Brevet FR2738753A1 — publié le 19970321

Filtre Pour captage foré de liquide, notamment d'eau. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux filtres pour captage foré de liquide souterrain, notamment d'eau souterraine, comportant un organe filtrant de forme tubulaire, perméable au liquide et configuré pour arrêter des particules ayant une granulométrie supérieure à une valeur prédéterminée. La grande majorité des nappes d'eau exploitables sont contenues dans les terrains soit entre des grains de sable plus ou moins fins ou grossiers, soit dans des fissures dans des roches, également susceptibles de contenir du sable libre en plus ou moins grande quantité. Or, les pompes de puisage, en particulier, et la plupart des éléments mécaniques installés sur un circuit d'eau, en général, sont très rapidement détériorés par les grains de sable remontés avec l'eau, sans parler de l'inconvénient présenté par la présence de sable dans de l'eau qui peut être de l'eau potable. Lorsqu'un forage est réalisé pour capter une nappe d'eau souterraine, il est équipé d'un système de filtration (couramment appelé élément captant) dont le rôle est de séparer le plus parfaitement possible l'eau à capter des éléments de sols qui la contiennent, tout en réduisant au maximum la perte de charge due au système filtrant. Les systèmes existants pour empêcher les grains du terrain d'être entraînés dans un forage ou un puits, lors du pompage de l'eau de la nappe à capter, comprennent un tubage crépiné (tube avec fentes), faisant office de structure du forage dans la zône captante, ce tube crépiné étant généralement prolongé jusqu'à la surface par un tube plein dans lequel est en général descendue la pompe de captage. Toutefois, les ouvertures pratiquées dans la crépine ne représentent que 10 à 25 % de la surface totale de la crépine. Cette restriction de surface à l'écoulement de l'eau entraîne une accélération des filets d'eau par 4 à 10 avant leur passage dans le tubage de forage, et, si le pompage de l'eau était effectué dans de telles conditions, il en résulterait une usure ou érosion du terrain environnant d'autant plus intense que ce terrain est friable (sableux), avec entraînement des éléments détachés dans le forage. Pour atténuer cet inconvénient, il est courant de prévoir en outre un massif filtrant constitué de graviers qui est mis en place autour du tube crépiné dans le forage et dont la granulométrie (c'est-à-dire la taille et la distribution des grains) est choisie en fonction de la granulométrie du terrain. Un massif filtrant, pour être parfait, devrait en principe être constitué de sable ayant la granulométrie suivante - fine contre le terrain pour empêcher les fines du terrain de passer, et - grosse au contact des fentes de la crépine pour limiter les pertes de charge, avec une granulométrie dégradée du très fin vers le très gros. La réalisation d'un tel massif filtrant, à des profondeurs qui peuvent parfois être très importantes, est complexe, délicate et risquée. Mal réalisé, le massif filtrant n'est pas en mesure de remplir son rôle efficacement et l'eau pompée entraîne des particules de terrain. L'invention a essentiellement pour but de proposer un agencement perfectionné de filtre de captage qui écarte les inconvénients précités des solutions connues et qui soit notamment facile à réaliser et à mettre en oeuvre, moins coûteux et plus fiable. A ces fins, un filtre de captage tel que mentionné au préambule se caractérise essentiellement, étant agencé conformément à l'invention, en ce qu'il comporte une structure rigide de support qui est disposé à l'intérieur et au contact dudit organe filtrant et qui comporte des barreaux ou fils d'appui écartés les uns des autres, lesdits barreaux ayant une section droite à bord aminci au contact de l'organe filtrant qu'ils supportent. Grâce à cette architecture, la structure rigide de support, qui peut être réalisée aisément à partir de fil en métal, en matière plastique ou autre, offre une surface de contact minimale avec l'organe filtrant. I1 en résulte que le passage du liquide à travers l'organe filtrant peut s'effectuer sur la plus grande partie de la surface de celui-ci. L'écoulement liquide conserve alors, à la traversée de l'organe filtrant, approximativement sa vitesse d'écoulement naturel, sans subir d'accélération sensible les pertes de charge restent aussi faibles que possible. Dans de telles conditions, le massif filtrant, qui était nécessaire avec les filtres à crépine pour retenir le terrain environnant entraîné par les filets de liquide accélérés, devient maintenant inutile et le filtre de l'invention peut etre installé directement au fond d'un forage, au contact direct du terrain. Il en résulte une réduction considérable du coût d'établissement d'un captage, notamment d'un captage d'eau, dûe à une meilleure fiabilité de la filtration associée à une réduction du diamètre du forage correspondant. Dans un mode de réalisation préféré, l'organe filtrant est constitué par au moins une feuille d'un matériau non tissé, matériau qui offre l'intégralité de sa surface au passage du liquide. Dans une réalisation pratique, les barreaux ou fils de la structure de support présentent une section droite polygonale, et en particulier de préférence triangulaire, ou de révolution, notamment circulaire ou ovale, et sont en appui contre l'organe filtrant par un de leur sommet ou une génératrice. De façon pratique, on peut prévoir que la structure rigide comporte une multiplicité de barreaux ou fils conformés en bagues fermées sur elles-mêmes s'étendant sensiblement transversalement à l'axe du filtre, ou bien également, en variante, que la structure rigide comporte un barreau unique enroulé en hélice avec un pas d'enroulement correspondant au susdit écartement. Dans ce cas, pour conférer une rigidité accrue à la structure, on peut prévoir également que la structure rigide comprend en outre des membrures longitudinales disposées parallèlement les unes aux autres, en étant mutuellement écartées, selon un contour tubulaire, le barreau en hélice ou les bagues entourant lesdites membrures leur étant solidarisées par leur bord opposé au susdit bord aminci.Dans un mode de réalisation préféré, les membrures sont fixées sur la face externe d'un tube qui peut servir à la fixation du filtre au pied du tube de pompage et au recueil du liquide filtré. On notera ici que les membrures longitudinales contribuent à canaliser les filets de liquide en direction d'un ou plusieurs orifices de recueil prévus dans le susdit tube central. Pour protéger et renforcer l'organe filtrant, il est également possible de prévoir en outre une structure rigide de maintien extérieur de l'organe filtrant, disposé à l'extérieur de celui-ci et en appui contre lui. Cette structure extérieure peut être une structure grillagée, rigide ou souple, constituée de fils croisés agencés de façon à limiter au maximum la surface d'occultation du filtre qu'elle protège. Ces fils peuvent être constitués en tout matériau approprié, métal ou matière plastique et, de même que les barreaux ou fils de la structure de support précitée, ils ont une section droite à bord aminci au contact de l'organe filtant: ils peuvent notamment présenter une section droite polygonale, et en particulier de préférence triangulaire, ou bien de révolution, notamment circulaire ou ovale, et sont en appui contre l'organe filtrant par un de leur sommet ou une génératrice. I1 faut noter que, quelle que soit sa conformation, le filtre de l'invention peut être assemblé à la surface du sol et qu'il est descendu, achevé, au fond du forage. Sa réalisation est donc considérablement simplifiée et est rendue notablement moins coûteuse du fait notamment de l'assurance de résultat de filtration. En bref, un filtre de captage constitué conformément à l'invention est d'une efficacité et d'une sécurité d'installation beaucoup plus grandes que les dispositifs avec massif filtrant antérieurs ; il présente des caractéristiques de retenue des impuretés et d'écoulement du liquide qui sont notablement améliorées ; il procure une économie tant du point de vue réalisation qu'exploitation des pompes sans risque d'aspiration de sable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspectiv, avec arrachements partiels, illustrant la constitution minimale d'un filtre agencé conformément à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective, avec arrachements partiels, illustrant la constitution dudit mode de réalisation préféré - la figure 3 est une vue en coupe diamétrale du filtre de la figure 1 ou 2 - la figure 4 est une variante de réalisation de la structure représentée à la figure 3, et - la figure 5 est une vue en perspective, avec arrachements partiels, illustrant la constitution d'un autre mode de réalisation particulièrement préféré. Sur la figure 1 a été représenté un tronçon d'un filtre pour captage foré conforme à l'invention, qui est équipé d'un organe filtrant 1 de forme tubulaire et qui peut avoir toute constitution propre à offrir une surface maximale pour le passage du liquide tout en ayant la faculté de retenir les particules aussi fines que possible qui sont entraînées par les filets de liquides. Bien que des organes filtrants actuellement utilisés à cet effet, tels que des grilles ou grillages à mailles fines, des tissus, etc. puissent être employés à cet effet, on retiendra toutefois plus particulièrement un produit non tissé en feuille plus ou moins mince conformée en tube, par exemple cylindrique de révolution comme montré à la figure 1. Un tel matériau possède une excellente perméabilité, notamment pour l'eau, offre une surface maximum au passage des écoulements liquides, et conserve une excellente résistance mécanique lorsqu'il est plongé au sein d'un liquide, ainsi qu'une neutralité vis-à-vis des produits chimiques, notamment des acides, employés pour le nettoyage des forages. A l'intérieur et au contact de cet organe filtrant 1 est disposé une structure rigide de support qui est destinée à soutenir l'organe filtrant et à empêcher son écrasement sous la pression du liquide. La structure rigide de support est constituée d'un ensemble de barreaux ou fils d'appui 2 qui sont écartés les uns des autres. Dans l'exemple représenté à la figure 1, les barreaux ou fils s'étendent approximativement transversalement à l'axe A du filtre, sont décalés les uns des autres selon une direction axiale et s'enroulent au contact de la surface intérieure de l'organe filtrant 1 : en l'occurence, afin de donner lieu à un processus de fabrication simple, il peut s'agir d'un barreau unique enroulé en hélice avec un pas d'enroulement donné. Par contre, dans le mode de réalisation préféré montré à la figure 2, les barreaux ou fils 2 sont conformés en bagues écartées les unes des autres axialement. A cette configuration près, les barreaux en forme de bagues sont agencés pour le reste de la même manière que le barreau en hélice précité. Le ou les barreaux ou fils 2 sont constitués en tout matériau approprié -métal ou matière plastique notammentprésentant la résistance mécanique nécessaire pour soutenir efficacement l'organe filtrant ainsi que la neutralité et l'inaltérabilité souhaitables vis-à-vis de l'eau ou d'autres produits, notamment ceux employés pour le nettoyage du forage. Les barreaux ou fils 2 possèdent une section droite à bord aminci au contact de l'organe filtrant qu'ils supportent. Cette section à bord aminci peut être définie par un contour polygonal, en particulier de préférence triangulaire comme montré à la figure 1 ainsi qu'aux figures 2 et 3, ou bien par un contour de révolution, en particulier de préférence circulaire comme montré à la figure 4 ou ovale, et les barreaux sont en appui contre l'organe filtrant par un sommet ou une génératrice. Ainsi, l'organe filtrant est en appui sur la partie étroite des barreaux : le contact des barreaux sur l'organe filtrant n'occulte qu'une fraction minime de la surface filtrante et la quasi totalité de cette surface peut conserver de façon effective son rôle de filtration. Pour rigidifier la structure de support et constituer une structure autoportante mieux appropriée à soutenir l'organe filtrant 1, on prévoit que les barreaux 2 (bagues ou même hélice) sont fixées à des membrures 3 s'étendant longitudinalement et disposées parallèlement les unes aux autres selon un contour cylindrique, notamment cylindrique de révolution, comme représenté aux figures 2 à 4. Bien que cela ne soit pas indispensable, il est toutefois intéressant, pour renforcer la résistance mécanique et la rigidité de l'ensemble du filtre, que les membrures 3 soient elles-mêmes fixées sur la face externe d'un tube 4, notamment cylindrique de révolution, en s'étendant selon des génératrices de celui-ci. Le tube 4 comporte un ou plusieurs orifices 6 par lesquels le liquide filtré passe vers l'intérieur du tube où il est évacué par pompage. Le tube 4 constitue alors un tube collecteur et peut être, à son extrémité supérieure, raccordé directement au tube de pompage. La combinaison des barreaux 2 ou fils et des membrures 3 définissent des fenêtres de grande dimension qui ne peuvent en aucune façon entraver l'écoulement du liquide. En outre, les membrures 3 définissent entre elles des canaux qui drainent le liquide qui vient de traverver l'organe filtrant 1 et le dirigent vers les orifices 6. La conformation précitée des barreaux 2 de la structure de support, alliée préférentiellement avec le choix d'un matériau non tissé pour constituer l'organe filtrant, permet d'assurer une surface de passage maximale au liquide. L'écoulement liquide conserve ainsi approximativement sa vitesse d'écoulement naturel, sans subir d'accélération sensible, et les pertes de charge restent aussi faibles que possible. Il en résulte par conséquent une érosion minimale du terrain environnant, même si celui-ci est sableux, et il n'est plus besoin de prévoir, autour du filtre, un massif filtant. Pour protéger physiquement l'organe filtrant 1, il peut être souhaitable de lui adjoindre une structure de maintien qui l'entoure extérieurement. Cette structure de maintien extérieur doit, bien entendu, être agencée pour ne gêner en rien le passage du liquide vers l'organe filtrant et ne pas réduire la surface de filtrage dudit organe filtrant. A cet effet, on peut prévoir d'agencer la structure de maintien extérieur de la même manière que la structure de support précitée, mais inversée, c'est-à-dire avec des barreaux ou fils 7 écartés les uns des autres et de préférence, de même que les barreaux 2 précités, constitués sous forme de bagues ou d'une hélice. Les barreaux 7 ont une section droite aussi mince que possible à leur contact avec l'organe filtrant 1, cette section étant polygonale, de préférence approximativement triangulaire, ou bien de révolution, de préférence circulaire ou ovale. La structure de protection peut également être conformée en structure grillagée formée de fils croisés agencés de façon à limiter au maximum la surface d'occultation de l'organe filtrant qu'elle protège. Ces fils peuvent être constitués en tout matériau approprié, métal ou matière plastique notamment, et la structure peut être disposée en coïncidence avec des génératrices de l'organe filtrant avec lequel elle coopère ou de préférence être disposée en diagonale. De façon pratique, les structures de protection du filtre peuvent être constituées en fil métallique de section appropriée et inerte vis-à-vis du liquide, notamment en acier inoxydable pour un forage d'eau; ils peuvent aussi être constitués en matière plastique. La figure 5 illustre un mode de réalisation particulièrement préféré en raison de sa simplicité de réalisation et son coût remarquablement réduit. Ici la structure de support de l'organe filtrant 1 est constituée par une gaine 9 constituée sous forme d'un filet tubulaire défini par deux réseaux de fils extérieurs 2 et intérieurs 3, inclinés les uns par rapport aux autres, en matériau synthétique semirigide tel que du polyéthylène, ces fils sont de section sensiblement ronde et sont solidarisés les uns aux autres à leurs intersections, définissant ainsi des mailles en forme de losange qui sont déformables et qui confèrent une extensibilité radiale à la gaine 9 de manière qu'elle puisse enserrer des tubes 4 de divers diamètres. On notera que l'écart entre l'organe filtrant 1 et le tube 4 peut être ajusté en superposant éventuellement plusieurs gaines. La structure de maintien extérieur peut être constituée par une gaine 10 analogue à la précédente. De tels gaines sont couramment disponibles dans le commerce par exemple pour l'emballage d'objets fragiles. Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Filtre pour captage foré de liquide souterrain, notamment d'eau souterraine, comportant un organe filtrant de forme tubulaire, perméable au liquide et configuré pour arrêter des particules ayant une granulométrie supérieure à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte une structure rigide de support qui est disposé à l'intérieur et au contact dudit organe filtrant (1) et qui comporte des barreaux d'appui (2) écartés les uns des autres, lesdits barreaux ayant une section droite à bord aminci au contact de l'organe filtrant qu'ils supportent. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe filtrant (1) est constitué par au moins une feuille d'un matériau non tissé. 3. Filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure rigide comporte une multiplicité de barreaux (2) conformés en bagues fermées sur elles-mêmes s'étendant sensiblement transversalement à l'axe du filtre. 4. Filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure rigide comporte un barreau unique (2) enroulé en hélice avec un pas d'enroulement correspondant au susdit écartement. 5. Filtre selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la structure rigide comprend en outre des membrures longitudinales (3) disposées parallèlement les unes aux autres, en étant mutuellement écartées, selon un contour tubulaire, le barreau en hélice ou les bagues entourant lesdites membrures et étant solidarisées auxdites membrures par leur bord opposé au susdit bord aminci. 6. Filtre selon la revendication 5, caractérisé en ce que les membrures (3) sont solidarisées à la face externe d'un tronçon de tube collecteur (4). 7. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une structure de maintien extérieur de l'organe filtrant, disposé à l'extérieur de celui-ci et en appui contre lui, ladite structure extérieure comportant des barreaux (7) ayant une section droite à bord aminci au contact de l'organe filtrant par leur bord aminci. 8. Filtre selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la structure rigide et/ou de maintien extérieur de l'organe filtrant est conformée en structure grillagée. 9. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les barreaux (2, resp. 7) de la structure rigide de support, respectivement de la structure rigide de maintien extérieur sont des fils métalliques de section droite sensiblement triangulaire dont le sommet est en contact avec l'organe filtrant. 10. Filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que la structure rigide et/ou la structure de maintien extérieur conformées en structure grillagée sont constituées par une gaine en matériau synthétique semi-rigide configurée en filet tubulaire à mailles déformables.