Brevet FR2477028A1 — publié le 19810904

A 2 La présente invention concerne d'une manière générale les filtres du genre comportant un corps de filtre globale- ment cylindrique, qui présente, à sa périphérie, une tubulu- re d'entrée inclinée sur son axe, et, à l'une de ses extré- mités, une tubulure de sortie axiale, et une crépine fixe, qui est disposée dans ledit corps de filtre, et dont le vo- lume intérieur est en relation avec ladite tubulure de sortie. De tels filtres sont couramment mis en oeuvre pour le filtrage d'eaux industrielles, et notamment d'eaux de circu- lation destinées à la réfrigération de quelconques installa- tions, condenseurs de turbines à vapeur par exemple, et ils sont destinés à retenir, outre de quelconques débris iner- tes, des organismes tels que coquillages ou algues, suscep- tibles de proliférer en aval dans les installations desser- vies, au préjudice du fonctionnement de celles-ci, s'ils n'étaient pas préalablement éliminés. La présente invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, ceux de ces filtres dont le corps de filtre a une paroi en colimaçon, tel que décrit par exem- ple dans le brevet français déposé le 22 Juin 1976 sous le NI 76 18883 et publié sous le NI 2.555.544. Dans un filtre de ce type, il résulte, avantageusement, du profil en colimaçon de la paroi du corps de filtre, en conjonction avec l'inclinaison de la tubulure d'entrée, un balayage systématique de la crépine par le flux entrant évitant que se déposent sur cette crépine les débris et or- ganismes à retenir et dirigeant ceux-ci vers une zone de recueil déterminée dont ils sont périodiquement éliminés par purge. Dans les filtres de ce type, il est usuellement prévu d'équiper le volume interne de la crépine d'un déflecteur globalement conique, à nez dirigé vers la tubulure de sor- tie, pour régulariser les écoulements et équilibrer de la manière la plus homogène possible tout au long de la crépi- ne le débit traversant celle-ci, en modulant en conséquence la section de passage offerte à ce débit le long d'une gé- nératrice de la crépine. En effet, et c'est également le cas dans les filtres à tubulure d'entrée inclinée même lorsque la paroi du corps de filtre n'a pas un profil en colimaçon mais au contraire un profil circulaire coaxial de celui de la crépine, la disposition axiale de la tubulure de sortie opposée à la disposition latérale de celle d'entrée tend à favoriser un accroissement du débit à travers la crépine dans la zone de celle-ci la plus proche de la tubulure de sortie, au détri- ment de la zone de cette crépine la plus éloignée de ladite tubulure de sortie. A ce jour, le déflecteur mis en oeuvre est usuellement lisse. Bien que les filtres à crépine fixe et déflecteur de ce genre aient donné, et puissent encore donner, satisfac- tion, ils présentent divers inconvénients, qui sont les sui- vants. Tout d'abord, malgré la présence du déflecteur, l'équi- librage du débit tout au long de la crépine ne se fait pas de manière totalement satisfaisante, et il n'est pas rare d'observer, dans la zone de cette crépine la plus proche de la tubulure de sortie, des écoulements en survitesse, c'est- à-dire des écoulements qui, empruntant dans le filtre concer- né un trajet plus court que celui suivi par la moyenne des écoulements traversant celui-ci, sont animés d'une vitesse supérieure à la vitesse moyenne de ces derniers. En outre, la rotation dont ces écoulements sont l'objet dans le filtre autour de la crépine se perpétue intempestive- ment en aval de celui-ci. Enfin, du fait de cette rotation, il peut intempestive- ment s'établir, sur le nez du déflecteur, un vortex instable ayant des effets sur les installations en aval, notamment lorsque, s'agissant par exemple d'échangeur, de telles ins- tallations comportent des plaques tubulaires. De l'ensemble de ces désordres hydrauliques il résulte non seulement un accroissement des pertes de charges dues au filtre, mais encore, le cas échéant, la production de vibra- tions susceptibles d'affecter tant le filtre lui-même que les installations qu'il dessert. La présente invention a de manière générale pour objet des dispositions de nature à minimiser, voire même annuler, ces inconvénients. De manière plus précise, elle a pour objet un filtre, notamment pour eaux industrielles, du genre comportant un corps de filtre globalement cylindrique, qui présente, à sa périphérie, une tubulure d'entrée inclinée sur son axe, et à l'une de ses extrémités, une tubulure de sortie axiale, une crépine fixe, qui est disposée dans ledit corps de fil- tre, et dont le volume intérieur est en relation avec la dite tubulure de sortie, et, à l'intérieur de ladite crépi- ne, un déflecteur globalement conique à nez dirigé vers la tubulure de sortie, ce filtre étant caractérisé en ce que, entre le déflecteur et la crépine, s'étend radialement au moins une ailette. En pratique, plusieurs ailettes sont prévues en croi- sillon, et ces ailettes sont de deux types différents. Il y a, en effet, au moins une ailette de plus grande longueur, qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du déflecteur, et au moins une ailette de plus petite longueur, qui ne s'étend que sur une portion de la longueur du déflec- teur. En pratique, l'ailette de plus grande longueur, qui peut éventuellement être dédoublée, est établie au droit de la tubulure d'entrée, et elle a pour fonction et pour résul- tat, les essais le confirment, d'une part d'assurer une équi-répaiftition du débit tout au long de la crépine, et d'autre part d'empêcher la création de tourbillons, toujours perturbateurs, dans la zone morte ou quasi morte qui prend malgré tout inévitablement naissance à l'intérieur de la crépine, dans la zone située le long de la génératrice o la tubulure d'entrée est tangente à la crépine. Conjointement, la ou les ailettes de plus courte lon- gueur mises en oeuvre, qui sont par exemple au nombre de trois, et qui ne s'étendent que sur sensiblement la moitié de la longueur du déflecteur à compter du nez de celui-ci, ont pour fonction, et pour résultat, les essais le confir- ment également, de casser la rotation de l'écoulement à - 2477028 l'intérieur de la crépine, au prix d'une perte de charge par frottement minimale compte tenu de leur longueur rédui- te. Certes, par elles-mêmes, les ailettes ainsi mises en oeuvre entraînent par frottement des pertes de charge, com- me déjà mentionné ci- dessus pour celles de plus courte longueur. Mais, compte tenu de l'harmonisation de l'écoulement dont elles sont à l'origine, de la récupération d'une par- tie de l'énergie cinétique de rotation de celui-ci qu'elles permettent d'assurer, et de la minimisation des survitesses locales dont elles sont à l'origine en s'opposant à la for- mation de veines préférentielles pour ledit écoulement, le bilan global en pertes de charge dû au filtre suivant l'in- vention est positif. En effet, et les essais permettent de l'établir sans ambiguïté, le filtre suivant l'invention assure par rapport à un filtre comparable de l'art antérieur, un gain global en pertes de charge supérieur à 20% du total, en sorte que, vu des installations en aval, le filtre suivant l'invention se comporte aussi bien, du point de vue des pertes de char- ge, qu'un simple coude. De préférence, à son extrémité opposée à la tubulure de sortie, le déflecteur suivant l'invention comporte au moins une ouverture, formant prise d'eau, et son nez com- porte également, axialement, au moins une ouverture, en direction de la tubulure de sortie. Il en résulte que, par son volume intérieur, le déflec- teur suivant l'invention est en mesure d'assurer un chemi- nement d'eau de sa base à son nez, et que, en cas de l'ap- parition d'une dépression tourbillonnaire locale à ce nez, l'alimentation en eau de la zone correspondante par ledit cheminement y empêche avantageusement la formation d'un vortex toujours générateur de perturbations. En bref, par l'ensemble de ses caractéristiques, le déflecteur suivant l'invention permet avantageusement d'harmoniser les écoulements, d'éviter les survitesses lo- cales, de casser les tourbillons, d'empêcher la formation de vortex, et donc, globalement, de réduire les pertes de charge et les possibilités de génération de quelconques vibrations perturbatrices. Les caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un filtre suivant l'invention, suivant la ligne brisée I-I de la figure 2; la figure 2 en est une vue en coupe axiale, suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est, à échelle différente, une vue en perspective du seul déflecteur équipant suivant l'invention un tel filtre. Sur ces figures on reconnaît un filtre du type de ce- lui décrit dans le brevet français NI 7618883 mentionné ci- dessuso Un tel filtre comporte un corps de filtre 10 globale- ment cylindrique, présentant, à sa périphérie, une tubulure d'entrée Il inclinée sur son axe, et, à l'une de ses extré- mités, une tubulure de sortie axiale 12. Le corps de filtre 10 se compose d'une paroi latérale 13, à laquelle se raccorde sensiblement tangentiellement la tubulure d'entrée 11, d'une paroi de fond 14 à compter d'une ouverture axiale 15 de laquelle s'étend la tubulure de sor- tie 12, et, à l'opposé de cette tubulure de sortie 12, une paroi de fond pleine 16. Une crépine fixe 18 est disposée dans le corps de fil- tre 10, et, dans l'exemple de réalisation représenté, cet- te crépine fixe 18, qui est globalement cylindrique, et de section circulaire, s'étend de la paroi de fond pleine 16 du corps de filtre 10 à la paroi de fond ouverte 14 de ce- lui-ci, en se raccordant à l'ouverture 15 de cette derniè- re. Son volume intérieur est donc en relation avec la tu- bulure de sortie 12. De préférence, mais non obligatoirement, la paroi la- térale 13 du corps de filtre 10 forme une volute en colima- çon autour de la crépine fixe 18, c'est-à-dire que son pro- fil répond à celui d'une spirale. Pour des commodités de dessins, cette paroi latérale 13 a cependant été représentée sur les figures comme étant à section circulaire, avec un décentrement global par rap- port à l'axe de la crépine 18 et donc à celui de la tubulu- re 12. A l'intérieur du corps de filtre 10, une paroi de re- tenue 19, établie au droit de la génératrice de la crépine 18 circonférentiellement la plus éloignée de la tubulure d'entrée 11, forme, avec ladite crépine 18 et la paroi laté- rale 13 du corps de filtre 10, une boîte de récupération de débris 20 susceptible, pour l'évacuation des débris qui s'y accumulent, de purges systématiques, par exemple sous le contrôle d'une vanne de type ordinaire 21. A l'intérieur de la crépine 18 est disposé un déflec- teur 22, qui est globalement conique, et dont le nez est di- rigé vers la tubulure de sortie 12. En pratique, ce déflecteur comporte un fût globalement tronconique 24, à l'extrémité dudit fut 24 opposée à la tu- bulure de sortie 12, une bride de fixation 25, qui se rac- corde au fût 24 par un congé arrondi 26, et, à l'extrémité dudit fût 24 proche de la tubulure de sortie 12, un nez 25, qui est arrondi. Entre le déflecteur 22 ainsi constitué et la crépine 18 s'étend radialement, suivant l'invention, au moins une ai- lette 28. En pratique, il y a plusieurs ailettes 28, et celles-ci sont de deux types différents: il y a au moins une ailette 28A de plus grande longueur, qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du déflecteur 22, et au moins une ailette de plus petite longueur 28B, qui ne s'étend que sur une por- tion de la longueur du déflecteur 22. De préférence, les ailettes 28, qu'il s'agisse d'ailet- tes de plus grande longueur 28A ou qu'il s'agisse d'ailettes de plus petite longueur 28B, sont solidaires du déflecteur 22, en étant portées par celui-ci, et, tel que représenté, ces ailettes 28 et le déflecteur 22 pénètrent dans la tubu- lure de sortie 12, en s'étendant donc, axialement, légère- ment au-delà de la crépine 18. Radialement, les ailettes 28 s'étendent du déflecteur 22 à la crépine 18. En pratique, et tel que représenté, au droit de la tubulure d'entrée 11, il y a au moins une ailette 28, et il s'agit d'une ailette 28A de plus grande longueur. Celle-ci s'étend sensiblement sur toute la longueur du déflecteur 22, du nez 23 à la.-bride 25 de celui-ci, excep- tion faite de la partie terminale du nez 23. En pratique, cette ailette de plus grande longueur 28A, qui est unique dans l'exemple de réalisation représenté, mais qui pourrait cependant être dédoublée, s'étend au droit de la génératrice de la crépine 18 à laquelle se raccorde par ailleurs la paroi de retenue 19. En pratique également, les ailettes de plus petite longueur 28B, qui sont au nombre de trois dans l'exemple de réalisation représenté, et qui, avec l'ailette de plus gran- de longueur 28A, sont régulièrement réparties circulairement autour du déflecteur 22, s'étendent chacune sur sensiblement la moitié de la longueur de ce déflecteur 22, à compter du nez 23 de celui-ci, exception faite, comme précédemment pour l'ailette de plus grande longueur 28A, de la partie termina- le de ce nez 23.. Par ailleurs, et suivant l'invention, à sa base, c'est- à-dire à son extrémité opposée à la tubulure de sortie 12, le déflecteur 22 comporte au moins une ouverture 29, et, en pratique, une pluralité de telles ouvertures 29 régulière- ment réparties circulairement, et conjointement, le nez 25 de ce déflecteur 22, est, dans sa partie extrêmale, ajouré axialement d'une ouverture 30. Le flux d'eau qui pénètre par la tubulure d'entrée 11 dans le corps de filtre 10, suivant les flèches des figures 1 et 2, se trouve conduit àentrer en rotation autour de la crépine 18, mais, après traversée de celle-ci, les ailettes 28 en provoquent une stabilisation, en cassant sa rotation, avant son évacuation par la tubulure de sortie 120. En outre, ces ailettes 28, et notamment l'ailette de plus grande longueur 28A, assurent une répartition aussi -homogène que possible du débit de ce flux entrant tout au long de la crépine 18, en évitant le développement de veines d'écoulement préférentielles au voisinage de l'extrémité de la crépine 18 la plus proche de la tubulure de sortie 12. Conjointement avec la paroi de retenue 19, l'ailette de plus grande longueur 28 s'oppose par ailleurs avantageu- sement à la formation de tourbillons dans la zone de la crépine 18 la plus proche de la tubulure d'entrée 11. Enfin, comme mentionné ci-dessus, une fraction du flux traité pénétrant par les ouvertures 29 à la base du déflec- teur 22, et traversant axialement celui-ci, évite, en nour- rissant axialement la zone située au voisinage immédiat du nez 23 de ce déflecteur, qu'une éventuelle dépression dans cette zone puisse donner naissance à un quelconque vortex. Bien entendu la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englo- be toute variante d'exécution, notamment en ce qui concerne le nombre et la longueur exacte des ailettes mises en oeu- vre, et/ou le profil exact de la paroi latérale 13 du corps de filtre 10. En outre, il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en fractionnant longitudina- lement en compartiments successifs, par des cloisons trans- versales, le volume interne de la crépine 18 et/ou celui du corps de filtre 10 autour de cette crépine 18. REVENDICATIONS 1. Filtre, notamment pour eaux industrielles, du genre comportant un corps de filtre globalement cylindrique, qui présente, à sa périphérie, une tubulure d'entrée inclinée sur son axe, et, à l'une de ses extrémités, une tubulure de sortie axiale, une crépine fixe, qui est disposée dans le dit corps de filtre et dont le volume intérieur est en rela- tion avec ladite tubulure de sortie, et, à l'intérieur de ladite crépine, un déflecteur globalement conique à nez dirigé vers la tubulure de sortie, caractérisé en ce que, entre le déflecteur et la crépine, s'étend radialement au moins une ailettee 2. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a des ailettes de deux types différents, à sa- voir au moins une ailette de plus grande longueur, qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du déflecteur, et au moins une ailette de plus petite longueur, qui ne s'étend que sur une portion de la longueur du déflecteur. 3. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que, au droit de la tubulure d'en- trée, il y a au moins une ailette, et il s'agit d'une ai- lette qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du déflecteur. 4. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisé en ce qu'une ailette de plus petite lon- gueur s'étend sur sensiblement la moitié de la longueur du déflecteur, à compter du nez de celui-ci. 5. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il y a plusieurs ailettes de plus petite longueur, régulièrement réparties circulaire- ment. 6. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ailettes sont solidaires au déflecteur0 7. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le déflecteur et les ailettes pénètrent dans la tubulure de sortie. 8. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le déflecteur comporte un fût globalement tronconique, à la base dudit fût, opposée à la tubulure de sortie, une bride de fixation se raccordant audit fût par un congé arrondi, et, à l'extrémité dudit fût, proche de la tubulure de sortie, un nez arrondi. 9. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, à sa base, opposée à la tubu- lure de sortie, le déflecteur comporte au moins une ouver- ture, et son nez comporte également au moins une ouverture. 10. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel une paroi de retenue, établie au droit de la génératrice-de la crépine circonférentiellement la plus éloignée de la tubulure d'entrée, forme, avec ladite crépine, une boite de récupération, caractérisé en ce qu'une ailette s'étend également au droit de ladite génératrice, et il s'agit d'une ailette s'étendant sensiblement sur tou- te la longueur du déflecteur0.