Brevet FR2460701A1 — publié le 19810130

L'invention concerne un dispositif pour la sépa- ration de matières solides dans un courant de liquide (en particulier dans un courant d'eau de refroidissement de centrale électrique pollué par des matières solides), ce dispositif comportant: - un carter de séparateur essentiellement cylindrique, - un canal d'entrée pour le courant de liquide à traiter, ce canal débouchant radialement dans ce carter de séparateur, - une tubulure de sortie du courant de liquide traité, raccordée vers le bas au carter de séparateur, et - un canal d'évacuation d'un courant d'eau résiduaire chargée des matières solides séparées, ce canal étant dis- posé du c8té opposé au canal d'entrée, le carter de séparateur contenant un tamis séparateur également cylindrique qui forme, avec ce carter, un espace annulaire et dont l'axe est orienté parallèlement à celui du carter de séparateur; et un dispositif de commande réglable dont l'axe de réglage est parallèle à l'axe du carter, Ce dispositif de commande divisant, dans sa position de base, le canal d'entrée en deux demi-canaux et étant disposé dans la zone du canal d'entrée. Dans le cadre de l'invention, le mot "cylindrique", signifie cylindrique circulaire ou sensiblement cylindrique circu- laire. Dans le cas du traitement de l'eau de refroidisse- ment des centrales électriques, le terme ematière solide" désigne tous les genres de substances solides y compris, par exemple, coquillages et animaux vivants (poissons, méduses, etc...). Si les conditions d'écoulement le permet tent, l'invention prévoit également d'intervertir le haut et le bas. Le courant d'eau résiduaire avec les matières solides séparées peut être renvoyé dans le réservoir dans lequel le courant de liquide est prélevé. Dans les dispositifs bien connus de ce genre (demande de brevet allemand no 2 058 395), le dispositif de commande est un dispositif de commande à clapets ou volets qui se compose d'au moins un volet de commande, dans la pratique d'un volet de commande unique, qui est disposé dans le canal d'entrée radial de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe du tamis, tandis que le canal d'évacuation se raccorde tangentiellement au carter de séparateur. A un tel volet de commande peuvent Otre rattachés, de part et d'autre, des éléments déflecteurs espacés qui sont fIxés au volet de commande et qui peuvent être orientés non pas par rapport au volet de commande mais uniquement avec celui-ci (brevet allemand no 2 225 727). Toutes ces dispositions bien connues se sont avérées comme étant efficaces en soi. Elles ont pour but de diriger le courant d'entrée plus ou moins tangentiellement au tamis séparateur et de l'accélérer à une vitesse minimale. A des vitesses d'entrée dans le carter de séparateur inférieures à environ 2 m/seconde, l'effet de nettoyage diminuetortement. La disposition tangentielle du canal d'évacuation entratne également une direction de circulation préférentielle autour du panier de filtrage, ce qui a pour effet que la totalité de la surface du tamis n94eut Otre nettoyé uniformément. En outre, l'asymétrie des lignes de courant de l'écoulement à l'intérieur du tamis séparateur crée un tourbillon à grosses pertes qui ne contribue aucunement au nettoyage de la surface du tamis. Pour éviter ces pertes, la pratique courante consiste à maintenir le clapet de commande constamment dans sa position centrale et à ne prévoir qu'un nettoyage discontinu pendant des temps limités. Ce fonctionnement rencontre des difficultés si, pendant la marche normale, la teneur du ccurant d'eau de refroidissement en matière solides atteint subitement une valeur relativement élevée, en particulier si des pois- sons ou des bancs de méduses pénètrent dans le filtre ou si des bancs de coquillages ou de falun entiers se détachent des parois des canaux d'entrée. Dans ce cas, le filtre s'obture avant que le volet de commande puisse être amené à une position de nettoyage suffisante. Un autre inconvénient réside dans le fait qu'en général des poissons pénétrant dans le dispositif sont tués à l'intérieur de celui-ci. Cela est d d'une part au fonctionnement discontinu et d'autre part aux vitesses élevées atteintes pendant l'opération de chasse ou de rinçage. La présente invention a pour but de perfectionner un dispositif du genre précité de façon à assurer un fonctionnement parfait, en particulier à des vitesses d'entrée inférieures à 1 m/seconde et notamment dans le cas o le dispositif est utilisé du eté aspiration de pompesà eau de refroidissement avec des pertes de charge admissibles particulièrement faibles, et cela même en cas de fortes variations des conditions de service en ce qui concerne le débit temporaire du liquide à traiter ainsi que la teneur en matières solides. Il doit être possible, en particulier en présence de la perte de charge minimale en service normal, de séparer une grande quantité de matières solides sans que des poissons subissent des dommages lors du passage à travers le dispositif. Une augmentation importante et rapide de la capacité de sépa- ration, avec prise en compte d'une perte de charte accrue, est prévue. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le dispositif de commande se compose d'un élément déflecteur d'écoulement disposé dans la zone de l'embouchure du canal d'entrée dans le carter de séparateur et s'étendant dans cette zone parallèlement à l'axe du carter, et par le fait que, dans la zone de l'embouchure, l'élément déflecteur d'écoulement peut être déplacé transversalement à son axe de réglage, à savoir de la position de base à deux positions latérales dans chacune desquelles l'élément déflecteur laisse libre l'espace annulaire mais obture respectivement la section de l'un des deux demi-canaux. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'élément déflecteur d'écoulement présente une section sensiblement triangulaire. Pour minimiser les pertes de pression et pour créer des conditions d'écoulement définies, l'invention prévoit, en outre que, du c8té du tamis séparateur, l'élément déflecteur d'écoulement présente une surface de guidage d'écoulement orientée vers l'arrière et cintrée en coupe radiale,-dont le rayon de courbure correspond approximativement à celui du carter de séparateur ou du tamis séparateur, et que le tamis séparateur présente dans la zone que l'élément déflecteur d'écoulement masque lorsqu'il est placé dans sa position de base, une paroi de guidage d'écoulement dépourvue de perforations, contre laquelle l'élément déflecteur d'écoulement peut Otre approché avec sa sur- face de guidage d'écoulement. Il convient que les surfaces qui se rattachent à la surface de guidage arrière de l'élément déflecteur d'écoulement dont la section trans- versale est essentiellement triangulaire soient, elles 1o aussi cintrées pour ce qui est de leur profil vu en coupe radiale. Il s'est avéré qu'un dispositif selon l'invention. permet de réaliser des conditions d'évacuation définies pour les matières solides séparées si l'espace annulaire entre le carter de séparateur et le tamis séparateur est plus large dans la zone des moyens de commande que dans la zone du canal d'évacuation. Cela peut être obtenu de différentes manières et en particulier en agençant le tamis séparateur excentriquement dans le carter de sépa- rateur, à savoir en quelque sorte décalé en direction du canal d'évacuation. A cet état défini eu égard à l'évacua- tion des matières solides séparées, contribue en outre, le fait que le carter de séparateur présente, au voisinage du canal d'évacuation, une zone d'eau morte en forme de dépression. A ce propos, une forme de réalisation préférée de l'invention est caractérisée par le fait que le canal d'évacuation est constitué par au moins une tubulure d'évacuation disposée radialement qui dépasse, par un embout ou collet, dans la zone d'eau morte. En général, avec cette forme de réalisation, la disposition sera telle que la zone d'eau morte s'étende sur toute la hauteur du carter de séparateur et que plusieurs tubulures d'évacuation parallèles et espacées soient réparties sur toute la hauteur de la zone d' d'eau morte. En détail, la présente invention offre en outre différentes possibilités de conformation et d'aménagement. Ainsi, la tubulure de sortie sera généralement disposée coaxialement au tamis séparateur. Etant donné que, dans le dispositif selon l'invention, les conditions de séparation et d'évacuation sont très définies et que, de ce fait, la surface du tamis ne s'obture pas, on peut se contenter d'une surface de tamisage relativement petite, et l'invention préconise de prévoir la même hauteur pour le canal d'entrée, le carter de séparateur, le tamis séparateur et le canal d'évacuation. Le diamètre du tamis séparateur doit généralement etre en concordance avec celui du canal d'entrée. Les sections du canal d'évacuation et de la ou des tubulures de sortie doivent être accordées l'une à l'autre en tenant compte de la section du canal d'entrée. Les avantages offerts par le dispositif selon l'invention résident dans le fait que, dans une large plage de réglage des moyens de commande, on obtient une arrivée symétrique du courant sur le tamis séparateur en évitant, dans le cas d'un taux de séparation élevé, des tourbillons dans le tamis séparateur qui augmentent la perte de charge, tout en maintenant un sens d'écoulement défini de manière univoque, de l'entrée vers le canal d'évacuation, et en minimisant les dommages causés aux poissons. Des phases de service particulières pour l'élimination de matières solides déposées deviennent inutiles dans une large mesure; si elles deviennent nécessaires dans des cas exceptionnels, les malières solides déposées peuvent être décollées sans difficulté par un régla- ge adéquat des moyens de commande. La commande de l'élément déflecteur d'écoulement, en recourant aux moyens auxi- liaires de la technique de commande et de régulation moderne ne présente aucune difficulté. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement, en coupe axiale, un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement, en coupe horizontale, l'objet de la figure 1, l'élément déflecteur d'écoulement étant dans sa position de base. La figure 3 représente schématiquement l'objet de la figure 2 dans une autre position de fonetbnnement, et La figure 4 représente schématiquement l'objet de la figure 2 dans une troisième position de fonctionne- ment. Le dispositif représenté sur les dessins sert à séparer des matières solides dans un courant de liquide. Il peut s'agir en particulier de la séparation de matières solides dans iun courant d'eau b refroidissement de centrale électrique pollué par des matières solides. Le dispositif comprend fondamentalement: - un carter ou enceinte de séparateur 1 sensiblement cylindrique, - un canal d'entrée 2 pour le courant de liquide à traiter, débouchant radialement dans le carter de séparateur J, - une tubulure de sortie 3 pour le courant de liquide traité, raccordée vers le bas au carter de séparateur 1, et - un canal d'évacuation 4 pour un courant d'eau rési- duaie chargé des matières solides séparées, ce canal étant disposé du c8té opposé au canal d'entrée 2. A l'intérieur du carter de séparateur 1 se trouve un tamis séparateur 5, cylindrique lui aussi. Ce tamis forme, avec le carter de séparateur 4 un espace annulaire 6. L'axe de l'espace annulaire 6 est parallèle à l'axe du carter de séparateur 1. Dans la zone du canal d'entrée 2 se trouve un dispositif de commande réglable dont l'axe de réglage est orienté parallèlement à l'axe du carter. Si ce dispositif de commande se trouve dans sa position de base, comme cela est indiqué dans les figures 1 et 2, il divise le canal d'entrée 2 en deux demi-canaux a, b. Le dispositif de commande se compose d'un élément déflecteur d'écoulement 7 disposé dans la zone de l'embou- chure du canal d'entrée 2 dans le carter de séparateur 1 o il s'étend parallèlement à l'axe du carter. Il ressort d'un examen comparatif des figures 2, 3 et 4 que l'élément déflecteur d'écoulement 7 peut, dans la zone de l'embou- chure, Otre déplacé transversalement à son axe de réglage, à savoir à partir de la position de base 1 représentée sur la figure 2 Jusqu'aux deux positions latérales II, III qui, comme il ressort des figures 3 et 4, laissent libre l'espace annulaire 6 mais obturent la section de l'un des demi- canaux à savoir respectivement a, b. Dans l'exemple de réalisation et selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément déflecteur d'écoulement 7 présente une section transversale de forme générale triangulaire. Il ressort également des figures 2 à 4 que, du coté du tamis séparateur, l'élément déflecteur d'écoulement 7 présente ux surface 8 de guidage d'écoulement orientée vers l'arrière et cintrée en coupe radiale, son rayon de courbure correspondant approximativement à celui du carter de séparateur 1, ou bien à celui du tamis séparateur 5. Dans la zone que l'élément déflecteur d'écoulement 7 masque lorsqu'il est placé dans sa position de base, le tamis séparateur 5 est muni d'une paroi 9 de guidage d'écoulement, dépourvue de perforation, contre laquelle l'élément déflecteur d'écoulement 7 peut Otre approché avec-sa surface de guidage 8, comme représenté sur les figures 1 et 2. Dans l'exemple de réalisation, les surfaces , se rattachant à la surface de guidage arrière 8 que comporte l'élément déflecteur d'écoulement 7, sont également chtrées,le dispositif étant vue en coupe radiale. Cela conduit, dans toutes les positions de fonctionnement, à des conditions d'écoulement définies, avec de faibles pertes de charge. Bien entendu, en plus des positions I, II, III représentées sur les figures 2, 3 et 4, des positions intermédiaires sont également possibles. Il ressort des figures 2 à 4 que l'espace annulaire 6 entre le carter de séparateur 1 et le tamis séparateur 5 est plus large du ceté de l'arrivée du courant que dans la zone du canal d'évacuation 4. Cela est obtenu par une dispo- sition excentrique du tamis séparateur 5 dans le carter de séparateur 1, le tamis séparateur 5 étant décalé (c'est-à- dire en position excentrée) vers le canal d'évacuation 4. Par ailleurs, le carter de séparateur 1 comporte une zone d'eau moee 11 en forme de dépression, dans la région du canal d'évacuation 4. Dans l'exemple de réalisation, le canal d'évacuation 4 est constitué par ure tubulure d'évacuation 12 disposée radialement et dépassant, par un embout ou collet 13, dans la zone d'eau morte 11. Il ressort d'un examen comparé des figures 1 d'une part et 2 à 4 d'autre part que la zone d'eau morte 11 s'étend sur toute la hauteur du carter de séparateur 1, et qu'il y a une pluralité de tubulures d'évacuation 12 parallèles et espacées qui sont disposées sur toute la hauteur de la zone d'eau morte 11. La tubulure de sortie 3 pour le cou- rant de liquide traité est disposée coaxialement par rapport au tamis séparateur. Le canal d'entrée 2, le carter de séparateur 1, le tamis séparateur 5 et le canal d'éva- cuation 4 ont la même hauteur. Le dispositif selon l'invention peut être adapté sans difficulté à des conditions de marche variables. En service continu ou en service normal, l'élément déflecteur d'écoulement 7 se trouve dans la position de base I indiquée sur les figures 1 et 2. Le courant de liquide amené est divisé sur l'élément déflecteur d'écoulement 7, et s'écoule à peu près par moitié dans les demi-espaces qui sont cons- titués par les deux branches de l'espace annulaire et qui se rétrécissent uniformément autour du tamis séparateur 5, du fait de la disposition excentrique déjà décrite du tamis séparateur 5 dans le carter de séparateur 1; Dans ces espaces régulièrement rétrécis, la quantité d'eau dite utile s'écoule alors, par les perforations du tamis séparateur 5, vers l'intérieur du tamis et, de là, dans la tubulure de sortie 3. Les impuretés entraTnées parviennent alors, en tant que partie de la quantité résiduelle, dans la région de la zone d'eau morte ll et, de là, dans le canal d'évacua- tion 4 par l'intermédiaire des tubulures d'évacuation 12. Le réglage de l'élément déflecteur d'écoulement 7, ou encore son déplacement entre les positions I, II, III indiquées sur les figures respectives 2, 3 et 4, permet d'obtenir que les matières solides ne se déposent pratique- ment pas sur le tamis séparateur 5 ou bien, si elles se sont déposées dans des cas exceptionnels, de les décoller du tamis séparateur 5 et de les évacuer par le canal d'eau- cuation. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la séparation de matières solides dans un courant de liquide, en particulier dans un courant d'eau de refroidissement de centrale électrique pollué par des matières solides, ce dispositif comportant: - un carter de séparateur sensiblement cylindrique, - un canal d'entrée pour le courant de liquide à traiter, ce canal débouchant radialement dans ce carter de séparateur, - une tubulure de sortie du courant de liquide traité, raccordée vers le vas au carter séparateur, et - un canal d'évacuation d'un courant d'eau résiduaire chargée des matières solides séparées, ce canal étant disposé du côté opposé au canal d'entrée, le carter de séparateur contenant un tamis séparateur également cylindrique qui forme, avec ce carter, un espace annulaire dont l'axe est orienté parallèlement à celui du carter de sé arateur* et un dispositif de commande réglable do2nt l'axe dé r /est paralléle a l'axe du carter, ce dispositif de commande divisant, dans sa position de base, le canal d'entrée en deux demi-canaux et étant disposé dans la zone du canal d'entrée, ce dispositif de séparation étant caractérisé par le fait que le dispositif de commande se compose d'un élément déflecteur d'écoulement (7) disposé dans la zone de l'embouchure du canal d'entrée (2) dans le carter de séparateur (1) et s'étendant dans cette zone parallèlement à l'axe du carter, et"Rr le fait que, dans la zone de cette embouchure, l'élément déflecteur d'écoulement (7) peut être déplacé transversalement à son axe de réglage, à savoir de la position de base (1) à deux positions latérales (Il, III), chacune de ces dernières laissant libre l'espace annulaire (6) mais obturant la section de l'un des demi-canaux (respectivement a, b). 2.- Dispositif selon la revendication 1, carac- _5 térisé par le fait que l'élément déflecteur d'écoulement (7) présente une section dont la forme générale est sensiblement triangulaire. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que du c3té du tamis séparateur, l'élément déflecteur d'écoulement (7) présente une surface (8) de guidage d'écoulement, orientée vers l'arrxre et cintrée en coupe radiale, dont le rayon de courbure correspond approximativement à celui du carter de sépara- teur (1) ou du tamis séparateur (5), et par le fait que, dans la zone masquée par l'élément déflecteur d'écoulement (7) lorsque ce dernier est à sa position de base, le tamis séparateur (5) présente une paroi de guidage d'écoulement lO (9) dépourvue de perforations, contre laquelle l'élément déflecteur d'écoulement (7) peut ttre approché avec sa surface de guidage (8) d'écoulement. 4.- Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé par le fait que, sur l'élément déflecteur d'écoule- ment (7), les surfaces d'écoulement (10) qui se rattachent à ladite surface de guidage d'écoulement (8) orientée vers l'arrière sont, elles aussi, pourvues d'un profil qui, vu en coupe radiale, est cintré. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'espace annulaire (6) entre le carter de séparateur (1) et le tamis séparateur (5) est plus large dans la zone de l'élément déflecteur d'écoulement (7) que dans la zone du canal d'évacuation (4), et par le fait que le tamis sépa- rateur (5) est en situation excentrée par rapport au carter de séparateur (1), dans la direction du courant. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé par le fait que, dans la région du canal d'évacuation (4), le carter de séparateur (1) présente une zone d'eau morte (11), en forme de dépression. 7.- Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé par le fait que le canal d'évacuation (4) est constitué par au moins une tubulure d'évacuation (12) disposée radialement et dépassant, par un collet (13), dans la zone d'eau morte (11). ueleonque/ 8.Dispositif selon l'fn-U7dëWevendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que la zone d'eau morte (11) s'étend sur toute la hauteur du carter de séparateur (1), et que plusieurs tubulures d'évacuation (12), parallèles et espacées, sont disposées sur toute la hauteur de la zone d'eau morte (11). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la tubulure de sortie (3) est disposée coaxialement par rapport au tamis séparateur (5). lO.- Dispositif selon l'une quelconque des 1O revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le canal d'entrée (2), le carter de séparateur (1), le tamis séparateur (5) et le canal d'évacuation (4) ont la même hauteur.