Brevet FR2747670A1 — publié le 19971024

Dispositif pour aspirer la couche superficielle d'un liquide L'invention concerne un dispositif pour l'aspiration de couches superficielles d'un liquide dans un réservoir, composé d'au moins un tuyau, introduit dans le liquide et maintenu par des éléments flotteurs, à la partie inférieure duquel est associée une pompe, le liquide pouvant être amené par-dessus le bord supérieur du tuyau, sensiblement disposé verticalement, à la pompe, caractérisé par le fait que le tube est réalisé étanche aux liquides et de longueur variable, ledit dispositif se présentant par exemple sous forme d'aspiration de surface monté de manière fixe ou auto- flottante pour réservoirs, parmi lesquels il y a lieu de comprendre également, dans le sens de l'invention, des bassins de dé- cantation, des canaux ou autres, dont l'ouverture d'aspiration s'adapte auto- matiquement à différents niveaux de remplissage et garantit ainsi toujours une aspiration des couches de liquide supérieures ainsi que des écumes et des particules en tout cas flottant sur celles-ci. Dans le document DE 43 01 978 A1 est décrit un aspirateur de surface, tel qu'il constitue l'état de la technique: sur un tuyau filtrant, le plus souvent en matière plastique, est placé un aspirateur de surface sous forme d'un autre tuyau qui s'adapte chaque fois à la surface du liquide par l'intermédiaire d'un flotteur qui assure la poussée verticale. Cette disposition assure qu'il ne s'in- troduit à tout moment dans l'aspirateur de surface que la quantité d'eau pou- vant être traitée et nettoyée par le filtre qui suit. En particulier dans la production de cellulose, de papier et de textile, mais également dans les stations d'épuration communales, il se présente tou- tefois occasionnellement des eaux usées très écumantes. Des installations fil- trantes traditionnelles, telles que décrites ci-dessus, pour l'aspiration proche de la surface dans des réservoirs à niveau de liquide variable ne peuvent aspi- rer les écumes à la surface de fluides et les amener vers un nettoyage qu'avec un grand excès de phase liquide, étant donné qu'elles n'engendrent que de faibles vitesses de circulation dans la zone de l'ouverture d'aspiration et ne présentent, du fait des caractéristiques de construction, telles que, par exemple, des tuyaux introduits l'un dans l'autre, des circulations de contournement que dans des zones éloignées de la surface. Aussi, l'invention a pour objet de réaliser un aspirateur de surface qui convient en particulier pour l'aspiration d'écumes, telles qu'elles se présen- tent sur des eaux usées industrielles et autres, ainsi que des particules de crasses portées dans tous les cas par les écumes ou à la surface du liquide et en tout cas près de la surface. Cet objet est résolu suivant l'invention, pour la première fois et de manière surprenante, par un dispositif pour l'aspiration de couches superficielles d'un liquide dans un réservoir, composé d'au moins un tuyau, introduit dans le liquide et maintenu par des éléments flotteurs, à la partie inférieure duquel est associée une pompe, le liquide pouvant être amené par-dessus le bord supérieur du tuyau, sensiblement disposé verticalement, à la pompe, caractérisé par le fait que le tube est réalisé étanche aux liquides et de longueur variable. Des développements avantageux de l'invention sont également décrits: 1. Par un rétrécissement de la fente d'aspiration, la vitesse d'aspiration dans l'aspirateur de surface est si fortement augmentée que l'écume est entraînée par le liquide et en partie détruite mécaniquement déjà à l'ou- verture d'entrée. Cela est créé par un obturateur de circulation fixe, tel qu'illustré à titre d'exemple dans le dessin joint en annexe, entre les élé- ments flottants ou éventuellement entre ceux-ci et un ou plusieurs élé- ments de refoulement vers le rétrécissement de la fente d'aspiration. 2. Par un soufflet ou par des tuyaux ou des dispositifs similaires déplaçables de manière télescopique, étanches entre eux, il est évité qu'il ne soit as- piré trop de liquide dans un contournement. De ce fait, le rapport entre l'écume entraînée et le volume de liquide aspiré devient nettement plus petit qu'avec les aménagements traditionnels. Dans le sens de l'inven- tion, par "tuyau", il faut également comprendre un entonnoir ou un ré- cipient de section polygonale. 3. L'ouverture supérieure du tuyau, par exemple, muni d'un soufflet, est maintenue, par des éléments flotteurs placés à l'intérieur et/ou à l'ex- térieur, à l'état de repos noyé à ou légèrement au-dessus de la surface de l'eau. Lorsque le flotteur est placé du côté intérieur du tuyau, il peut se présenter, tel qu'illustré au dessin, sous forme d'obturateur de circula- tion. Le noyage du tuyau étanche vers l'extérieur peut être facilité par une soupape d'entrée d'eau placée sur le tuyau ou sur l'un des éléments y raccordés. Pour obtenir une aspiration et une destruction efficaces d'écumes de soli- dité différente, un dimensionnement correct de la largeur d'ouverture est es- sentiel. Ainsi, pour des écumes tensio-actives aqueuses relativement peu so- lides, des largeurs d'ouverture d'environ 3 mm suffisent. Pour des écumes plus solides d'eaux usées industrielles ou de matières fécales, une largeur d'ouverture de 5 à 10 mm s'est avérée favorable. Aussi, il est particulièrement avantageux de dimensionner l'ouverture de manière que la largeur de la fente d'aspiration puisse être modifiée. Cela peut être obtenu, par exemple, par le placement d'obturateurs de circulation, sous forme de bagues ou de bandes rapportées, qui sont placés sur l'obturateur fixe et/ou sur les éléments de refoulement réduisant le volume. Lorsque la pièce rapportée est placée sur l'élément de refoulement, il y a lieu de veiller à ce qu'elle modifie la fente d'aspiration sur toute la hauteur de course du tuyau variable en longueur, par exemple du soufflet. La hauteur du soufflet peut, selon le type d'utilisation, être adaptée à la distance à tout moment entre la surface du liquide et le fond du réservoir. Ainsi, en cas d'utilisation industrielle, on peut utiliser avantageusement des soufflets à hauteur de course de jusqu'à 1500 mm. Pour des variations encore plus grandes du niveau du liquide, l'ensemble de l'aspirateur de surface peut être monté sur des éléments portants d'un aménagement de flotteur supplé- mentaire. Les plis du soufflet comprimés en cas de faible niveau de liquide entraînent, d'une part, un rétrécissement et, d'autre part, un allongement du segment de tuyau parcouru à grande vitesse, auquel cas il y a toutefois lieu de veiller à ce que la section ne devienne pas plus petite qu'à l'endroit de l'ob- turateur de circulation. Outre la résistance et l'étanchéité permanente du matériau du soufflet au fluide à pomper, l'épaisseur de paroi et la flexibilité du matériau doivent être adaptées aux exigences correspondantes résultant de la différence de ni- veau à vaincre. L'un des matériaux pouvant être utilisés dans un vaste cadre est, par exemple, le néoprène. Le soufflet est, de manière appropriée, plus fle- xible, c'est-à-dire, entre autres, d'une épaisseur de paroi plus petite, lorsqu'il doit vaincre de grandes différences de niveau, mais il peut être réalisé moins flexible lorsque ces différences ne sont que faibles. L'élément de refoulement peut se présenter sous forme de bloc cylindri- que fixé au fond du tuyau qui dépasse les éléments flotteurs d'au moins la hauteur de course maximale du soufflet ou du tuyau télescopique; il peut tou- tefois aussi être réalisé sous forme de disque qui est placé dans l'ouverture de tuyau supérieure de manière à créer une fente d'aspiration divisée en plu- sieurs zones, de préférence au moins trois, ou une pluralité de trous d'as- piration. Une autre condition préalable avantageuse, même si pas absolument nécessaire, pour un pompage efficace d'écumes est l'utilisation d'une pompe régulée. Ce n'est qu'avec un pouvoir de pompage réglable, de préférence auto- régulable, qu'il est possible de maintenir la fente d'aspiration à la distance voulue de la surface, en fonction de la formation d'écume et de la viscosité, et la pulsation de l'aspirateur de surface à la quantité voulue. Un pouvoir de pompage trop élevé signifierait une descente trop rapide et, donc, trop forte des éléments flotteurs flottant sur la surface de liquide intérieure, d'o il est aspiré bien trop de liquide; on a toutefois toujours intérêt à n'éliminer avec l'écume et/ou les particules de crasses que la quantité de liquide minimale nécessaire, étant donné que, dans le cas contraire, par exemple, au début du remplissage d'une presse filtrante, il se produirait un pouvoir d'aspiration de plus en plus faible; en cas de pouvoir de pompage trop faible, il ne se produit pas d'effet d'entraînement. Le diamètre (ou la longueur du petit côté, en cas de réalisation à section rectangulaire) du tuyau suivant l'invention, sans monter d'éventuels flot- teurs supplémentaires de manière flottante autour de l'ensemble du disposi- tif, est compris entre 100 et 500 mm, de préférence entre 200 et 400 mm. Avec des dimensions plus petites, il est difficile de maintenir flottante l'extrémité du tuyau avec l'élément flotteur annulaire, de préférence situé à l'intérieur, étant donné que les forces ascensionnelles deviennent trop faibles. Avec des dimensions plus grandes, le dispositif suivant l'invention devient peu ma- niable. Une autre réalisation possible est obtenue lorsque du côté extérieur du tuyau sont fixés, sur la partie déplaçable longitudinalement, trois éléments flotteurs ou plus, disposés symétriquement, avec des pièces d'écartement, de préférence pivotables, par lesquels la fente d'aspiration peut être positionnée à une distance souhaitée au-dessous de la surface d'eau. Cela peut être obtenu par pivotement des supports et/ou par gonflement ou noyage d'éléments flot- teurs gonflables. L'invention est expliquée plus en détail, à titre d'exemple, dans le dessin, dans lequel: la figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisa- tion du dispositif suivant l'invention avec soufflet, la figure 2 illustre le placement de bagues rapportées destinées à rétrécir la fente d'aspiration, la figure 3 illustre une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation de l'invention (tuyaux télescopiques avec joint annulaire roulant) avec un élément de refoulement réalisé en forme de disque, les figures 4 et 5 illustrent des vues en coupe longitudinale de deux autres modes de réalisation de l'invention, respectivement avec des éléments porteurs situés extérieurement et sans élément de refoulement. Le dispositif suivant l'invention selon la figure 1 se compose d'une pla- que de fond 1, fixée au fond du réservoir (non illustré) ou à une distance dé- terminée de ce fond, qui est traversée par un conduit d'aspiration 2 menant à la pompe (non illustrée). Sur la plaque de fond est fixé un élément de refoule- ment cylindrique 4 pénétrant à l'intérieur du tuyau 3. La paroi du tuyau 3 est, dans une zone 5, réalisée sous forme de soufflet. A l'extrémité supérieure du tuyau 3, un élément flotteur 6, réalisé sous forme de bague, pénètre à l'inté- rieur du tuyau 3. Le liquide 7 est recouvert d'une couche d'écume 8 non souhaitée. La bague flottante 6 maintient l'extrémité supérieure du dispositif suivant l'in- vention en état de repos environ au niveau de la surface de liquide et ce éga- lement lorsque ce niveau devait se modifier en cours de fonctionnement d'une installation: le soufflet compense. Lorsque la pompe d'aspiration est enclenchée, il se crée, dans l'espace intérieur 9 du tuyau 3, une dépression qui attire très légèrement vers le bas, souvent de seulement quelques dixièmes de millimètre, l'élément flotteur 6 flottant sur la surface du liquide à l'intérieur du tuyau, la zone de soufflet 5 se raccourcissant. De ce fait, le bord supérieur de l'aspirateur de surface arrive au-dessous du niveau de liquide extérieur et l'aspiration commence. La fente d'aspiration 10 entre la bague flottante 6 et l'élément de refoulement 4 agit comme tuyère Venturi et entraîne relative- ment beaucoup d'écume 8 avec relativement le moins possible de liquide vers le bas, d'o la bague flottante est à nouveau poussée vers le haut, jusqu'à ce qu'il s'établisse, en fonctionnement constant, un équilibre auquel le bord supérieur de la bague flottante 6 vient se situer si loin au-dessous de la surface du liquide 7 que la couche superficielle pénètre, à travers la fente d'aspiration 10, tout en continuant à entraîner l'écume 8, à l'intérieur du tuyau 3 et est évacuée par la pompe. L'écume est déjà partiellement détruite au passage de la fente d'aspiration 10. La fente d'aspiration 10 doit bien entendu avoir un dimensionnement qui assure que peuvent passer les particules de crasses les plus grandes prévi- sibles dans tous les cas, sans l'obturer. Lorsqu'on ne prévoit pas de ou que de petites quantités d'écume, le dimensionnement peut également être plus grand, ou l'élément de refoulement peut être complètement omis, par exem- ple, dans un tel cas, le disque (4' à la figure 3) peut également être éliminé. La figure 2 illustre des bagues rapportées 11 sur la bague 6 ou sur l'élé- ment de refoulement 4 qui permettent de rétrécir ou de régler la fente d'as- piration 10 à la largeur souhaitée, pour l'adapter aux réalités de densité et de viscosité du liquide ou à la quantité et la solidité de l'écume. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention. Le tuyau 3' est réalisé en forme de tuyau télescopique composé de deux éléments de tuyau 3a et 3b rendus étanches l'un par rapport à l'autre par un joint annu- laire roulant 13; son ouverture supérieure est recouverte par un disque 4' qui s'y appuie à l'aide de trois doigts 12 faisant saillie et qui est dimensionné de manière que, d'une part, il laisse libre la fente d'aspiration 10' divisée en trois zones par les doigts 12 et, d'autre part, qu'il offre, sur son hauteur, une cer- taine longueur de trajet H à l'aspiration du liquide 7 et de l'écume 8. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation, dans lequel le dispositif est disposé dans un système porteur flottant 16; une connexion fixe avec le fond du réservoir n'est donc pas nécessaire. Un tel dispositif conviendrait éga- lement pour utilisation, éventuellement de secours, dans des accumulations de liquide plus grandes ou plus profondes, telles que des étangs ou des lacs. Le système porteur 16 présente des éléments portants 16a, stabilisant le compor- tement de flottement du dispositif, qui sont reliés, par l'intermédiaire d'une tringle 16b, à l'élément de refoulement 4. Les éléments portants 16a peuvent être disposés de manière environ annulaire: toutefois, entre les différents élé- ments portants 16a, dont il devrait en être prévus au moins deux pour des rai- sons de stabilité, il y a lieu de prévoir une distance suffisante pour l'aspiration sûre également de zones de superficie situées en dehors de ces éléments por- tants 16a, éventuellement encrassées. Le tuyau 3, réalisé, au moins par en- droits, sous forme de soufflet 5, avec son élément flotteur 6, est, à son extré-5 mité inférieure, également fixé à ce système porteur 16. L'opération d'aspira- tion s'effectue de la manière décrite ci-dessus; Le tuyau 3 est réglable en hau- teur, par rapport au niveau du liquide, par l'intermédiaire de son soufflet 5 et de son élément flotteur 6, tel qu'indiqué par la flèche A. La figure 5 illustre un autre mode de réalisation, dans lequel le tuyau 3" est réalisé sous forme de réservoir rectanglaire allongé, à l'extrémité supé- rieure 2 duquel s'élèvent des bandes flottantes 6", pénétrant à l'intérieur du tuyau, qui laissent entre elles une fente d'aspiration 10". L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou représentés. Ainsi, tant le tuyau que la bague et l'élément de refoulement peuvent, par déroga- tion à la forme ronde, également être réalisés de forme polygonale ou ovale; au lieu du soufflet, on peut utiliser un flexible ondulé plus simple à réaliser, en particulier pour vaincre de faibles différences de hauteur, ou également un flexible à étirement élastique; l'extrémité supérieure du tube peut être obturée par un couvercle échangeable dans lequel se trouvent des fentes ou des trous d'aspiration de grandeur souhaitée, etc. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'aspiration de couches superficielles d'un liquide (7) dans un réservoir, composé d'au moins un tuyau (3), introduit dans le liquide (7) et maintenu par des éléments flotteurs (6), à la partie inférieure duquel est associée une pompe, le liquide (7) pouvant être amené par-dessus le bord supérieur du tuyau (3), sensiblement disposé verticalement, à la pompe, carac- térisé par le fait que le tube (3) est réalisé étanche aux liquides et de longueur variable. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans la section du tube (3), des éléments flotteurs (6) placés à son extrémité supé- rieure, ainsi qu'éventuellement des éléments de refoulement (4), forment au moins une fente d'aspiration (10), en particulier de forme circulaire, d'une largeur de, de préférence, 2 à 10, en particulier de 3 à 5 mm, de la couche superficielle du liquide (7). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la lar- geur de la fente d'aspiration (10) peut être modifiée par le placement d'au moins une bague rapportée (11) ou d'au moins une bande rapportée sur au moins un élément flotteur (6) et/ou un élément de refoulement (4), au moins sur la hauteur de course du tube (3) variable en longueur. 4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément flotteur (6) est réalisé sous forme de bague cylindrique pénétrant à l'intérieur du tuyau (3) (figure 1). 5. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément de refoulement (4) est solidaire du tube (3) et qu'éven- tuellement, l'extrémité inférieure (1) du tube (3) est fixée au fond du réservoir ou à une distance prédéterminée de celui-ci. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le tuyau (3) est réalisé au moins partiellement sous forme de soufflet (5) dont la flexibilité est adaptée aux oscillations de niveau prévues de la surface de liquide. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le tuyau (3') se compose d'au moins deux éléments de tuyau (3a, 3b) dis- posés de manière déplaçable téléscopiquement l'un dans l'autre, rendus étanches l'un par rapport à l'autre, de préférence par au moins un joint annu- laire roulant (13). 8. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément de refoulement (4') est réalisé sous forme de disque (4') obturant partiellement l'extrémité supérieure du tuyau, tout en laissant libre une ou plusieurs fentes d'aspiration (10), ou trous d'aspiration (figures 3, 4). 9. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments flotteurs (6) sont disposés de manière déplaçable et/ou réalisés de manière variable quant à leur force ascensionnelle. 10. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'en vue de la stabilisation de son comportement de flottement, de préférence au moins 2, en particulier 3 éléments portants (16a) sont, à l'aide d'une tringle (16b), reliés au tuyau (3) et disposés à une distance de ce dernier.