Brevet FR2472945A1 — publié le 19810710

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour filtrer en continu un fluide aspi- ré par une pompe en utilisant un ensemble de filtra- tion dont la régénération est effectuée automatiquement par une séquence de nettoyage à contre-courant. Le nettoyage à contre-courant est une tech- nique connue consistant à faire passera à travers un filtre colmaté, une certaine quantité de fluide propre sous pression dans le sens opposé au sens de la filtra- tion pour débarrasser le filtre des impuretés l'ayant colmaté. Grâce à cette technique, on peut réaliser un filtrage continu en utilisant un ensemble de filtra- tion à deux filtres fonctionnant chacun alternativement de telle sorte que l'un fonctionne lorsque l'autre est en attente et nettoyé à contre-courant. On connatt déjà des dispositifs de ce genre dans lesquels l'ensemble de filtration est placé sur le refoulement de la pompe. Cette solution nécessite d'installer l'ensemble de filtration en aval de la pompe et, par suite, de faire travailler la pompe sur un fluide non filtré. La présente invention vise à éviter ces in- convénientse En conséquence, l'un des buts de linven- tion est de réaliser la filtration en continu d'un fluide aspiré par une pompe en utilisant un ensemble de filtration à nettoyage à contre-courant placé en amont de la pompe c'est-à-dire à l'aspiration de cette pompe. Un autre but de l'invention est de réaliser une telle filtration sur de l'eau de mers par exemple sur l'eau d'aspiration d'un groupe hydraulique immergé fonctionnant à l'eau de mer. Selon un de ses aspects, l'invention concerne un procédé pour filtrer en continu un fluide aspiré par une pompe, selon lequel on réalise la filtration au moyen d'un ensemble de filtration à deux filtres fonc- tionnant alternativement en sorte que l'un fonctionne tandis que l'autre est en attente et nettoyé à contre- courant, caractérisé par le fait que lon réalise la filtration à l'aspiration de la pompe et que l'on uti- lise une partie du fluide refoulé par la pompe pour accumuler du fluide sous pression et commander le fonctionnement ou le nettoyage des filtres. Dans la présente description et les revendi- cations annexées, le terme "filtre" entend désigner aussi bien un filtre unique qu'un groupe de filtres montés en parallèle. Selon une autre particularité de l'invention, ce procédé comporte les étapes consistant à aspirer le fluide à travers l'un des deux filtres jusqu'à ce qu'il soit colmaté, à aspirer temporairement le fluide à travers les deux filtres, à aspirer le fluide à travers l'autre filtre et, à nettoyer à contre-courant le filtre colmaté par décharge du fluide accumulé sous pression. Il est particulièrement avantageux de limiter le prélèvement de fluide accumulé sous pression à un faible pourcentage, par exemple inférieur à 10 %, de 3O l'énergie produite sur le refoulement de la pompe. En outre, on réduira avantageusement au mini- mum le prélèvement d'énergie pour maintenir le fluide accumulé Cous pression. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de filtration pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ce dispositif étant conçu pour ôtre relié à une pompe et comportant un ensemble de filtra- tion à deux filtres fonctionnant alternativement en sorte que l'un fonctionne tandis que l'autre est en attente et nettoyé à contre-courant, caractérisé par le fait que l'ensemble de filtration est relié à l'as- piration de la pompe et par le fait que le dispositif comporte en outre un accumulateur de fluide sous pression relié au refoulement de la pompe et un ensemble de commande alimenté par l'accumulateur pour commander le fonctionnement ou le nettoyage des filtres. Dans un mode de réalisation préféré du dis- positif de filtration de l'invention, celui-ci com- porte - un distributeur à trois étages indépendants à trois voies comprenant: un étage de distribution à contre-courant relié aux deux filtres et à ltaccumulateur pour intro- duire du fluide sous pression venant de l'accumu- lateur, successivement sur l'un des deux filtres, sur aucun des filtres, puis sur l'autre filtre, par l'intermédiaire d'un clapet de nettoyage qui est fermé dans la première de ces trois positions; un étage de distribution de l'aspiration relié aux deux filtres et à l'aspiration de la pompe pour réaliser successivement l'aspiration sur ltun des deux filtres, l'aspiration temporaire sur les deux filtres et l'aspiration sur l'autre filtre; un étage de distribution du pilotage du clapet de nettoyage relié d'une part à l'accumulateur et au milieu ambiant et d'autre part à une chambre de pilotage du clapet de nettoyage pour assurer successivement la fermeture, l'ouverture et la fermeture du clapet de nettoyage; et - des moyens de pilotage du distributeur à trois voies. Selon une autre particularité de ce disposi- tif? les moyens de pilotage du distributeur à trois voies comportent: - un vérin de manoeuvre du distributeur à trois voies; - un distributeur à quatre voies de commande du vérin de manoeuvre; - - deux distributeurs de pilotage du distributeur à quatre voies reliés chacun à une conduite reliant un des filtres au distributeur à trois voies et équipés chacun d'un ressort de rappel dont l'effort déter- mine la dépression maximum admise sur la conduite correspcndante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limita- tif, et sur lequel: la figure unique représente de façon schéma- tique un dispositif de filtration selon l'invention. Le dispositif de filtration représenté sur la figure comporte un module de filtration 10, un mo- dule de commande 12 et un module accumulateur 14 conte- nus à l'intérieur d'une enceinte 16 et est associé à une pompe 18 de prélèvement de fluide, tout l'ensemble étant, dans l'application décrite ici, plongé dans un fluide tel que l'eau de mer pouvant pénétrer à l'inté- rieur de l'enceinte 16. Le module de filtration 10 comprend une cré- pine 20 susceptible de retenir les plus grosses impure- tés du fluide, un ensemble de filtration constitué de deux filtres 22 et 24 avec leurs éléments filtrants et fonctionnant chacun alternativement en sorte que l'un fonctionne tandis que l'autre est en attente et nettoyé à contre-courant. Les deux filtres 22 et 24 sont reliés à la crépine 20 par deux conduites respectives 26 et 28 sur lesquelles sont montés deux clapets d'aspiration et 32 emp8chant tout retour de fluide vers la cré- pine. En outre, deux clapets dtévacuation du contre- courant 34 et 36 sont montés sur des conduites 38 et 40 reliées respectivement à l'entrée des filtres 22 et 24 et débouchant sur une conduite d'évacuation commune 42 débouchant dans le milieu ambiant, c'està-dire le fluide. Ces clapets 34 et 36 sont destinés à permettre ltévacuation à contre-courant du fluide de nettoyage en empachant tout retour de fluide vers l'entrée des filtres. Les filtres 22 et 24 débouchent à leur sortie sur des conduites respectives 44 et 46 reliées au mo- dule de commande 12 et débouchant ensuite sur une con- duite d'aspiration 48 reliée à l'aspiration de la pompe 18. Les filtres 22 et 24 peuvent être avantageuse- ment constitués par des filtres à cyclone, connus en soi, et disposés verticalement en sorte que le fluide à filtrer pénètre tangentiellement entre deux viroles et descende ensuite en créant un effet de cyclone sépa- rant les principales impuretés qui s'accumulent dans le fond du filtre, le fluide remontant ensuite dans la virole intérieure et traversant l'élément filtrant de ltextérieur vers lVintérieur. Le module de commande 12 comporte un distri- buteur 50 à trois étages indépendants 52, 54 et 56 à trois voies. L'étage 52 constitue un étage de distribution à contre-courant dont deux voies 58 et 60 sont reliées respectivement aux deux filtres 22 et 24 et dont la troisième voie 62 est reliée au module accumulateur 14 par l'intermédiaire d'une conduite 64. Cet étage 52 a pour rôle d'introduire du fluide sous pression venant du module accumulateur 14, successivement sur l'un des deux filtres, sur aucun des filtres puis sur l'autre filtre selon que l'étage 52 occupe les positions res- pectives 52a, 52b et 52c, par l'intermédiaire d'un clapet de nettoyage 66 qui est fermé en position 52a et dont le fonctionnement sera décrit en détail ci- après. L'étage 54 constitue un étage de distribu- tion de l'aspiration dont deux voies 68 et 70 sont reliées respectivement aux deux filtres 22 et 24 et dont la troisième voie 72 est reliée à la conduite d'aspiration 48 reliée à la pompe 18. Selon que l'étage 54 occupe les positions 54a, 54b ou 54c, il assurera respectivement l'aspiration sur le filtre 24, l'aspiration temporaire sur les deux filtres 22 et 24 et l'aspiration sur le filtre 22. L'étage 56 constitue un étage de distribu- tion du pilotage du clapet de nettoyage 66 précité. Cet étage 56 comporte une première voie 74 reliée au module accumulateur 14 par l'intermédiaire d'une conduite 769 une deuxième voie 78 débouchant dans le milieu ambiant et une troisième voie 80 reliée par une conduite 82 à une chambre 84 assurant le pilotage du clapet de nettoyage 66 et faisant partie du module accumulateur 14. Selon que l'étage 56 occupe res- pectivement les positions 54a, 54b ou 54c, il assure respectivement la fermeture, ltouverture et la ferme- ture du clapet de nettoyage 66, comme cela sera expli- qué plus loin. Le distributeur 50 peut être constitué par exemple par un distributeur rotatif dont les trois étages seront solidaires en rotation. Le module de commande 12 comporte également des moyens de pilotage du distributeur 50. Ces moyens de pilotage comportent un vérin à double effet 88 de manoeuvre du distributeur 50; un distributeur à quatre voies 90 de commande du vérin de manoeuvreO commandé par un vérin auxiliaire et déplaçable entre deux positions stables par l'inter- médiaire de deux conduites d'arrivée de fluide 92 et 94-reliées à la conduite 76; et deux distributeurs 96 et 98 de pilotage du distributeur à quatre voies 90. Le distributeur 90 comportera avantageusement deux crantages correspondant à chacune des positions sta- bles pour mémoriser la position correspondante. Les distributeurs 96 et 98 sont reliés respectivement aux conduites 44 et 46 reliant les filtres 22 et 24 au distributeur 50, Ces distributeurs 96 et 98 sont par ailleurs équipés chacun d'un ressort de rappel 100 et 102 dont l'effort détermine la dépression maximum admise sur la conduite correspondante 44 ou 46. Les moyens de pilotage du distributeur 50 comportent également un gicleur 104 de réglage de la vitesse du vérin 88. Ce gicleur 104 est placé sur une conduite 106 reliant la conduite 76 à l'une des quatre voies 108 du distributeur 90 qui comporte par ailleurs une voie 110 débouchant dans le milieu ambiant et deux voies 112 et 114 reliées au vérin de manoeuvre 88. Le module accumulateur 14 est constitué par un corps 86 pourvu d'une arrivée 116 de fluide sous pression reliée par une conduite 118 au refoulement de la pompe 18 et destinée à prélever une partie de l'énergie de refoulement de la pompe dont le reste va vers une utilisation 120. L'arrivée 116 débouche dans une chambre 122 dont l'accès peut être obturé par un clapet de ferme- ture 124 et débouche ensuite par une conduite 126, ménagée à l'intérieur de l'accumulateur 86, à.lafois dans une chambre d'accumulation 128 en étant en même temps en communication avec la conduite 76 et dans la chambre 84 de pilotage du clapet de nettoyage 66. L'accumulateur comporte en outre un piston déplaçable dans la chambre 128 à l'encontre de la force d'un ressort 132 et sur lequel est attelé le clapet de fermeture 124-de telle sorte que lorsque l'accumulateur est chargé, le déplacement du piston entraîne la fermeture de l'arrivée 116. Le module accumulateur 14 comporte en outre un limiteur de pression 134 relié à la chambre 128 pour protéger l'accumulateurs un limiteur de débit 136 monté sur la conduite 118 de manière à limiter le prélèvement diénergie effectué par l'accumulateur sur le refoulement de la pompe. Ltaccumulateur comporte en outre un clapet de temporisation 138 monté sur la con- duite 82 reliant la chambre de pilotage 84 du clapet de nettoyage 66 à l'étage 56 du distributeur 50. Ce cla- pet de temporisation est destiné à assurer que tout le volume de l'accumulateur aura été utilisé pour la sé- quence de nettoyage de l'un quelconque des deux filtres 22 et 24. Le fonctionnement du dispositif sera mainte- nant décrit ci-après: On décrira le fonctionnement d'un cycle com- plet du dispositif à partir de la position de départ représentée sur la figure annexée. Dans cette position, l'aspiration se fait sur le filtre 24 (étage 54 en position 54a), le filtre 22 est propre et la position - de nettoyage à contre-courant est maintenue(étage 52 en position 52a) et l'accumulateur 86 est chargé. La pression du fluide emmagasiné dans la chambre 128 de l'accumulateur 86 sfétablit alors sur le clapet de :30 nettoyage 66, sur les deux côtés du vérin auxiliaire du distributeur 90 par l'intermédiaire des distributeurs de pilotage 96 et 98 en position de rappel par ressort. Le distributeur de commande 90 est alors maintenu en position. La pression s'établit également sur une chambre du vérin de manoeuvre 88 par l'intermédiaire du distributeur de commande 90. La position du distri- buteur 50 étant maintenue, la pression s'établit égale- ment sur l'étage 56 de pilotage du clapet de nettoyage. Dans cette positions le fluide, par exemple de l'eau de mers est tout d'abord aspiré à travers la crépine 20 qui retient les plus grosses impuretés, atteint ensuite le clapet d'aspiration 32, passe à travers le filtre 249 à travers l'étage 54 du distri- buteur 50 qui l'envoie directement sur l'aspiration de la pompe 18. Au cours du fonctionnement de la pompe et au fur et à mesure du colmatage du filtre 24 en service, la conduite dIaspiration 46 va se mettre en dépression par rapport au milieu ambiant, Cette information agit sur l'un des distributeurs de pilotages à savoir le distributeur 98. Lorsque la dépression atteint la va- leur de tarage déterminée par le ressort correspondant (ressort 102), le distributeur 98 change de position. Ainsi, la conduite 94 est mise en communication avec le milieu ambiant alors que la conduite 96 est maintenue sous pression. Le vérin auxiliaire de pilotage du dis- tributeur 90 se déplace et inverse la fonction du dis- tributeur 90 en mémorisant en même temps cette informa- tion. Le vérin de manoeuvre 88 est alimenté et réalise sa course à une vitesse préréglée par le gi- cleur 104 situé sur l'alimentation en amont du distri- buteur. Le déplacement du vérin de manoeuvre 88 permet d'effectuer avec le distributeur 50 la séquence sui- vante: - fermeture des trois Voies de l'étage de nettoyage à contrecourant (position 52b) - ouverture des trois voies de l'étage d'aspiration (position 54b) - pilotage du clapet de nettoyage à contre- courant (position 56b) - passage sur l'aspiration du filtre propre (position 54c) - ouverture du nettoyage à contre-courant sur le filtre colmaté (position 52c) - mise à l'ambiante du clapet de nettoyage (position 56c). La fermeture du clapet de nettoyage 66 est retardée par le clapet de temporisation 138 de façon a être assuré que tout le volume du fluide de l'accumu- lateur a été utilisé. Après fermeture du clapet de nettoyage, la pression s'établit à nouveau et l'accu- mulateur se charge grâce au prélèvement de fluide fait sur le refoulement de la pompe. Le débit prélevé sur la pompé est limité par le limiteur de débit 136. Lorsque l'accumulateur est complètement chargé, il entraine avec lui le clapet de fermeture 124 qui bloque ltarrivée de fluide et évite ainsi de consommer de la puissance inutilement. Le limiteur de pression 134 protège l'accumulateur et l'ensemble de l'installa- tion. L'aspiration se faisant maintenant sur un filtre propre, c'est-àdire sur le filtre 22, il n'y a plus de dépression et les distributeurs de pilotage - 96 et 98 sont en position de rappel de ressort. Le cycle est alors terminé et l'appareil prêt pour une nouvelle séquence. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulièrement décrit et re- présenté et on peut réaliser d'autres variantes de réalisation sans sortir du cadre de la présente inven- tion. Ainsi, les distributeurs de l'ensemble de distribution pourront être soit des distributeurs rota- tifs, soit des distributeurs à tiroir. REVENDICATIONS 1. Procédé pour filtrer en continu un fluide aspiré par une pompe, selon lequel on réalise la fil- tration au moyen datu ensemble de filtration à deux filtres fonctionnant alternativement en sorte que l'un fonctionne tandis que l'autre est en attente et nettoyé à contre-courant, caractérisé par le fait que l'on réa- lise la filtration à l'aspiration de la pompe et que l'on utilise une partie du fluide refoulé par la pompe pour accumuler du fluide sous pression et commander le fonctionnement ou le nettoyage des filtres. 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à aspirer le fluide à travers l'un des deux filtres jusqu'à ce qu'il soit colmaté, à aspirer temporairement le fluide à travers les deux filtres, à aspirer le fluide à travers ltautre filtre et à nettoyer à contre- courant le filtre colmaté par décharge du fluide accu- mulé sous pression. 3, Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on limite le prélève- ment de fluide accumulé sous pression à un faible pour- centage, par exemple inférieur à 10 es, de l'énergie produite sur le refoulement de la pompe. 4. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé par le fait qu'on réduit au minimum le pré- lèvement d'énergie pour maintenir le fluide accumulé sous pression. 5. Dispositif de filtration pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 49 ce dispositif étant conçu pour être relié à une pompe et comportant un ensemble de filtration a deux filtres fonctionnant alternativement en sorte que l'un fonctionne tandis que l'autre est en attente et nettoyé à contre-courant, caractérisé par le fait que l'ensemble de filtration est relié à l'aspiration de la pompe et par le fait que le dispositif comporte en outre un accumulateur de fluide sous pression relié au refoulement de la pompe et un ensemble de commande ali- menté par l'accumulateur pour commander le fonctionne- ment ou le nettoyage des filtres. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que ltensemble de commande comporte: - un distributeur à trois étages indépendants à trois voies comprenant: un étage de distribution à contrecourant relié aux deux filtres et à l'accumulateur pour introduire du fluide sous pression venant de l'accumulateur, successivement sur l'un des deux filtres, sur aucun des filtres, puis sur l'autre filtre, par l'inter- médiaire d'un clapet de nettoyage qui est fermé dans la première de ces trois positions; u un étage de distribution de l'aspiration relié aux deux filtres et à l'aspiration de la pompe pour réaliser successivement l'aspiration sur l'un des deux filtres l'aspiration temporaire sur les deux filtres et l'aspiration sur l'autre filtre; un étage de distribution du pilotage du clapet de nettoyage relié d'une part à l'accumulateur et au milieu ambiant et d'autre part à une chambre de pilotage du clapet de nettoyage pour assurer successivement la fermeture, l'ouverture et la fermeture du clapet de nettoyage; et - des moyens de pilotage du distributeur à trois voies. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens de pilotage du distributeur comportent: - un vérin de manoeuvre du distributeur à trois voies; - un distributeur à quatre voies de commande du vérin de manoeuvre; - deux distributeurs de pilotage du distributeur à quatre voies reliés chacun à une conduite reliant un des filtres au distributeur à trois voies et équipés chacun d'un ressort de rappel dont l'effort détermine la dépression maximum admise sur la con- duite correspondante. 8. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé par le fait que la chambre de pilotage du clapet de nettoyage est reliée au distributeur à trois voies par une conduite sur laquelle est monté un clapet de temporisation pour assurer que tout le volume de l'accumulateur a été utilisé. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que Iaccumulateur com- porte une arrivée de fluide reliée au refoulement de la pompe par une conduite sur laquelle est montée un limi- teur de débit pour limiter le prélèvement d'énergie effectué par l'accumulateur sur l1énergie produite sur le refoulement de la pompe. 10. Dispositif de filtration selon la revendi- cation 9, caractérisé par le fait que l'accumulateur comporte un piston rappelé par un ressort et un clapet de fermeture attelé au piston et apte à fermer ltmarri- vée de fluide lorsque l'accumulateur est chargée