Brevet FR2936719A1 — publié le 20100409

La présente invention concerne, d'une manière générale, les filtres mis en oeuvre pour l'épuration d'un fluide quelconque en circulation dans un réseau sous pression et qui est susceptible de véhiculer des débris, détritus ou éléments de toutes sortes. C'est le cas, par exemple, des eaux industrielles, dans lesquelles peuvent être véhiculés des débris ou détritus d'origine synthétique, des végétaux, des algues plus ou moins fibreuses ou filamenteuses par exemple, ou des animaux tels que moules, mollusques, poissons, susceptibles de proliférer en aval s'ils n'étaient pas au préalable écartés. Les filtres mis en oeuvre pour l'épuration de telles eaux industrielles doivent en pratique être insérés dans la conduite canalisant celles-ci, et ils comportent, globalement, dans un corps de filtre propre à se raccorder à deux tronçons successifs d'une telle conduite, un organe de filtration. Cet organe de filtration, destiné à être interposé sur le flot à traiter, comporte lui-même un élément filtrant présentant des ouvertures propres à une libre circulation de ce flot tout en étant apte à arrêter, par ses parties massives, les débris, détritus, éléments qu'il véhicule. La présente invention vise plus particulièrement le cas où, pour la constitution d'un filtre communément dit filtre auto-nettoyant, des dispositions sont prises pour éliminer systématiquement ces débris, détritus ou éléments et ce, quel que soit le sens de circulation de l'eau. En effet, dans certaines applications, pour éviter d'avoir à installer un filtre et une conduite de remplissage distincte de la conduite et du filtre de décharge, il est souhaitable d'utiliser une seule conduite dans laquelle l'eau circule dans un sens et dans l'autre selon les besoins. Le filtre doit également pouvoir fonctionner dans un sens et dans l'autre. L'invention a pour objet un filtre bidirectionnel pour conduite comprenant un corps de filtre d'axe longitudinal XX' destiné à être installé entre deux portions successives de conduite, ledit corps de filtre comportant un organe de filtration qui s'étend transversalement dans le corps de filtre et deux organes d'aspiration disposés de part et d'autre de l'organe de filtration et orientés chacun vers ce dernier, et selon le sens d'écoulement du fluide, d'une part, l'un ou l'autre des organes d'aspiration étant apte à coopérer par aspiration avec l'organe de filtration et, d'autre part, un mouvement relatif s'établissant entre l'organe d'aspiration qui est placé en amont de l'organe de filtration par rapport à l'écoulement et ce dernier. Ainsi, ce filtre est bidirectionnel en ce sens qu'il est utilisable dans les deux sens de circulation de l'écoulement dans la conduite. Pour ce faire un organe d'aspiration est disposé de chaque côté de l'organe de filtration et l'organe d'aspiration qui est placé en amont de l'organe de filtration par rapport au sens d'écoulement est adapté à aspirer, sur commande, les débris divers accumulés sur le côté du filtre qui est en regard dudit organe d'aspiration. Plus particulièrement, l'un ou l'autre parmi l'organe d'aspiration concerné et l'organe de filtration est monté mobile dans le corps de filtre (l'autre élément est fixe) afin que la quasi-totalité de la surface filtrante puisse être aspirée par l'organe d'aspiration. Ainsi, selon l'invention, c'est l'organe de filtration qui est mobile, par exemple rotatif, et les organes d'aspiration sont fixes. L'organe de filtration est le plus perméable possible et conçu de manière connue en soi afin de réduire au minimum les pertes de charge. Selon une caractéristique particulière, l'organe de filtration a une forme générale de roue. Cette roue occupe la quasi-totalité du corps de filtre. Selon une caractéristique, l'organe de filtration en forme générale de roue s'étend axialement entre deux extrémités axiales et comprend un élément filtrant situé à mi-distance entre les deux extrémités axiales de façon à former deux espaces de part et d'autre de l'élément filtrant, chacun des espaces étant divisé en secteurs angulaires par des parois radiales. Des compartiments sont ainsi formés de chacun des côtés opposés de l'élément filtrant et chaque organe d'aspiration est apte à aspirer les corps étrangers accumulés dans ces compartiments contre la surface filtrante du côté où se trouve l'organe d'aspiration concerné. Selon une caractéristique, au moins un des éléments parmi les organes d'aspiration et l'organe de filtration est monté de façon démontable. Cette disposition permet d'installer et d'enlever de façon simple les divers constituants du corps de filtre. Plus particulièrement, un des organes d'aspiration est monté de façon démontable ce qui permet d'introduire et de retirer aisément l'organe de filtration. Selon une caractéristique, les deux organes d'aspiration sont décalés transversalement l'un par rapport à l'autre, suivant une vue du filtre en section transversale. Ce désalignement permet d'éviter toute influence de l'un des organes sur l'autre. Selon une caractéristique, chaque organe d'aspiration comprend un caisson qui est pourvu, sur une de ses faces en vis-à-vis de l'organe de filtration, d'une ouverture pour l'aspiration de débris. Selon une caractéristique, des moyens d'étanchéité sont prévus de part et d'autre de l'organe de filtration entre ce dernier et la paroi interne du corps de filtre en vis-à-vis de laquelle est disposé ledit organe de filtration. Ceci permet d'éviter que des débris divers puissent contourner l'organe de filtration dans un sens ou l'autre de l'écoulement. Selon une autre caractéristique, au moins un des moyens d'étanchéité est agencé de façon démontable sur la paroi du corps de filtre. Cette disposition facilite l'installation des éléments constitutifs du filtre et leur démontage, par exemple, pour des raisons de maintenance. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre faite, uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels : - la figure 1 est en vue en élévation-coupe axiale d'une conduite équipée d'un filtre selon l'invention; - la figure 2 est en vue selon la flèche F1 de la figure 1 de la conduite équipée du filtre selon l'invention, la tuyauterie 10A et l'élément filtrant 35 n'y étant pas représentés par souci de clarté; - la figure 3 reprend, suivant une plus grande échelle, la partie repérée par la référence III sur la figure 1. Tel qu'illustré sur ces figures, et plus particulièrement sur la figure 1, une conduite sous pression 10, comprend deux tronçons successifs 10A, 10B l'un dit amont et l'autre dit aval, et un filtre 11 qui est inséré entre les tronçons. Selon l'invention, ce filtre bidirectionnel 11 comporte, en combinaison, dans un corps de filtre 12 propre à se raccorder aux deux tronçons successifs 10A, 10B de la conduite 10, un organe de filtration 13, qui a une forme générale de roue et s'étend transversalement dans ledit corps de filtre 12. Cet organe est monté rotatif autour de l'axe longitudinal XX' de la conduite passant par son centre et qui est perpendiculaire audit organe. Deux organes d'aspiration 14A et 14B sont disposés de part et d'autre dudit organe de filtration 13. Ces organes s'étendent transversalement par rapport à la conduite, chacun suivant un rayon de l'organe de filtration 13 et ils se raccordent respectivement à des canalisations d'évacuation 15A et 15B agencées en partie basse de la conduite. En pratique, le corps de filtre 12 se présente avantageusement sous la forme générale d'une simple virole cylindrique. De manière usuelle, la virole constituant ainsi le corps du filtre 12 est munie, à ses extrémités opposées, par exemple par soudage, de deux brides 17A et 17B par lesquelles elle peut être solidarisée, par exemple par boulonnage, aux deux brides 18A, 18B prévues de manière correspondante aux extrémités respectives des tronçons 10A et 10B de la conduite 10 à équiper. Dans la forme de réalisation représentée, l'organe de filtration 13 est en porte-à-faux dans le corps de filtre 12. Il est plus particulièrement disposé au bout d'un arbre 20 monté rotatif dans un moyeu 21 solidaire du corps de filtre 12. En pratique, l'organe de filtration 13 comporte, périphériquement, une jante 22 qui, intérieurement, est reliée à l'arbre 20 par des rayons 23 se présentant, dans la forme de réalisation représentée, sous la forme de simples fers plats allongés radialement. La jante, de son côté extérieur, à la faveur d'une ouverture 26 pratiquée dans le corps de filtre 12, engrène, par l'intermédiaire d'une crémaillère 25, avec une roue d'entraînement 27 disposée à l'extérieur de ce corps de filtre 12. Cette roue est logée dans un carter 28 qui, adapté lui aussi à résister à la pression, fait saillie localement à la surface périphérique externe du corps de filtre. D'autres moyens d'entraînement de l'organe de filtration peuvent être envisagés, de façon alternative, par exemple agencés également en périphérie dudit organe. On notera que le flot à traiter va de la gauche vers la droite (flèche F1 sur la figure 1) ou de droite vers la gauche (flèche F2 sur la figure 1) dans la forme de mise en oeuvre représentée. Pour éviter un court-circuit de l'organe de filtration 13 par le flot à traiter, il est prévu une étanchéité entre la surface interne du corps du filtre 12 et la jante 22 de cet organe de filtration 13. Afin de s'assurer que la crémaillère 25 est toujours en eau filtrée, des dispositifs d'étanchéité 31A et 31B sont prévus de chaque côté de la roue. Par exemple, comme représenté sur les figures, les étanchéités sont formées de deux bords tombés 31A et 31 B qui s'étendent à partir de la surface interne du corps de filtre 12 et sont dirigés radialement vers l'axe longitudinal XX' de celui-ci. Chaque bord tombé présente une extrémité libre qui s'étend sensiblement parallèlement à la surface de jante 22 et est très proche de celle-ci. Comme représenté sur la figure 2, le bord tombé 31A forme une collerette disposée radialement en périphérie intérieure du corps de filtre. Afin de pouvoir retirer la roue du corps de filtre il est prévu qu'au moins un des dispositifs d'étanchéité (bords tombés) soit installé de façon démontable (par exemple le bord 31B dans le mode d'exécution représenté). Le bord tombé 31B est ainsi, par exemple, fixé de manière amovible sur la paroi du corps de filtre et les moyens de montage (vis...) sont accessibles de l'extérieur du corps de filtre. L'organe de filtration 13 comporte, transversalement, un élément filtrant 35, en forme générale de disque. Cet élément filtrant 35 est disposé entre la jante 22 et l'arbre 20, et, plus particulièrement, il est disposé sensiblement au milieu de ces rayons 23, pris suivant leur dimension axiale (fig. 1). En pratique, les rayons 23 de cet organe de filtration 13 cloisonnent en secteurs angulaires le volume interne délimité par la jante 22. Ainsi, le volume interne de la jante 22 est fragmenté transversalement en une pluralité de compartiments 29A et 29B séparés l'un de l'autre par l'élément filtrant. Ces compartiments sont donc agencés dans des espaces délimités par la jante et par l'élément filtrant. Conjointement, l'élément filtrant 35 est lui-même fragmenté en autant de panneaux filtrants 44 qu'il y a de compartiments 29A et 29B à l'intérieur de la jante 22, à raison d'un panneau filtrant 44 pour chacun des compartiments 29A ou 29B. Les secteurs d'éléments filtrants 44 sont fixés sensiblement à égale distance des deux faces opposées (définissant les extrémités axiales opposées) de la roue qui est constituée par les rayons 23 et la jante 22, ceci afin de créer des compartiments 29A et 29B de profondeur sensiblement équivalente et séparés les uns des autres par les secteurs 44. De préférence, et tel que représenté sur la figure 1, l'arbre 20 de l'organe de filtration 13 est dûment profilé hydrodynamiquement et est engagé d'un côté dans le moyeu 21 qui le porte. Des coussinets appropriés sont interposés entre l'arbre et le moyeu. L'arbre est ainsi dûment calé axialement sur ce moyeu 21. Pour son support, le moyeu 21 est relié à la virole constituant le corps de filtre 12 par des bras radiaux 46 (figs. 1 et 2), qui sont dûment profilés hydrodynamiquement et s'étendent par exemple à 120° environ, deux à deux. Par ailleurs, un caisson qui s'étend lui-même à 120° par rapport aux deux bras 46 constitue lui-même un bras support pour le moyeu 21. Ce caisson forme l'organe d'aspiration 14A. En pratique, dans la forme de réalisation représentée, le caisson formant ainsi l'organe d'aspiration 14A s'étend sensiblement suivant une verticale, en étant dirigé vers le bas. Suivant une vue en élévation, le caisson a un contour en forme de triangle, et s'étend donc suivant un secteur angulaire de l'organe de filtration 13 (fig. 2). A sa base, c'est-à-dire sensiblement à la traversée de la virole constituant le corps du filtre 12, ce caisson se raccorde à la canalisation d'évacuation 15A associée. Dans la forme de réalisation représentée, cette canalisation d'évacuation 15A s'étend sensiblement radialement. À son extrémité, elle présente, de manière usuelle, une bride 47A pour son propre raccordement, par l'intermédiaire d'une vanne 49A et d'une autre conduite, à une source d'aspiration, non représentée, propre à diriger à l'égout le flux en provenance de l'organe d'aspiration 14A. Du côté de l'organe de filtration 13, le caisson constituant l'organe d'aspiration 14A affleure sensiblement la jante 22 et les rayons 23 de cet organe de filtration 13, et la paroi de l'organe d'aspiration en vis-à-vis de l'organe de filtration présente une ouverture 48. Un autre organe d'aspiration 14B est installé devant la face opposée de l'organe de filtration. Il est de même forme que l'organe 14A avec une ouverture 48 identique faisant face à l'organe de filtration 13 et au compartiment 29B. La seule différence entre l'organe d'aspiration 14A et l'organe d'aspiration 14B est que ce dernier est fixé de manière démontable sur le corps 12 du filtre par un procédé connu en soi, permettant ainsi de retirer cet organe d'aspiration 14B afin de pouvoir introduire et retirer l'organe filtrant 13. L'organe 14B est décalé angulairement par rapport à l'organe 14A afin d'éviter toute interférence de l'un par rapport à l'autre (fig. 2). Dans la forme de réalisation représentée, le contour de cette ouverture 48 est globalement de forme quadrangulaire et il est allongé en boutonnière suivant sensiblement un rayon de l'organe de filtration 13. Bien entendu, cette ouverture 48 peut être bordée par une lèvre en matière souple qui, portée par le caisson constituant l'organe d'aspiration 14A, est propre à former un joint entre celui-ci et l'organe de filtration13. Le filtre pouvant fonctionner avec le flot s'écoulant dans un sens ou dans l'autre le fonctionnement va être décrit ci-après en supposant que le flot s'écoule de la gauche vers la droite sur la figure 1 annexée (selon la flèche F1). Le fonctionnement du système avec un écoulement inverse est identique. En service, l'organe de filtration 13 est normalement à l'arrêt et la vanne 49A contrôlant la conduite d'évacuation 15A est alors fermée. Les débris, détritus ou éléments véhiculés par le flot traité sont arrêtés par la surface de l'élément filtrant 35 de l'organe de filtration 13, surface placée en travers de l'écoulement, et, plus précisément, par les parties massives de cet organe. Ces corps étrangers s'accumulent au fur et à mesure dans les compartiments 29A de l'organe de filtration 13 prévus à cet effet. De façon régulière au cours du temps, ou chaque fois que cela est nécessaire, sous le contrôle par exemple d'une horloge ou d'un détecteur sensibles aux pertes de charge, l'organe de filtration 13 est entraîné en rotation par la roue d'entraînement 27 décalée radialement, suivant par exemple la flèche F3 de la figure 2 et, conjointement, la vanne 49A contrôlant la canalisation d'évacuation 15A est ouverte. Ainsi, le caisson constituant l'organe d'aspiration 14A est soumis, de la part de la source d'aspiration à laquelle il est alors raccordé, à un flux d'aspiration dirigé vers l'extérieur, tel que schématisé par la flèche F4 de la figure 1. Par ailleurs, les portions de l'élément filtrant 35 de l'organe de filtration 13 successivement en regard de l'organe d'aspiration 14A sont soumis, à leur passage au droit de l'ouverture 48 de celui-ci, et tel que schématisé par des flèches F5 sur la figure 1, à une circulation à contre-courant. Grâce à cette circulation à contre-courant à travers l'élément filtrant 35, les débris, détritus ou éléments qui, précédemment arrêtés sur cet élément filtrant 35, ont été jusque-là stockés dans les divers compartiments de l'organe de filtration 13, se détachent de l'élément filtrant, et sont entrainés vers l'égout. Un nettoyage systématique de l'élément filtrant 35 est ainsi effectué portion par portion. Quand le flot s'écoulant dans le filtre est inversé, c'est-à-dire que le fluide s'écoule de la droite vers la gauche selon la flèche F2 de la figure 1, le fonctionnement du filtre est le même que précédemment décrit. Tous les organes affectés de l'indice B ont le même rôle et la même fonction que les organes correspondants affectés de l'indice A et qui viennent d'être mentionnés lors de la description du fonctionnement du filtre avec le sens du flot précédent (F1). Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. Ainsi, selon une variante, l'organe d'aspiration peut intervenir en permanence avec, conjointement, une rotation permanente de l'organe de filtration 13. Ce mode de 5 fonctionnement permet de minimiser la consommation de fluide. De même, selon une autre variante, l'organe de filtration 13 est fixe et les deux organes d'aspiration 14A et 14B sont rotatifs. Selon encore une autre variante, l'élément filtrant 35 est globalement conique ou bombé. REVENDICATIONS1. Filtre bidirectionnel (11) pour conduite comprenant un corps de filtre d'axe longitudinal (XX') destiné à être installé entre deux portions (10A, 10B) successives de conduite, ledit corps de filtre (12) comportant un organe de filtration (13) qui s'étend transversalement dans le corps de filtre et deux organes d'aspiration ( 14A, 14B) disposés de part et d'autre de l'organe de filtration et orientés chacun vers ce dernier, et selon le sens d'écoulement du fluide, d'une part, l'un ou l'autre des organes d'aspiration étant apte à coopérer par aspiration avec l'organe de filtration et, d'autre part, un mouvement relatif s'établissant entre l'organe d'aspiration qui est placé en amont de l'organe de filtration par rapport à l'écoulement et ce dernier. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors du mouvement relatif l'un des éléments parmi l'organe d'aspiration et l'organe de filtration est fixe tandis que l'autre est mobile. 3. Filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de filtration est mobile et les organes d'aspiration sont fixes. 4. Filtre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de filtration a une forme générale de roue. 5. Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de filtration en forme générale de roue s'étend axialement entre deux extrémités axiales et comprend un élément filtrant (35) situé à mi-distance entre les deux extrémités axiales de façon à former deux espaces de part et d'autre de l'élément filtrant, chacun des espaces étant divisé en secteurs angulaires (29A, 29B) par des parois radiales. 6. Filtre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments parmi les organes d'aspiration et l'organe de filtration est monté de façon démontable. 7. Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un des organes d'aspiration est monté de façon démontable. 8. Filtre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux organes d'aspiration sont décalés transversalement l'un par rapport à l'autre. 9. Filtre selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque organe d'aspiration (14A, 14B) comprend un caisson qui est pourvu, sur une de ses faces en vis-à-vis de l'organe de filtration, d'une ouverture (48) pour l'aspiration de débris. 2936719 Io 10. Filtre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que des moyens d'étanchéité (31A, 31B) sont prévus de part et d'autre de l'organe de filtration entre ce dernier et la paroi interne du corps de filtre en vis-à-vis de laquelle est disposé ledit organe de filtration. 5 11. Filtre selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins un (31B) des moyens d'étanchéité est agencé de façon démontable sur la paroi du corps de filtre.