Brevet FR2460700A1 — publié le 19810130

i L'invention concerne un 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, sensibliment cylindrique, - un canal d'entrée pour le courant de liquide à traiter, ce canal débouchant radialement dans le 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 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 et dont l'axe est ori'enté parallèlement à celui du carter de séparteur, et un dispositif de commande à volets régldIes ayant leur axe de réglage parallèle à l'axe du carter, ce dispositif de commandé divisant le canal d'entrée en deux demi-canaux et étant en position médiane centrée dans la zone du canal d'entrée. -Dans le cadre de l'invention, le mot "cylindrique", signifie cylindrique circulaire ou sensiblement cylindrique circulaire. DanslX cas du traitement de l'eau de refroidis- sement des centrales électriques, le terme "matière solide" désigne tous les genres de substances solides, y compris par exempje, coquillages et animaux vivants (poissons, méduses, etc...). Si les conditions d'écoulement le _o permettent, l'invention prévoit également d'intervertir le haut et le bas. Le courant d'eau résiduaire avec les matières solides séparées peut 8tre ienvoyé dans le réservoir dans lequel le courant de liquide est prélevé. Dans les dispositifs connus de ce genre (demande de brevet allemand n* 20 58 595, le dispositif de commande à clapets ou volets se compose d'au moins un volet de com- mande, 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 la canal d'évacuation se raccorde tangentielle- ment au carter de séparateur. A un tel volet de commande peuvent être rattachés, de part et d'autre, des éléments déflecteurs espacés qui sont fixés au volet de commande et qui peuvent etre orientés non pas par rapport au volet de commande mais uniquement avec celui-ci (brevet allemand no 22 25 727). 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 2m/sec, l'effet de nettoyage diminue fortement. 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 ne peut pas être nettoyée 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 arunement au nettoyage de la surface du tamis. Pour éviter ces pertes, la pratique courante consiste à maintenir le clapet de commande constamment dam 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 courant d'eau de refroidissement en matières solides atteint subitement une valeur relativement élevée, en particulier si des poissons ou des bancs de méduses pénètrent dans le filtre ou si des bancs de coquillage ou de falun entiers se détachent des parois des canaux d'entrée. Dans ce cas, le filtre s'obture avant que le volet deommande puisse être amené à une position de nettoyage suffisante. Un autre inconvénient réside dans le fait qu'èn général des poissons pénétrant dans le dispositif sont tués à l'intérieur de celui-ci. Cela est da d'une part au fonctionnement discontinu et d'autre part aux vitesses élevées atteintes pendant l'opération de chasse ou rinçage. La présente invention a pour but de perfectionner un dispositif du genre précité, de façon à assure un fonctionnement parfait, en particulier à des vitesses d'entrée inférieures à lm/sec et notamment dans le cas o le dispositif est utilisé du c8té Epiration de pompes à eau de refroidissement avec des pertes de charge admissible 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 importanteet rapide de la puissance de séparation, avec prise en compte d'une perte de charge accrue, est prévue. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le dispositif de commande à volets présente deux volets ou clapets de commande pouvant être actionnés séparément, dont les axes de réglage sont disposés dans la zone de l'embouchure du canal d'entrée dans le carter de séparateur, et que chaque volet de commande permet de commander et de fermer sélectivement un demi-canal, d'une part, et l'espace annulaire entre le tamis séparateur et le carter de séparateur d'autre part. -L'invention prévoil aussi de munir les volets de commande d'arêtes de décol- lement qui créent des turbulences. Pour le dispositif selon l'invention, on choisira généralement une disposition telle que les deux volets de commande soient reliés à un élément déflecteur d'écoulement qui présente, par exemple, un évasement en coin dans le sens de l'écoulement, s'étend diamétralement dans le canal d'entrée et forme les deux demi-canaux. Dans ce mode de réalisation, l'4ément déflecteur d'écoulement peut présenter du c8té du tamis une surface de guidage cintrée en coupe radiale, dont le rayon de courbure correspond à celui du carter de séparateur. L'invention prévoit que l'élément déflecteur d'écoulement présente, du c6té de l'arrivée du courant et au voisinage de son milieu, un volet déflecteur dirigé contre le courant, qui peut ttre pivoté jusqu'à la paroi du canal d'entrée. De cette manière, les conditions de l'arrivée du courant sur le dispositif de commandeàvolets et, par conséquent, sur le tamis séparateur peuvent être contrôlées spécialement et adaptées aux différentes conditions de service. Si, avec un réglage approprié des volets de commande, il faut produire et maintenir, dans l'espace annulaire entre le tamis et le carter du séparateur, un courant rotationnel défini auquel se superpose une turbulence intense, - l'invention recommande de réaliser la disposition de telle façon que le tamis présente, dans la zone. masquée par les volets de commande, et notamment dans la zone masquée par l'élément déflecteur d'écoulement, une paroi de guidage, cintrée en coupe radiale et dépourvue de perforations, dont le rayon de courbure correspond à celui du tamis séparateur. Il s'est avéré qu'un dispositif selon l'invention permet de réaliser des conditions de séparation particu- lièrement définies et, par conséquent, des conditions d'évacuation particulièrement 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 volets de commande que dans la zone du canal d'évacuation. Cela peut 8tre obtenu de différentes manières, et en particulier par le fait que le tamis séparateur est en situation excentrée dans le carter de séparateur, à savoir décalé en quelque sorte en direction du canal d'évacuation. Cette condition définie pour ce qui est de l'évacuation des matières solides séparées, est encore rerbrcée par le fait que le carter de séparateur présente, au voisinage du canal d'évacuation, une zone d'eau morte, en forme de dépression. Dans ce contexte, un mode de réalisation préféré de l'invention est caractérisé par le fait que le canal d'évacuation est constitué par au moins une tubulure d'évacuation dJiposée radialement et saillant,par un embout ou collet, dans la zone d'eau morte. En général, dans le cadre de ce type de réalisation, on choisira une disposition telle que la zone d'eau morte s'étende sur toute la hauteur du carter de séparateur, et qu'une pluralité de tubulures d'évacuation parallèles et espacées soient réparties sur toute la hauteur de cette zone.- 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, îO les conditons 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) tubulure) de sortie doivent ttre accordées l'une à l'autre de la manière habituelle. Les avantages offerts par le dispositif selon l'invention résident dans le fait que, dans une large plage de réglage des volets 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 3o poissons. Des phases de service particulières pour l'élimination de matière solides déposées deviennent inutiles dans une large mesure; si elles deviennent nécessaires dans des cas exceptionnels, les matières solides déposées peuvent 9tre déeolYzs sans difficulté par un réglage adéquat des clapets de commande. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, 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. La figure 5 représente schématiquement l'objet de la figure 2 dans une autre position de fonctionnement. La figure 4 représente schématiquement l'objet de la figure 2 dans une troisième position de fonctionnement. Le dispositif représenté sur les dessins sert à séparer des matières solides présentes dans un courant de liquide. Il peut s'agir en particulier de la séparation de matières solides dans un courant d'eau de refroidissement pour centrale électrique, pollué par des matières solides. Le dispositif comprend fondamentalement: - un carter ou enceinte de séparateur 1, essentiel- lement cylindrique, - un canal d'entrée 2 pour le courant de liquide à traiter, ce canal débouchant radialement dans le carter de séparateur 1, une tubulure de sortie 5 pour le courant de liquide traité, raccordée en bas au carter de séparateur 1, et - un canal d'évacuation 4 pour un courant d'eau résiduaire chargée des matières solides séparées, ce canal étant disposé du cOté opposé au canal d'entrée 2. A l'intérieur du carter de séparateur se trouve un tamis séparateur 5, également cylindrique. Ce tamis forme, avec le carter de séparateur 1, un espace annulaire 6. L'axe 7 de l'espace annulaire 6 est parallèle à l'axe du carter de séparateur, 1. Il se prolonge dans la zone de l'embouchure du canal d'entrée. Dans la zone du canal d'entrée 2 est agencé, en position médiane, un dispositif de commande à volets ou clapets réglables 8. L'axe de réglage est orienté parallèlement à l'axe du carter. Le dispositif de commande à volets 8 divise le canal d'entrée 2 en quelque sorte en deux demi canaux 9,10. De son c8té, le dispositif de commande à volets 8 se compose de dieutx volets ou clapets de commande 11, 12 dont les axes de commande lla, 12a se situent dans la zone de l'embouchure du canal d'entrée 2 dans le carter de séparateur 1. Ils se situent en quelque sorte sur un arc de cercle qui complète le cercle de projection horizontale du carter de séparateur 1 dans cette région. Ces deux volets de commande 11, 12 peuvent être actionnés séparément, à savoir de telle façon que par chacun d'eux on puisse commander et fermer sélectivement, d'une part, un demi-canal 9 ou 10, etd'autre part, l'espace annulaire 6 entre le tamis séparateur 5 et le carter de séparateur 1, dans la zone du dispositif de commande à volets. Il est seulement indiqué sur les dessins que les volets ou clapets de commande 11, 12 peuvent présenter des arêtes de décollement 1) qui créent des turbulences. Dans l'exemple de réalisation et selon la forme de réalisation préférée de l'invention, les deux volets de commande 11, 12sont reliés à un élément déflecteur d'écoulement, 14, ayant la forme d'un coin s'élargissant dans le sens de l'écoulement. Cet élément déflecteur traverse diamétralement le canal d'entrée 2 et définit les deux derlicanaux 9, 10 déjà mentionnés. L'élément déflecteur d'écoulement 14 présente, du c8té du tamis séparateur, une surface de guidage d'écoulement 15 cintrée en coupe radiale. Il ressort immédiatement des figures 2 à 4 que le rayon de courbure R de cette surface de guidage d'écoulement 15 correspond à celui du carter de séparateur 1. Le tamis séparateur 5 présente, dans la zone masquée par les volets de commande 11, 12 donc (dans l'exemple de réalisation) notamment dans la zone masquée par l'élément déflecteur d'écoulement 14, une paroi de guidage d'écoulement 16, également cintrée _0 en coupe radiale. Son rayon de courbure r correspond à celui du tamis séparateur 5. Il ressort notamment des figures 2 à 3 que l'espace annulaire 6 entre le carter de séparateur 1 et le tamis séparateur 5 est plus large dans la zone des volets de commande 11, 12 que dans la zone du canal d'évacuation 4. Cela est obtenu par une disposition excentrique du tamis séparateur 5 dans le carter de séparateur 1, le tamis séparateur 5 étant décalé vers le canal d'évacuation 4. Par ailleurs, le carter 1 comporte une zone de remous 17 dans la région du canal d'évacuation 4. Dans l'exemple de réalisation, le cars d'évacuation 4 est constitué par une tubulure d'évacuation 18 disposée radialement et saillant, par un embout ou collet 19, dans la zone d'eau morte 17, zone qui estEi forme de dépression. Il ressort d'un examen coqmaré des figures 1 et 2 que cette zone d'eau morte 17 s'étend sur toute la hauteur H du carter de séparateur 1 et qu'une pluralité de tubulures d'évacuation 18 parallèles et espacées sont disposées sur toute la hauteur de cette zone d'eau morte 17. La tubulure de sortie 3 du courant de liquide traité est disposée coaxialement par rapport au tamis séparateur 5. -Le canal d'entrée2, le carter de séparateur 1, le tamis séparateur 5 et le canal d'évacuation 4 ont la même hauteur. Le dispositif selon l'invention peut 8tre adapté sans difficulté à des co ditions de service variables /ou/ En marche continue marche normale, les deux volets de commande 11, 12 sont réglés de préférence de telle façon que leur ar8tes de décollement 13 se trouvent approximativement appliquées intérieurement contre le tamis séparateur cylindrique 5 (figure 5). Le courant de liquide amené est divisé sur l'élément déflecteur d'écoulement 14 et s'écoule à peu près par moitié dans les demi-canaux 9, 10. Dans les espaces semi-annulaires rétrécis de 6, la quantité utile s'écoule alors, à travers les perforations, vers l'intérieur du tamis séparateur 5 et de là dans la tubulure de sortie 3. Les impuretés entraînées parviennent alors, en tant que partie de la quantité résiduelle, dans la région de la zone d'eau morte 17 et de là dans le canal d'évacuation 4 par l'interméiaire des tubulures d'évacuation 18. Avec ce mode de fonctionnement, les pertes de charge du dispositif sont relativement faibles, raison pour laquelle cette _5 position des volets de commande 11, 12 sera utilisée de préférence lorsque la nature des impuretés le permettra. Pour les impuretés dont le transport à travers les espaces semi-annulaires de 6 réclame une turbulence plus forte, les volets de commande 11, 12 sont réglés de telle façon que les arftes de décollement 13 se situent davantage au milieu et provoquent une perte de charge légèrement plus grande. Mais le dispositif selon l'invention pwmet également un mode de marche différent, en particulier l'opération dite b rinçage (figure 4). A cet effet, l'un des deux volets de commande 11, 12 est pivoté vers l'extérieur de telle façon que son arête de décollement 13 se trouve appliquée approximativement contre le carter de séparateur 1, bloquant ainsi dans une large mesure l'entrée de l'espace semi-annulaire associé, tandis que l'autre volet de commande 12 est réglé de telle façon que son arête de décolement 15 sépare l'espace associé en deux passages ayant à peu près la même section. Dans la figure 4, il est indiqué en traits mixtes que l'élément déflecteur d'écoulement 14 peut présenter, du c8té de l'arrivée du courant de liquide, un volet déflecteur particulier l4a dirigé contre le courant et pouvant être commandé de manière autonome. A la suite de cette première manipulation des volets de commande, il se produit autour du tamis séparateur une puissante circulation annulaire, fortement tutbulente, qui entratne les impuretés situées à l'intérieur de l'espace annulaire 6. La deuxième manipulation consiste à ramener le volet de commande 11, préalablement tourné vers l'extérieur ide.mîition médiane (figure 2). La circulation annulaire/ci-dessus est freinée t les impuretés D0 se dirigent alors dans les deux espaces semi-annulaires de 6 vers le canal d'évacuation 4. Si des impuretés adhèrent fortement au tamis séparateur 5, les deux volets de commande 11, 12 sont pivotés alternativement vers l'extérieur et ramenés de la manière décrite à leur position médiane, dans le cadre d'un programme de rinçage. Pour assurer l'évacuation des impuretés, la zone d'eau morte 17 est conformée d'une manière particulière. Ici, la discontinuité de la section provoque des tour- billons de décollement dans l'écoulement, ce qui a pour effet que les impuretés tendent à séjourner à proximité des tubulures d'évacuation 18. Le fait que les tubulures d'évacuation 18 saillent dans l'espace annulaire 6 améliore considérablement les conditions d'écoulement dans la zone du canal d'évacuation 4 pour une quantité résiduelle prédéterminée. En plus, il est possible de réaliser une sorte de marche au repos dans la mesure o le liquide affluant n'entraîne pas d'impuretés ou n'en contient qu'en faibles quantités. Pour de telles périodes de marche, il convient de faire pivoter les volets de commande 11, 12 vers l'intérieur, contre le tamis séparateur 5, et de bloquer le canal d'évacuation 4. Un programme de rinçage intercalé de temps en temps permet de décoller et d'évacuer des impuretés qui se sont éventuellement accumulées sur le tamis séparateur 5. il 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 bas au carter de séparateur, et - un canal d'évacuation d'un courant d'eau résiduaire chargée des matières solides séparées, ce canal étant disposé 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 dont l'axe est orienté parallèlement à celui du carter de séparateur, et un dispositif de commande à volets réglables ayant leur axe de réglage parallèle à l'axe du carter, ce dispositif de commande divisant le canal d'entrée en deux demi-canaux et étant en position médiane dans la zone du canal d'entrée, ce dispositif de séparation étant caractérisé par le fait que le dispositif (8) de commande à volets présede deux volets de commande (il, 12), actionnables séparément, dont les axes de réglage (lla, 12a) sont disposés dans la zone de l'embouchure du canal d'entrée (2) dans le carter de séparateur (1), et que chaque volet de commande (11, 12) permet de commander et de fermer sélectivement l'un des demi-canaux (9, 10), d'une part, et l'espace annUaite (6) entre le tamis séparateur (5) et le carter (1) dans la zone du dispositif (8) de commande à volets, d'autre part. 2.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que les deux volets de commande (11, 12) sont reliés à un élément déflecteur d'écoulement (14) qui s'étend diamétralement dans le canal d'entrée (2) et forme les deux demi-canaux (9, 10). 3.- Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé par le fait que l'télément déflecteur d'écoulement (14) est en forme de coin s'élargissant dans le sens du courant et présente, du c8té du tamis séparateur, une surface de guidage d'écoulement (15), cintrée en coupe radiale, dont le rayon de courbure (R) correspond approximativement à celui du carier de éparateur (1). /quecon ue 4.- Dispositif selon l'une/des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que, du c8té de l'arrivée du liquide, l'élément déflecteur d'écoulement (14) présente au voisinage de son milieu un volet déflecteur d'écoulement L4a) dirigé contre le courant, qui peut 9tre pivoté Jusqu'à la paroi du canal d'entrée (2). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé par le fait que le tamis séparateur (5) présente, dans la région masquée par les volets de commande (11, 12), et notamment dans la zone masquée par l'élément déflecteur d'écoulement (14), une surface (16) de guidage de courant qui est cintrée en coupe radiale et qui est dépourvue de perforations, son rayon de courbure (r) correspondant à celui du tamis séparateur (5). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, 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 des volets de commande (11, 12) que dans la zone du canal d'évacuation (4), et qu'à cet effet le tamis séparateur (5) est en situation excentrée, dans la direction du courant, à l'intérieur du carter de séparateur. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé par le fait que le carter de séparateur (1) présentedans la région du canal d'évacuation (4), une zone d'eau morte (17) qui est en forme de dépression. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le canal d'évacuation (4) est constitué par au moins une tubulure d'évacuation (18) disposée radialement et saillant, par un embout ou collet (19), dans cette zone d'eau morte (17). /ouelconque/ 9.- Dispositif selon l'une/d revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que la zone d'eau morte (17) s'étend sur toute la hauteur (H) du carter de séparateur (1) et qu'une pluralité de tubulures d'évacuation parallèles (18) sont disposées de manière espacée sur toute la hauteur de cette zone d'eau morte (17). 1O.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 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 (H).