à l'aide d'eaux résiduaires à traiter. Bien que les exemples décrits se réfèrent au traitement de deux filtres concentriques, il est bien entendu possible, sans sortir du cadre de l'invention, de réaliser des appareils munis de plus de deux chambres d'alimentation et répartition de fluide de façon à permettre l'arrosage de multiples bassins ou filtres concentriques. REVEN#ICAT IONS 1. Appareil rotatif de type tourniquet hydraulique, destiné à la distribution de fluide sur des bassins généralement circulaires et concentriques, l'appareil étant-caractérisé en ce qu'il comporte un double circuit d'alimentation et de distribution en fluide et comprend essentiellement -a) un - .. caisson supportant deux canalisations distincte; d'ame- née de fluides et assurant leur répartition dans le double circuit; b) une première enveloppe fixe verticale, dite stator, prolongeant l'une des canalisations d'amenée de fluide et munie d'au moins une ouverture ou perforation; c) une deuxième enveloppe entourant la première mais mobile, dite ro tor, alimentée directement par le stator et munie de bras radiaux perforés de répartition du fluide sur un premier bassin circulaire d) une troisième enveloppe, à l'extérieur de la seconde, pourvue éga lement de bras radiaux perforés destinés à répartir sur un second bassin circulaire le fluide amené par l'autre canalisation ; les deux compartiments ou circuits de répartition des fluides étant isolés entre eux à l'aide de joints hydrauliques approprìes. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que latnoisième envelop pe est solidaire de la deuxième en tournant avec elle et est séparée de la paroi du caisson par un ensemble de joints hydrauliques, l'alimentation d'un seul des deux circuits de fluide entrainant dans ce cas la rotation de l'en semble des enveloppes mobiles et donc des bras de répartition alimentés et des bras non alimentés. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième en veloppe est indépendante de la deuxième et est reliée à elle par un système de roulement, la séparation d'avec la paroi du caisson étant rendue étanche par Joints hydrauliques, la rotation de cette troisième enveloppe et donc des bras de répartition associés ne s'effectuant que lorsque le circuit correspondant d'amenée de fluide est alimenté. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que les perforations des bras radiaux portés par chaque enveloppe rotative sont munis de dispositifs d'étalement#de fluide permettant d'orien ter sélectivement les jets de ce dernier. 5. Appareil selon l'une'quelconque des revendications 1,2,3 ou 4, caractérisé en ce que chaque enveloppe rotative comporte au moins deux bras radiaux de répartition de fluide. 6. Utilisation de l'appareil, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour l'arrosage indépendant ou simultané, à l'aide d'eaux rési duaires à épurer, de plusieurs filtres circulaires concentriques destinés à i' épuration desdites eaux.