Brevet FR2874334A1 — publié le 20060224

La présente invention concerne d'une manière générale les tamis à élément filtrant équipant usuellement les prises d'eau, qu'il s'agisse de prises d'eau en rivière ou de prises en mer, pour arrêter les débris et particules véhiculés par l'eau à prélever. Généralement, un tamis pour prise d'eau est normalement disposé en aval d'une grille à barreaux écartés de plusieurs centimètres le protégeant des débris de grosses dimensions, soit isolément, soit en association avec un ou plusieurs autres tamis de même type appartenant à un même poste de tamisage. De manière connue, l'élément filtrant, dont les mailles n'ont que quelques millimètres d'ouverture, est mobile, afin d'être périodiquement débarrassé des débris et particules qui, de dimensions supérieures à celles de ses mailles, viennent progressivement obstruer la totalité de celles-ci et donc le colmater. La présente invention concerne plus particulièrement le cas des tamis rotatifs appelés filtres à chaîne , que l'on rencontre communément dans les prises d'eau, notamment aux États-Unis et au Japon. Dans ce cas, les éléments ou panneaux filtrants de forme rectangulaire sont consécutifs, souples, articulés et portés par deux chaînes, une de chaque côté, constituant une boucle sans fin de section transversale allongée pour la constitution dudit filtre à chaîne. Un tel élément filtrant passe cycliquement d'une position d'immersion, dans laquelle il se charge progressivement en débris et particules divers, à une position d'émersion, pendant laquelle il est soumis aux effets de jets d'eau sous pression agissant à contre-courant pour le débarrasser des particules et débris ainsi appliqués à sa surface et le rendre ainsi apte à assumer à nouveau sa fonction de filtration au cours de son immersion ultérieure. Les particules et débris ainsi entraînés par l'eau de lavage sont usuellement recueillis à ce jour globalement, dans un chéneau aménagé à cet effet et sont évacués à l'égout par celui-ci. En effet, le fait que ces débris et particules fussent d'origines minérale et végétale, ou qu'ils contiennent des éléments vivants, en particulier des poissons, ne semblait pas jusqu'aujourd'hui, sauf dans quelques sites sensibles, retenir l'attention. II n'en est plus de même aujourd'hui, où le souci général de protection de la nature est d'autant plus sérieux, s'agissant plus particulièrement de la protection des éléments vivants en milieu aqueux, que les débits d'eau tirés des rivières ou de la mer sont plus élevés, notamment ceux requis par les centrales nucléaires et que la tendance actuelle à installer à cet effet des prises d'eau de gros débits sur des estuaires écologiquement sensibles ou en bord de mer aggrave le problème. Or, il apparaît bien que de tels événements vivants et en particulier les poissons, piégés et entraînés par l'élément filtrant d'un tamis à une telle prise d'eau, sont irrémédiablement soumis à un séjour, souvent prolongé, hors d'eau, au cours de la phase d'émersion de cet élément filtrant, à l'action des jets d'eau de lavage appliqués à celui-ci, qui est le plus souvent brutale et à la projection violente qui en résulte, dans le chéneau prévu pour la récupération d'ensemble des particules et débris ayant temporairement colmaté l'élément filtrant en question. II a certes déjà été proposé divers dispositifs destinés à l'équipement d'un poste de tamisage pour prises d'eau en vue d'assurer la sauvegarde des éléments vivants et en particulier des poissons, véhiculés par l'eau à prélever. Mais dans les réalisations de ce type connues à ce jour, il s'agit soit de filtre spéciaux n'assurant par eux-mêmes que la sauvegarde du poisson sans une quelconque fonction générale de tamisage, soit de filtres de tamisage conventionnels imposant aux poissons recueillis un séjour hors d'eau. On connaît aussi un dispositif évitant ce séjour hors d'eau et les traumatismes qui en résultent. Un tel dispositif est décrit dans le brevet français n 7720258. II est appliqué uniquement à un tambour filtrant rigide et prévoit un chéneau de récupération disposé en dessous du niveau des plus basses eaux. Le chéneau de récupération est soumis à des moyens de dépression induisant une circulation inverse d'eau à travers l'élément filtrant suffisante pour un entraînement des éléments vivants retenus par celui-ci. Cependant, un tel chéneau de récupération est uniquement prévu pour être installé sur un tambour filtrant rigide et non sur un filtre à chaîne dont 5 le tablier filtrant comprend une succession de panneaux filtrants souples et articulés. La présente invention a justement pour objet de permettre d'assurer conjointement la sauvegarde du poisson et le tamisage recherché à l'aide d'un filtre à chaîne. Elle porte sur un tamis rotatif pour prise d'eau du type filtre à chaîne comportant un tablier filtrant mobile en boucle sans fin et formé d'une succession de panneaux filtrants souples et articulés. Selon une définition générale de l'invention, il est adjoint au tamis rotatif un dispositif d'aspiration apte à engendrer, localement, à travers le tablier filtrant, une circulation à contre-courant au droit du tablier filtrant pour reprendre successivement les éléments retenus par celui-ci et les diriger vers l'extérieur. En pratique, le dispositif d'aspiration est fixe et disposé en dessous du niveau des plus basses eaux de la prise d'eau. Selon une réalisation, le tamis comprend en outre une rampe de lavage et un organe d'évacuation disposés de part et d'autre du tablier filtrant. Avantageusement, chaque panneau filtrant comprend des ouvertures individuellement délimitées par des canaux parallèles allongés perpendiculairement à leur plan et profilés de manière hydrodynamique, le panneau s'étendant en épaisseur perpendiculairement au plan des ouvertures selon une structure en nid d'abeille. Selon une autre réalisation, chaque panneau filtrant comporte une cloison médiane horizontale divisant le panneau longitudinalement en deux compartiments. En pratique, le dispositif d'aspiration comprend une pompe 30 d'aspiration et une trompe d'aspiration. Par exemple, la pompe d'aspiration comprend une pompe volumétricocentrifuge à roue fermée et équipée d'une vis de gavage. De préférence, la trompe d'aspiration s'étend horizontalement sur la largeur du panneau filtrant et comporte une ouverture définie par deux branches. Selon une autre caractéristique, le tamis comprend un masque fixe disposé au-dessus du dispositif d'aspiration. Selon encore une autre caractéristique, la trompe d'aspiration comprend des boucliers formant patins de retenue et disposés au-dessus et audessous de l'ouverture de la trompe d'aspiration, tandis qu'il lui est adjoint des glissières de retenue du panneau disposées de part et d'autre de la trompe. En outre, la trompe comprend des lèvres souples disposées à l'entrée de la trompe pour répartir le débit sur la largeur de la trompe tout en permettant le passage occasionnel de plus gros éléments. Avantageusement, la trompe est articulée autour d'un axe de pivotement disposé au-dessous du bouclier inférieur. Outre l'avantage essentiel d'assurer ainsi la protection recherchée des éléments véhiculés par l'eau à prélever, le dispositif d'aspiration suivant l'invention présente également le double avantage d'une part d'être totalement statique, ce qui est garant d'une bonne robustesse, d'une bonne fiabilité et d'une bonne longévité et, d'autre part, de s'accommoder de la technologie actuelle en matière de tamis à élément filtrant pour prises d'eau, quelle que soit la nature de cet élément filtrant et donc de pouvoir être aisément adjoint, si désiré, à de tels tamis même déjà préexistants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée ci-après et des dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un poste de tamisage comportant un dispositif de sauvegarde pour poissons suivant l'invention; - la figure 2 est une vue en plan-coupe de ce poste de tamisage suivant la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 reprend à échelle supérieure un détail de la figure 1, repéré par un encart III sur celle-ci. Ces figures illustrent l'application de l'invention à un filtre à chaîne tournante du type dit à passage direct 10, les éléments filtrants dits panneaux filtrants 11 étant disposés en travers du flux et portés par deux chaînes, une de chaque côté, constituant une boucle sans fin, allongée dans le sens vertical, les axes supérieurs et inférieurs étant longitudinaux. Dans l'exemple représenté, le filtre à chaîne 10 est à l'intérieur d'un canal 12, entre deux parois verticales 13. Le filtre à chaîne délimite ainsi deux zones: à l'amont du canal une zone 14 par où arrive l'eau à tamiser selon la flèche FI et une zone aval 15 où ressort l'eau tamisée selon la flèche F2 pour l'utilisation ultérieure. La réalisation du filtre à chaîne à passage direct est bien connue par elle-même et ne sera décrite ici que succinctement. Les panneaux consécutifs forment une boucle soutenue par des roues dentées coaxiales en partie supérieure sur lesquelles s'engrainent les chaînes porte-panneaux. L'arbre portant les roues dentées supérieures tourne sur deux paliers, un de chaque côté et est entraîné en rotation vers la flèche F3 par un système d'entraînement connu en soi. Les paliers sont portés par une charpente généralement glissée dans des guides muraux verticaux scellés. A chaque extrémité latérale de chaque panneau, un système d'étanchéité mobile connu en soi empêche l'eau non filtrée de contourner les éléments filtrants en passant entre les montants verticaux fixes de la charpente et les extrémités des panneaux. De même, à la jonction de deux panneaux sur le bord horizontal où les panneaux s'articulent, un dispositif d'étanchéité connu en soi empêche le passage de l'eau non filtrée entre deux panneaux. En partie basse, où les panneaux tournent autour des rails inférieurs avant de remonter, une plaque courbe 16 s'étend transversalement, assurant un jeu inférieur à la maille de l'élément filtrant entre les lèvres amont des panneaux et ladite plaque courbe. Cela empêche le passage de tout débris supérieur à la maille de l'amont vers l'aval. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'eau s'écoule de la chambre 14 vers la chambre 15, traversant la face amont du filtre à chaîne puis, débarrassée des débris et éléments vivants à travers la face aval. En pratique et tel que représenté en référence à la figure 1, le filtre 10 n'est que partiellement immergé dans l'eau à filtrer. Sur la figure 1, on a représenté en PB le niveau de cette eau pour les plus basses eaux et en PH le niveau de cette eau pour les plus hautes eaux. De manière usuelle, il est prévu, associé à la partie émergée du filtre 10, un poste de lavage 22. Ce poste de lavage 22 est disposé au-dessus du niveau des plus hautes eaux PH, du côté de la partie émergée du filtre à chaîne 10 la plus en amont vis-à-vis du sens de défilement de cet élément filtrant, c'est-à-dire de son sens de rotation, tel que repéré à titre d'exemple par la flèche F3 de la figure 1. De manière connue en soi, le poste de lavage 22 comporte, à l'intérieur du filtre 10, une ou plusieurs rampes de lavage 23 propres à projeter sensiblement perpendiculairement une nappe d'eau 24 à travers l'élément filtrant 11 de ce filtre et, à l'extérieur de ce dernier, en correspondance avec la ou les rampes 23, un caniveau 25 propre à recueillir les débris détachés de ces derniers par la nappe d'eau 24. Chaque panneau filtrant 11 passe devant une trompe d'aspiration 30 installée juste en dessous du niveau PB. Cette trompe 30 s'étend horizontalement sur toute la largeur du panneau filtrant 11. Elle présente une ouverture rectangulaire 50 d'une hauteur du même ordre que la hauteur du compartiment du panneau filtrant à nettoyer. Cette ouverture 50 s'étend sur toute la longueur de la trompe et du panneau. Les bords de l'ouverture 50 sont équipés de lèvres souples 32 restreignant le passage d'eau à l'aval de l'ouverture 50 afin de répartir le débit sur toute la longueur de la trompe sans empêcher le passage occasionnel d'un débris plus volumineux. La trompe présente une forme globalement convergente vers l'amont du canal 14. La trompe comprend deux branches 31, une branche supérieure 31S et une branche inférieure 311 définissant l'ouverture de la trompe 50. La branche supérieure 31S est supportée par un bras intermédiaire 33 et la branche inférieure est supportée par un bras intermédiaire 35. Les deux bras intermédiaires 33 et 35 sont reliés l'un à l'autre à un axe de pivotement 38. La trompe 30 alimente une pompe d'aspiration 39 d'ouverture 29. La pompe 39 est du type combinant une vis de gavage volumétrique 34 avec une sortie centrifuge monocanal. La vis de gavage est enfermée dans un cône extérieur. Une telle pompe souvent connue sous le nom de pompe Hydrostal, présente par rapport aux autres pompes susceptibles d'assurer le débit et la pression requise avec un fluide chargé en débris, la caractéristique de ne créer en aucun point de son circuit interne la moindre dépression. En effet, aucun poisson ni autre créature aquatique ne peut survivre à une dépression soudaine même brève. De plus, cette pompe avec son rotor fermé évite au poisson toute situation susceptible de le blesser par la présence de parois rigides animées de vitesses relatives importantes par rapport celle du fluide. La pompe est fixée soit par des supports solidaires de la charpente du filtre, soit sur un châssis fixé aux parois latérales 13. Elle refoule l'eau et les débris et la vie aquatique soit dans la conduite 40, soit dans un chéneau 42 pour rejet dans une zone sans danger. La trompe 30 est munie de boucliers au-dessus 36S et au-dessous 361 de l'ouverture d'aspiration 50 de manière à ce qu'en coopération avec les lèvres 32 des compartiments du panneau, le passage de l'eau ne s'effectue autrement qu'à contre-courant à travers l'élément filtrant 11 en cours de lavage par l'aspiration. Le bouclier supérieur 36S est placé à l'extrémité de la branche supérieure 31S. Le bouclier inférieur 361 est placé à l'extrémité de la branche inférieure 311. La trompe 30 est articulée avec un axe de pivotement 38 plus bas que l'extrémité inférieure du bouclier 361. De cette manière, lorsqu'un corps de taille importante arrêté sur le panneau filtrant dépasse de manière à interférer avec le bouclier de la trompe lors de la remontée, la trompe 30 est poussée vers le haut, se dégageant du tablier filtrant 11 et permettant ainsi le passage du débris de grande taille, puis retournant dans sa position de service après cela. Au-dessus du bouclier 36S de la trompe, une paroi 45 s'étend jusqu'audessus des hautes eaux PH. La paroi (ou masque fixe 45) est fixée à la charpente du filtre. Elle évite, pour les niveaux d'eau supérieurs au niveau du bouclier supérieur 36S de la trompe, le passage d'eau non filtrée. Cette disposition est particulièrement avantageuse en ce qu'elle réduit la taille et la masse de la trompe 30 tout en assurant la même fonction. Les panneaux filtrants 11 sont constitués d'un cadre d'une hauteur égale au pas 41 des chaînes qui les portent (500 à 600 mm en général). La largeur des panneaux filtrants 11 est légèrement inférieure à la largeur entre parois 13 du chenal. Afin d'être efficace, il est souhaitable que le débit du contre-courant appelé par la trompe soit au moins égal à celui qui traverse la toile en y déposant les débris. Ce débit conditionne la taille et la puissance de la pompe ainsi que le diamètre des conduits d'évacuation. Ce débit a donc tout intérêt à être le plus réduit possible pour des raisons économiques. La taille des panneaux filtrants étant fixée, on réduit la surface à laver en installant une séparation médiane horizontale 11B qui divise le 20 panneau en deux compartiments 11A et 11C. Le panneau est ainsi constitué d'une membrane longitudinale supérieure 9S, une séparation intermédiaire 11B et une membrane inférieure 91. Deux montants verticaux 71 et 7S situés de chaque côté relient ces membranes 91 et 9S entre elles. Les profils sont choisis de manière à ce que le bord amont de tous ces éléments soit dans un même plan vertical assurant ainsi un jeu minimum avec les boucliers 361 et 36S de la trompe 30. L'élément filtrant est fixé dans le plan des bords aval du cadre de panneau. La hauteur des membranes 91 et 9S constitue ainsi une boîte où les débris arrêtés par l'élément filtrant peuvent être stockés en attente de lavage. En pratique, la profondeur de ces compartiments est d'au moins 10 cm. Les poissons et autres éléments vivants arrêtés doivent être protégés de toute blessure pendant qu'ils stagnent sur l'élément filtrant en attente de lavage. L'utilisation de l'élément filtrant du brevet français n 8700429 est particulièrement bienvenue dans ce cas, car il offre une surface amont totalement plane avec des éléments aux bords arrondis dans une matière composite moins dure que celle d'une toile métallique par exemple. Dans une telle structure filtrante, chaque panneau filtrant comprend des ouvertures individuellement délimitées par des canaux parallèles allongés perpendiculairement à leur plan et profilés de manière hydrodynamique, le panneau s'étendant en épaisseur perpendiculairement au plan des ouvertures selon une structure en nid d'abeille. De plus, les éléments fibreux et les méduses ne pouvant s'accrocher au bâti, le lavage à contre-courant par la trompe d'aspiration en est 15 amélioré. Il est à noter que le flot à contre-courant créé par la trompe d'aspiration traversant l'élément filtrant engendre une perte de charge qui tend à faire venir le panneau filtrant vers le bouclier de la trompe et pouvant causer un coincement. Ce coincement est évité en prévoyant de chaque côté du panneau des glissières de retenue locales 52 et 54 au niveau de la trompe 30. Ces glissières ou patins de retenue 52 et 54 empêchent ainsi le déplacement vers l'amont du tablier filtrant qui est relativement souple par rapport à un tambour filtrant rigide. Ainsi, la présente invention s'installe sur un filtre à chaîne et comporte une trompe d'aspiration 30 apte à retirer par contre-courant, au moyen d'une pompe 34, 39 d'un type dit volumétrico-centrifuge, les éléments arrêtés sur les panneaux filtrants 11. Les panneaux 11 sont retenus afin de ne pas être eux-mêmes aspirés vers la trompe 30 et ainsi voir leur translation perturbée. La pompe refoule par conduite et/ou chenal d'eau les éléments détachés des panneaux filtrants vers une zone du milieu naturel où les poissons et autres éléments de la vie aquatique peuvent retrouver leur environnement habituel sans risque d'être recyclés vers la prise d'eau. REVENDICATIONS 1. Tamis rotatif pour prise d'eau comportant un tablier filtrant mobile monté en boucle sans fin et formé d'une succession de panneaux filtrants souples et articulés (11), caractérisé en ce qu'il lui est adjoint un dispositif d'aspiration (30, 34, 39) apte à engendrer, localement, à travers le tablier filtrant (11), une circulation à contre-courant au droit du tablier filtrant (11) pour reprendre successivement les éléments retenus par celui-ci et les diriger vers l'extérieur. 2. Tamis selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'aspiration (30, 34, 39) est fixe et disposé en dessous du niveau des plus basses eaux (PB) de la prise d'eau. 3. Tamis selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le tamis comprend en outre une rampe de lavage (23) et un organe d'évacuation (25) disposés de part et d'autre du tablier filtrant. 4. Tamis selon la revendication 1, dans lequel chaque panneau filtrant (11) comprend des ouvertures individuellement délimitées par des canaux parallèles allongés perpendiculairement à leur plan et profilés de manière hydrodynamique, le panneau s'étendant en épaisseur perpendiculairement au plan des ouvertures selon une structure en nid d'abeille. 5. Tamis selon la revendication 4, dans lequel chaque panneau filtrant (11) comporte une cloison médiane horizontale (11B) divisant le panneau longitudinalement en deux compartiments (11A, 11 B). 6. Tamis selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'aspiration comprend une pompe d'aspiration (34, 39) et une trompe d'aspiration (30). 7. Tamis selon la revendication 6, dans lequel la pompe d'aspiration (34, 39) comprend une pompe volumétrico-centrifuge à roue fermée et équipée d'une vis de gavage. 8. Tamis selon la revendication 6, dans lequel la trompe d'aspiration (30) s'étend horizontalement sur la largeur du panneau filtrant et comporte une ouverture (50) définie par deux branches (31S, 311). 9. Tamis selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un masque fixe (45) disposé au-dessus du dispositif d'aspiration (30, 34, 39) . 15 10. Tamis selon la revendication 6, caractérisé en ce que la trompe d'aspiration (30) comprend des boucliers (36) formant patins de retenue disposés au-dessus (36S) et au-dessous (361) de l'ouverture de la trompe d'aspiration (50), tandis qu'il lui est adjoint des glissières de retenue (52, 54) du panneau disposées de part et d'autre de la trompe (30). 11. Tamis selon la revendication 10, caractérisé en ce que la trompe (30) comprend en outre des lèvres souples (32) disposées à l'entrée de l'ouverture (50) de la trompe (30) pour répartir le débit sur la largeur de la trompe tout en permettant le passage occasionnel de plus gros éléments. 12. Tamis selon la revendication 6 et la revendication 10, dans lequel la trompe (30) est articulée autour d'un axe de pivotement (38) disposé audessous du bouclier inférieur (361).