Brevet FR2655073A1 — publié le 19910531

L'invention concerne l'épuration des cours d'eau naturels et artificiels, et en particulier, les canaux et conduites utilisés dans les installations hydroélectriques. Le terme dégrillage est utilisé pour dénommer cette opération. Il convient tout d'abord de donner la définition de quelques termes techniques, utilisés tout au long de la description et dans les revendications. - Bajoyer : Mur consolidant les rives d'un cours d'eau de part et d'autre, tel que la paroi d'une écluse. - Batardeau : Digue provisoire pour mettre à sec un cours d'eau. - Dégrillage : Phase consistant, dans L'épuration des eaux usées ou des eaux des cours d'eau à débarrasser les matières flottantes les plus volumineuses. Un dispositif tel qu'il est défini dans le titre de la présente invention est donc un dégrilleur. - Dégravement : Action d'enlever le sable et les vases d'un cours d'eau. - Dessableur : Ouvrage destiné à empêcher les sables de rester en suspension dans un cours d'eau. - Radier : Plate-forme de maçonnerie couvrant la surface d'un sol d'une construction hydraulique, pour maîtriser le parcours et le travail des eaux. Dans les installations hydrauliques comportant un barrage, un chenal artificiel est souvent prévu pour faire contourner le barrage au cours d'eau. Il est utilisé dans différentes situations, par exemple lorsque le niveau du réservoir constitué par la retenue du barrage dépasse une valeur déterminée, le débit du cours d'eau étant trop important. Dans ce cas, il est nécessaire de faire évacuer une partie des eaux du réservoir par le chenal. Au niveau du barrage, une conduite forcée est souvent prévue pour amener l'eau à une usine hydroélectrique placée en aval. Cette eau devant passer dans des conduits divers, et dans une ou plusieurs turbines, elle doit être débarrassée de la plus grande partie des impuretées et matières flottantes. Dans tous ces cas, un dégrilleur est généralement utilisé pour débarrasser ces matières flottantes volumineuses, un épurement plus fin pouvant également être prévu grâce à un dispositif de dégravement. Le dêgri I lage se fait généralement au moyen d'une grille principale, placée en travers du chenal, sur toute la section du cours d'eau. Cette grille est fixe, plane et positionnée plus ou moins verticalement. Elle possède des barreaux constituant un tamis et espacés les uns des autres en fonction de la taille minimale des matières flottantes à arrêter. Tous les gros bois et divers corps flottants ou non, sont ainsi arrêtées par la grille. Cette grille accumule ainsi toutes les matières flottantes ou non. Cette accumulation des matières crée une perte de charge au niveau de la grille, car la section du débit du cours d'eau à travers cette grille diminue donc. Il convient alors de nettoyer plus ou moins régulièrement la grille pour qu'elle retrouve son efficacité totale. La perte de charge peut être détectée par un dispositif de mesure du niveau en amont et en aval de la grille, ou par un dispositif à pesée différentielle hydrostatique.Quand la perte de charge atteint une valeur déterminée, un nettoyage de la grille doit avoir lieu. Le nettoyage de la grille se fait à l'aide dtun racleur mobile, appelé rateau, qui se déploie sur toute la surface de la grille. Cette dernière étant généralement large, le rateau doit parcourir plusieurs fois la hauteur de la grille sur toute la largeur de celle-ci. Les rateaux ne sont pas toujours assez puissants pour enlever les gros morceaux de bois, les tronçons d'arbres, les amas de feuilles ou les fagots. Dans ce cas, un grappin peut être utilisé pour compléter L'action du rateau, mais une intervention humaine est souvent nécessaire. Ceci nécessite alors de court-circuiter complètement Le chenal par un élément batardeau pendant tout le temps de l'intervention humaine. Le but de l'invention est de supprimer ces éventuelles interventions dues aux incidents de nettoyage de la grille, et de limiter au maximum ces interventions en ce qui concerne le dégrillage de manière générale. L'objet principal de l'invention est un dispositif pour débarrasser un cours d'eau des matières flottantes volumineuses, comprenant au moins une grille placée dans une première position dite de dégrillage en travers de toute la section du cours d'eau et comportant des barreaux espacés de façon déterminée en fonction de la taille minimale des matières flottantes à arrêter et constituant un tamis. L'invention se caractérise principalement en ce que la grille est montée pivotante autour d'un axe placé perpendiculairement au sens du courant et en dehors de la grille, de manière à ce que la grille puisse basculer autour de cet axe jusqu'à une deuxième position dite de nettoiement de la grille dans laquelle elle se trouve encastrée entre des pions fixes positionné-s perpendiculairement à un plan comprenant ledit axe, afin que lesdits pions décrochent les matières flottantes accrochées aux barreaux de la grille, et en ce qu'il comprend des moyens moteurs pour faire basculer la grille dans les deux positions. La principale réalisation de l'invention dans un chenal comportant un radier, prévoit que les pions sont fixés sur le radier. La position de nettoiement de la grille sera donc lorsque celle-ci sera posée carrément sur le radier. La partie du radier sur Laquelle sont fixés les pions peut être légèrement inclinée de manière à accélérer localement la vitesse du cours d'eau, ceci pour faciliter 1 1évacuation des matières extraites de la grille par les pions. Ces derniers sont de façon préférentielle en acier. Pour une meilleure résistance mécanique de la grille, les barreaux sont plus rapprochés dans la région de la grille qui est proche de L'axe de pivotement. Les moyens moteurs permettant de basculer la grille sont constitués, dans une réalisation particulière du dispositif selon L'invention, par au moins un vérin hydraulique, dont une première extrémité est montée pivotante autour d'un deuxième axe fixe par rapport à un bajoyer du cours d'eau, et dont une deuxième extrémité est montée pivotante autour d'un troisième axe fixe par rapport à la grille, en un point de la grille éloigné de L'axe de pivotement. L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et qui est annexée des figures représentant respectivement - Figure 1, un schéma de l'implantation du dispositif selon l'invention dans un chenal d'une installation hydroélectrique. - Figure 2, une coupe transversale d'une réalisation du dispositif selon l'invention. Pour mieux comprendre le fonctionnement et l'intérêt du dispositif selon l'invention, une utilisation de celui-ci est d'abord décrite, en référence à la figure 1. On se pLace dans le cadre d'une usine hydroélectrique, dont la ou les turbines doivent être alimentées par de L'eau d'un cours d'eau issue d'un réservoir formé à l'aide d'un barrage. Par rapport à la figure 1, L'usine se trouve en aval, et est alimentée à l'aide de La conduite forcée 18. Le barrage se trouvant en amont de la figure, L'épuration des eaux devant alimenter la turbine de l'usine, doit avoir lieu en aval du barrage et en amont de la conduite forcée 18. Dans l'exemple d'implantation représenté sur la figure 1, trois phases d'épuration sont utilisées. Une première épuration des matières flottantes diverses et principalement des gros bois, est d'abord effectuée à l'aide de la grille 4 dans le chenal 2 issu du barrage. A l'entrée de la conduite forcée 18, peut avoir lieu une deuxième phase dite de dégravement relative à l'évacuation des sables et des vases. Ce dégravement se fait au moyen d'un dessableur 14 qui est un chenal secondaire dont l'entrée se trouve sur le chenal 2 et dont la sortie aboutit dans la conduite forcée 18. Le dégravement se fait grâce à une vitesse du cours d'eau très réduite, obtenue par une diminution de la pente du cours d'eau dans le dessableur, pour que le sable se dépose par gravité. Une troisième phase dite de dégrillage fin peut être prévue entre le dessableur 14 et la conduite forcée 18. Il s'agit lâ d'une opération analogue au dégrillage, mais relative à des matières flottantes de petite taille. Le chenal 2 se prolonge par un chenal de dégagement 22, pouvant évacuer les eaux vers le lit primitif du cours d'eau. Dans l'implantation decrite sur cette figure 1, plusieurs vannes sont utilisées. Tout d'abord, une vanne d'isolement 12 de la conduite forcée 18, ou vanne batardeau, renvoie, lorsqu'elle est fermée, la totalité des eaux dans le chenal de dégagement 22, c'est-à-dire vers le lit aval du cours d'eau. Lorsqu'elle est ouverte, elle permet l'alimentation de la conduite forcée 18. Une deuxième vanne, appelée clapet de chasse 24, est placée dans le chenal de dégagement 22. Lorsque ce clapet de chasse 24 est fermé, il permet d'envoyer la totalité des eaux dans la conduite forcée 18. Une troisième vanne, dite vanne de chasse 16, est placée après le dessableur 14 et avant les grilles de dégrillage fin 20. Elle contribue au fonctionnement de ces deux derniers dispositifs. Lorsque l'usine hydroélectrique est en fonctionnement, c'est-à-dire que ses turbines sont alimentées par les eaux amenées par la conduite forcée 18, la vanne d'isolement 12 est ouverte ainsi que la vanne de chasse 16. Par contre, le clapet de chasse est partiellement fermé, en fonction du débit d'eau qu'il faut envoyer sur les turbines. Le dégrillage au moyen de la grille 4, le dégravement au moyen du dessableur 14 et le dégrillage fin au moyen des grilles de dégrillage fin 20 sont donc opérationnels. En revanche, lorsqu'un nettoiement de la grille 4 est nécessaire, la vanne d'isolement 12 est alors fermée et le clapet de chasse 24 est ouvert. Le nettoiement de la grille 4 a donc eu lieu pendant L'écoulement du cours d'eau dans le chenal 2 et dans le chenal de dégagement 22. Comme on le verra par la suite, on utilise même cet écoulement pour assurer l'évacuation des matières flottantes. Cette implantation décrite en regard de la figure 1 n'est qu'un exemple d'utilisation du dispositif selon L'invention, et n'est en aucun cas limitative. En référence maintenant à la figure 2, l'invention consiste en un dispositif de dégrillage, ou dégrilleur, c'est-à-dire un dispositif pour débarrasser un cours d'eau de ses matières flottantes les plus volumineuses. L'élément essentiel de ce dêgrilleur est la grille 4 représentée dans une première position dite de dégrillage en travers de toute la section du chenal 2 dans lequel passe le cours d'eau. Ce chenal 2 est délimité à sa base par un radier 30 recouvrant le sol et des bajoyers 6 assurant Le guidage latéral du cours d'eau. Cette position de dégrillage n'est pas forcément verticale pour la grille 4, mais doit être sensiblement verticale pour assurer le filtrage sur toute la hauteur du chenal 2. La grille 4 a été représentée avec des barreaux 36 et 38.Seuls les barreaux horizontaux ont été repré-sentés sur cette figure, mais il est bien évident qu'il existe conjointement des barreaux verticaux, non représentés sur cette figure 2, mais visibles sur la figure 1. Un gros morceau de bois 40, tel qu'un tronçon d'arbre, a été représenté coincé dans la grille. L'espacement des barreaux est fait de manière déterminée, en fonction de la taille minimale des matières flottantes que l'on désire arrêter. L'ensemble des barreaux constitue un tamis opérationnel sur toute la section du chenal 2. Dans les dégrilleurs selon l'art antérieur, les grilles sont fixes et les rateaux et racloirs sont mobiles pendant leur action de nettoiement des grilles. Au contraire, selon l'invention, les éléments 32 et 34 coopérant pour le nettoiement de la grille sont fixes, alors que la grille 4 est mobile. Plus exactement, la grille 4 est montée pivotante autour d'un premier axe 8 de rotation perpendiculaire au sens du courant du cours d'eau. Dans la réalisation décrite sur cette figure 2, ce premier axe 8 est placé à une extrémité inférieure 42 de la grille 2, c'est-à-dire que celle-ci peut pivoter autour de ce premier axe 8, de sorte qu'une extrémité supérieure 44 de la grille 4 aura, lors du basculement de la grille 4, une trajectoire circulaire en direction du radier 30. Lors de ce pivotement ou de ce basculement, la grille 4 arrive au voisinage d'une partie inclinée 34 du radier 30. Sur cette partie inclinée 34 sont disposés des pions, perpendiculairement à un plan comprenant le premier axe de rotation 8. Dans le cas de la figure 2, le plan contenant l'axe 8, est un plan très proche et parallèle à la partie inclinée 34 du radier 30.Ces pions 32 sont disposés de telle sorte que, lorsque la grille 4 est en position rabattue, c 1est-à-dire dans la deuxième position dite de nettoiement, elle se trouve encastrée entre les pions fixes 32 et 34 ; c'est-à-dire que le positionnement de ces pions 32 et 34 est complémentaire au positionnement des barreaux 36 et 38 de la grille 4. La hauteur des pions 32 et 34 et le jeu restant entre ces pions 36 et 38, lorsque la grille 4 se trouve en position de nettoiement, sont tels que La grille 4 peut aller en butée contre La partie inclinée 34. De la sorte, si des matières flottantes, telles que le tronc d'arbre 40, sont venues se coincer entre les barreaux 36 et 38 de la grille 4, lors du basculement de celle-ci les matières solides seront donc décrochées lorsque la grille 4 arrivera en butée dans sa position de nettoiement, les pions 32 pénétrant tous entre les barreaux 36 et 38. Le basculement de la grille 4, dans un sens ou dans un autre, est assuré par des moyens moteurs. Ceux-ci sont de manière préférentielle, un ou plusieurs vérins 10, dont une première extrémité 46 est montée pivotante autour d'un deuxième axe 28, parallèle au premier axe 8, et fixe par rapport au bajoyer 6. Une deuxième extrémité 48 du vérin 10 est montée pivotante autour d'un troisième axe 50 solidaire de la grille 4. Cette solidarisation peut être assurée par n'importe quelle pièce mécanique, schématisée sur la figure 2, par une plaque triangulaire 56, fixée à la grille 4. On précise que le pivotement de la grille 4 à partir de sa première position de dégrillage vers sa deuxième position de nettoiement, se fait par un pivotement d'amont en aval. Ceci s' explique par le fait que les matières flottantes qui se sont accumulées sur la grille, sont en majorité du côté de la face amont 52 de la grille 4. De la sorte, ces matières coincées dans la grille 4 n'empêchent pas la pénétration des pions 32 entre les barreaux 36 et 38 de la grille 4, ce qui serait le cas si les pions se trouvaient en amont de premier axe 8. Dans la réalisation décrite sur cette figure 2, les matières non flottantes peuvent s'accumuler en grandes quantités à la partie inférieure 42 de la grille 4. De ce fait, cette forte accumulation locale sur la grille oppose une forte résistance au pivotement complet de la grille 4 vers sa deuxième position de nettoiement. La force appliquée par les vérins en un point situé vers l'extrémité supérieure 44 de la grille 4 tendant à vaincre cette opposition, provoque des contraintes internes importantes dans la grille 4, surtout au voisinage de l'extrémité inférieure 42. Pour cette raison, les barreaux 38 se trouvant à proximité du premier axe 8, sont moins espacés que les barreaux 36 se trouvant au plus proche de C l'extrémité supérieur 44 de la grille 4. La partie inclinée 34 du radier 30 a pour fonction d'accélérer la vitesse d'écoulement du cours d'eau au niveau de la grille 4 et des pions 32 et 34. Cette accélération du cours d'eau a pour effet de faciliter l'évacuation des matières qui viennent d'être chassées par les pions 32, lorsque la grille 4 se trouve dans sa position de nettoiement. Pour offrir une résistance suffisante aux matières coincées dans la grille 4, les pions 32 et 34 sont élaborés, de façon préférentielle, dans de l'acier. Sur la figure 2, le premier axe 8 servant au pivotement de la grille 4 a été placé sur le radier 30, au début de la partie inclinée 34, sur laquelle se trouve les pions 32. On peut envisager de réaliser le pivotement de la grille 4 de façon différente, par exemple en plaçant cet axe de pivotement 8 de la grille 4 au niveau de la surface de l'eau, c'est-à-dire que la grille 4 se trouve alors suspendue à son axe de pivotement 8. Les pions 32 sont dans ce cas placés au niveau de la surface du cours d'eau sur un treillis fixe prenant appui sur les deux bajoyers 6. On peut également envisager de placer l'axe de rotation 8 de la grille 4 toujours perpendiculairement au sens du courant du cours d'eau, mais verticalement, contre un des deux bajoyers 6. La grille 4 pivote alors à la manière d'une porte, les pions étant dans ce cas ancrés dans l'un des deux bajoyer 6. On peut constater que le dispositif selon l'invention permet d'évacuer tous les matériaux coincés dans la grille 4. Ce dispositif a l'avantage de pouvoir fonctionner en coopération avec d'autres dégrilleurs. Selon l'invention, un progrès important est apporté, par le fait que le nettoiement ne nécessite pas l'arrêt de L'écoulement du cours d'eau. On comprend aisément que l'intervention humaine n'est pas nécessaire pour le nettoiement, et que la commande de ce nettoiement peut se faire à distance ou de façon automatique et programmbe. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour débarrasser un cours d'eau des matières flottantes volumineuses comprenant au moins une grille (4), placée dans une première position dite de dégrillage au travers de toute la section du cours d'eau, comportant des barreaux (36, 38) espacés de façon déterminée en fonction de la taille minimale des matières flottantes à arrêter et constituant un tamis, caractérisé en ce que la grille (4) est montée pivotante autour d'un premier axe (8) place perpendiculairement au sens du courant et en dehors de la grille (4), de manière à ce que la grille (4) puisse basculer autour dudit premier axe (8) jusqu'à une deuxième position dite de nettoiement de la grille (4) dans laquelle elle se trouve encastrée entre des pions (32) fixes, positionnés perpendiculairement à un plan comprenant ledit premier axe (8), afin que lesdits pions (32) décrochent les matières flottantes accrochées aux barreaux (36, 38) de la grille (4), et en ce qu'il comprend des moyens moteurs (10) pour faire basculer la grille (4) dans les deux positions. 2. Dispositif selon la revendication 1, installé dans un cours d'eau possédant un radier (30, 32), caractérisé en ce que lesdits pions (32) sont fixés sur le radier (30, 34). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pions (32) sont placés sur une partie inclinée (34) du radier (30) pour accélérer localement la vitesse du cours d'eau, afin de faciliter L'évacuation des matières extraites de la grille (4) par les pions (32). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pions (32) sont en acier. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux (36, 38) de la grille (4) sont plus rapprochés dans la région de la grille (4) proche du premier axe (8). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens moteurs comprennent au moins un vérin hydraulique (10), comprenant une première extrémité (46) montée pivotante autour d'un deuxième axe (28) fixe par rapport à un bajoyer (6) du cours d'eau, et une seconde extrémité- (48) montée pivotante autour d'un troisième axe (50) fixe par rapport à ta grille (4) en un point de la grille (4) éloigné du premier axe (8).