Brevet FR2550710A1 — publié le 19850222

La présente invention concerne une installation de filtration pour eaux chargées de particules solides minérales et/ou végétales, notamment pour machines à nettoyer les légumes. Certaines machines, comme notamment les machines à nettoyer les légumes, font une consommation importante d'eau, ce qui a pour effet de limiter fortement leur utilisation, en particulier dans les zones agricoles où la consommation d'eau est contrôlée et par exemple, en raison de sa rareté. Dans ce but, on a proposé d'équiper certaines machines d'une réserve d'eau et d'une installation de filtration pour régénérer cette eau, afin de réduire la consommation d'eau et d'accroître dans la même proportion l'autonomie de la machine. Toutefois, les installations de filtration connues se sont révélées peu efficaces en raison d'un encrassement rapide des filtres et de la fréquence élevée pour les nettoyer. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant une installation du type mentionné ci-dessus, assurant une autonomie importante de la machine, garantissant une faible consommation d'eau et réduisant au minimum les interventions manuelles sur l'installation de régénération des eaux. Dans ce but, l'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte, un filtre rotatif ayant la forme d'un tambour cylindrique creux, des moyens pour amener les eaux à filtrer à l'intérieur de ladite enceinte, des moyens pour évacuer les eaux filtrées de l'intérieur de l'espace défini par les parois du filtre vers une cuve de récupération des eaux filtrées, une turbine solidaire du filtre rotatif, des moyens pour alimenter cette turbine et pour l'entrainer, ainsi que le filtre qui lui est associé en rotation autour de son axe, et des moyens pour évacuer les particules solides séparées des eaux filtrées vers une cuve de décantation. Selon une forme de réalisation préférée, le filtre comporte un arbre central de forme tubulaire obturé à l'une de ses extrémités et communiquant par son autre extrémité avec lesdits moyens pour évacuer les eaux filtrées, et un tambour rigide de forme cylindrique obturé à ses deux extrémités, monté coaxialement par rapport à l'arbre central et dont les parois latérales comportent un réseau de perforations, et en ce que l'arbre central comporte au moins une ouverture pour permettre le passage des eaux filtrées de l'espace inférieur au tambour cylindrique creux vers l'intérieur de l'arbre central. Les parois latérales du tambour cylindrique creux portent de préférence une grille cylindrique à mailles fines,destinée à retenir les particules solides en suspension dans les eaux à filtrer. Le diamètre du tambour est de préférence sensiblement inférieur au diamètre intérieur de l'enceinte pour ménager une chambre annulaire entre la paroi intérieure de l'enceinte et la paroi extérieure du tambour, cette chambre ayant des dimensions suffisantes pour contenir un volume d'eau à filtrer sensiblement équivalent au volume intérieur du tambour rotatif. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, la turbine est coaxiale à l'arbre central et l'une des extrémités de cet arbre porte le corps rotatif muni de pales de ladite turbine. Les moyens pour amener les eaux à filtrer comprennent de préférence un premier conduit à collecter à la sortie d'une pompe et des bouchons dans la chambre annulaire ménagée entre la paroi intérieure de l'enceinte et la paroi extérieure du tambour cylindrique creux, et comportent au moins une première vanne à deux positions. Lesdits moyens pour alimenter la turbine comportent un second conduit, dérivé dudit premier conduit en amont de ladite première vanne, et des bouchons à l'intérieur de ladite turbine pour diriger un jet d'eau sous pression sur les pales de cette dernière, ledit second conduit comportant une seconde vanne à deux positions. Pour permettre l'évacuation des particules solides séparées des eaux filtrées, l'installation comporte de préférence un troisième conduit équipé d'une troisième vanne à deux positions, constituant lesdits moyens pour évacuer les particules solides vers une cuve de décantation, ce conduit ayant son embouchure dans la zone inférieure de ladite chambre annulaire. Les vannes mentionnées ci-dessus peuvent être à commande manuelle ou à commande hydraulique. Pour permettre l'automatisation de l'installation, celle-ci comporte de préférence au moins un détecteur de surpression, monté à l'intérieur de la chambreannulaire,et des moyens pour déclencher automatiquement le processus de rinçage des installations en ouvrant et en fermant automatiquement, d'une manière prédéterminée, lesdites première seconde et troisième vannes à deux positions. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente une vue en élévation, partiellement en coupe,d'une forme de réalisation préférée de l'installation de filtration selon l'invention, et la figure 2 représente schématiquement une forme de réalisation d'une commande automatique de l'installation de la figure 1. En référence à la figure 1, l'installation décrite comporte essentiellement une enceinte 10, composée d'un élément cylindrique 11 pourvu d'un fond 12 et obturé à sa partie supérieure par un couvercle 13 fixé au moyen d'une série de boulons 14. A l'intérieur de l'enceinte 10 est monté un filtre rotatif 15 comprenant un arbre central cylindrique 16, un tambour cylindrique 17 monté coaxialement sur l'arbre central ló et une grille extérieure 18, à mailles fines, portée par les parois latérales du tambour 17. Le tambour cylindrique creux 17 comporte une base annulaire 19, un couvercle annulaire 20, identique à la base 19, et une paroi latérale 21 reliant la base 19 au couvercle 20 et comportant une série de perforations 22. L'arbre central de forme cylindrique comporte une série d'ouvertures 23 permettant le passage des eaux filtrées, de l'intérieur du tambour 15 vers l'intérieur de l'arbre 16. Cet arbre est obturé à son extrémité inférieure et pourvu d'un prolongement coaxial 24 sur lequel est monté le corps rotatif 25, équipé de pales radiales, de la turbine 26 dont le carter 27 est monté contre la surface extérieure du fond 12 de l'enceinte 10. Un joint 28 assure l'étanchéité entre les surfaces en contact du carter 27 et du fond 12 de l'enceinte 10. Un roulement étanche 29, connu en soi, sert de palier au tronçon d'arbre 24 traversant une ouverture circulaire 30 ménagée au centre du fond 12 de l'enceinte 10. A son extrémité supérieure, l'arbre central 16 comporte un tronçon rétréci 31 pourvu d'un alésage central 32 qui communique avec un passage 33, défini par une ouverture circulaire ménagée au centre du couvercle 13 de l'enceinte 10 et par une pièce annulaire coudée 34 sur laquelle vient s'emmancher un conduit 35 servant à évacuer les eaux filtrées. Un palier étanche 36 assure le maintien en position du tronçon supérieur 31 de l'arbre central 16. Par ailleurs, l'installation comporte un premier conduit 37 équipé d'une première vanne 38 à deux positions et destiné à transmettre les eaux à filtrer d'une pompe 39 vers la chambre annulaire 40 ménagée entre la surface intérieure de la paroi latérale de l'enceinte 10 et la surface extérieure du tambour 15. Les eaux à filtrer aspirées par la pompe 39 dans le sens de la flèche A, proviennent d'une cuve de stockage 41 qui est de préférence montée sur le véhicule portant la machine (non représentée) servant à nettoyer les légumes. L'installation comporte un second conduit 42 dérivé dudit premier conduit 37 et débouchant à l'intérieur de la turbine 27 pour diriger un jet d'eau sous pression sur les pales de cette turbine. Le conduit 42 comporte une seconde vanne 43 montée par exemple entre la sortie de la turbine 26 et la cuve de stockage 41. L'installation comporte un troisième conduit 44 équipé d'une troisième vanne à deux positions 45, qui permet d'évacuer les particules solides séparées des eaux filtrées de la chambre annulaire 40 vers une cuve de décantation 46 d'où les eaux claires sont ramenées vers la cuve de stockage 41 par l'intermédiaire d'un conduit 47 et d'où les déchets solides sont évacués par un conduit 48. Pendant la phase de filtration, la vanne 38 est ouverte et les vannes 43 et 45 sont fermées. De ce fait, les eaux à filtrer aspirées par la pompe 39 dans la cuve de stockage 41 sont transférées par le conduit 37 vers la chambre 40 dans le sens de la flèche A. De cette chambre, les eaux à filtrer, c'est-à-dire chargées de particules solides, suivent le trajet indiqué par les flèches E, pour pénétrer à travers la grille 18 #et les perforations 22 du tambour 15 à l'intérieur de l'espace annulaire ménagé entre la paroi intérieure du tambour.15 et la paroi extérieure de l'arbre central 16. Ces eaux filtrées pénètrent par les ouvertures 3 à l'intérieur de l'arbre central 16 dans le sens des flèches C,et sont évacuées dans le sens de la flèche D par le conduit 35 vers la cuve de stockage 41. Lorsque le filtre est obturé, on ferme la vanne 38 et l'on ouvre ces vannes 43 et 45, ce qui a pour effet d'arrêter l'arrivée d'eau dans la chambre 40 et de provoquer une circulation d'eau sous pression à travers le conduit 42 dans le sens des flèches E. Ce jet d'eau sous pression entraîne la turbine 26 et provoque la rotation du tambour filtrant 15. Les particules solides attachées à la grille 18 sont projetées par la force centrifuge contre la surface intérieure des parois latérales Il de l'enceinte lO,et évacuées par le conduit 44 vers la chambre de décantation 46. A la fin de la phase de nettoyage, on ferme à nouveau les vannes 43 et 45 et l'on rouvre la vanne 38 de telle manière que l'installation soit prête pour une nouvelle phase de filtration. Dans l'exemple illustré par la figure 1; les vannes 38, 43 et 45 sont à commande manuelle. Toutefois, l'installation peut être automatisée grâce à un dispositif illustré schématiquement par la figure 2. Ce dispositif se compose d'un disque de commande 50 rotatif autour d'un axe fixe 51, et portant les extrémités de trois tringles 52, 53 et 54 dont les autres extrémités sont connectées à des manettes 55, 56 et 57 des vannes- respectives 43, 45 et 38. Ce disque peut être entraîné en rotation dans les sens de la double flèche F, par la tige 58 du piston d'un vérin hydraulique 59 couplé à un inverseur d'alimentait on 60. Un détecteur 61 sensible à une surpression peut être monté à l'intérieur de la chambre 40. Lorsque le filtre est obturé, on observe une augmentation de pression à llin- térieur de la chambre 40.Cette augmentation de pression est détectée par le détecteur 61 qui agit sur l'inverseur d'alimentation 60 du vérin hydraulique 59 pour faire tourner le disque 50 dans un sens ou dans l'autre, ce qui a pour effet de provoquer, soit l'ouverture de la vanne 38 et la fermeture simultanée des vannes 43 et 45, soit la fermeture de la vanne 38 et l'ouverture simultanée des deux autres vannes 43 et 45. Par ce moyen, l'installation peut être rendue entièrement automatique, le filtre étant rincé à intervalles réguliers. L'expérience a montré que grâce à ce dispositif, la consommation d'eau des machines à nettoyer les légumes est fortement réduite, et leur autonomie est considérablement augmentée, ce qui permet une utilisation dans des zones agricoles où l'eau est particulièrement rare. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et illustrée par les figures. Elle peut subir diverses modifications et se présenter sous différentes variantes, évidentes pour l'homme de l'art. En particulier, le disque de commande 50 pourrait être remplacé par tout autre dispositif équivalent sur le plan fonctionnel. Revendications 1. Installation de filtration pour eaux chargées de particules solides minérales et/ou végétales, notamment pour machines à nettoyer des légumes, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte (10) dans laquelle est monté un filtre rotatif (15) ayant la forme d'un tambour cylindrique creux (17), des moyens (37) pour amener les eaux à filtrer à l'intérieur de ladite enceinte (10), des moyens (35) pour évacuer les eaux filtrées de l'intérieur de l'espace défini par les parois du filtre vers une cuve (41) de récupération des eaux filtrées, une turbine (26) solidaire du filtre rotatif (15), des moyens (42) pour alimenter cette turbine et pour l'entraîner ainsi que le filtre qui lui est associé, en rotation autour de leur axe commun, et des moyens (44) pour évacuer les particules solides, séparées des eaux filtrées, vers une cuve de décantation (46). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre (15) comporte un arbre central (16) de forme tubulaire, obturé à l'une de ses extrémités et communiquant par son autre extrémité avec lesdits moyens (35) pour évacuer les eaux filtrées, et un tambour rigide (17) de forme cylindrique obturé à ses deux extrémités, monté coaxialement par rapport à l'arbre central (16) et dont les parois latérales comportent un réseau de perforation (22)) et en ce que l'arbre central (16) comporte au moins une ouverture (23) pour permettre le passage des eaux filtrées de l'espace intérieur au tambour (17) vers l'intérieur de l'arbre central (16). f. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les parois latérales du tambour cylindrique creux (17) portent une grille cylindrique (18) à mailles fines. 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre du tambour (17) est sensiblement inférieur au diamètre intérieur de l'enceinte (10) pour ménager une chambre annulaire (40) entre la paroi in térieure de l'enceinte et la paroi extérieure du tambour, cette chambre ayant des dimensions suffisantes pour contenir un volume d'eau à filtrer sensiblement équivalent au volume intérieur du tambour rotatif (li). 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la turbine (26) est coaxiale à l'arbre central (16) et en ce que l'une des extrémités de cet arbre porte le corps rotatif (25) muni de pelés radiales de ladite turbine (26). 6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (37) pour amener les eaux à filtrer vers le filtre, comportent un premier conduit (37) connecté à la sortie d'une pompe (39) et débouchant dans la chambre annulaire (40)ménagée entre la paroi intérieure de l'enceinte (10) et la paroi extérieure du tambour (17), ce premier conduit comportant au moins une première vanne (38) à deux positions. 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens (42) pour alimenter la turbine comportent un second conduit (42) dérivé dudit premier conduit (37), en amont de ladite première vanne (38), et qui débouche à l'intérieur de la turbine (26) pour diriger un jet d'eau sous pression sur les pales de cette dernière, et en ce que le second conduit comporte une seconde vanne (43) à deux positions. 8. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un troisième conduit (44), équipé d'une troisième vanne à deux positions (45), ce conduit constituant lesdits moyens pour évacuer les particules solides séparées des eaux filtrées vers une cuve de décantation (46), et ce conduit ayant son embouchure dans la zone inférieure de ladite chambre annulaire (40). 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 et 8, caractérisée en ce que les vannes sont à commande manuelle 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caraco térisée en ce que les vannes sont à commande hydraulique. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un détecteur de surpression (61), monté à l'intérieur de la chambre annulaire, et des moyens (50, 59, 60) pour déclencher automatiquement le processus de rinçage du filtre.