Brevet FR3129680A1 — publié le 20230602

Dispositif de dégrilleur placé en proximité de la grille de protection caractérisé par : - un peigne (a) de grille est placé sur un bras articulé motorisé (b), par l’intermédiaire d’une liaison pivot (h), le bras (b) est lui-même tenu au-dessus de la canalisation (c) par une structure (d) qui n’encombre pas l’espace de canalisation, - le peigne (a) est placé sur le même degré d’inclinaison que la grille de protection des débris (e), de telle façon à toujours disposer de la même distance avec la grille (e), - le bras articulé motorisé (b) déplace le peigne (a) de haut en bas et de bas en haut de la grille (e) de protection des débris selon la cinématique suivante : = le peigne (a) descendant, il ne touche pas la grille (e) de protection et laisse un dégagement suffisant pour ne pas emporter vers le bas les débris reçus par la grille (e), = le peigne (a) remontant, il vient en liaison avec la grille (e) pour remonter les débris dans un réceptacle (f) placé derrière la grille (e) au-dessus de la canalisation. Figure pour l’abrégé [Fig. 1] Dispositif d’évacuation des encombrants sur les grilles de protection de canalisation L’invention est relative à un dispositif d’évacuation d’encombrants transportés par les eaux de rivières, et plus particulièrement en cas de crues torrentielles, ces dernières constituant des cours d’eau à régime rapidement variable caractérise par un transport solide souvent abondant. Il convient de rappeler que les rivières sont souvent pourvues de canalisations créées par l’homme venant capter une partie de l’eau aux fins de motoriser des équipements situés en proximité de la voie d’eau, tels que des moulins, des bouches d’incendies ou des turbines (liste non exhaustive). La problématique posée en présence de crues torrentielles, est que les encombrants (branches, boues, cailloux et rochers de toutes dimensions…) viennent rapidement colmater ces canalisations, si bien que les équipements qui en dépendent se retrouvent inopérants. En effet, la présence de crues torrentielles provoque l’augmentation du niveau d’eau en amont, et produit des dégradations supplémentaires des berges et par conséquence une accentuation du colmatage, les roches du torrent se mélangent aux branches et aux herbes des bords de rivière. C’est pourquoi et aux fins de pallier aux embâcles produits, un personnel de maintenance est mobilisé pour rétablir le fonctionnement des machines en désobstruant les canalisations, mais cela n’empêche pas l’arrêt des équipements tant que ces opérations ne sont pas réalisées. Par ailleurs, d’autres équipements de protection sont souvent mis en oeuvre, reposant sur : - des grilles de protection placées sur les canalisations, permettant le passage de l’eau et évitant aux encombrants de s’insérer dans la canalisation. Toutefois, la grille peut rapidement être obstruée par la présence de nombreux encombrants qui empêchent le passage de l’eau. Si bien que cette technologie, fort utile dans un écoulement de rivière normalisé, se trouve limitée en présence de crues torrentielles et n’empêche pas l’arrêt des machines alimentée par les cours d’eau. - en amont de ces canalisations, d’autres équipements peuvent être placés pour bloquer les plus gros encombrants, à l’exemple de pilonnes ou d’ouvrages de maçonnerie placés dans le lit de rivière qui protègent les canalisations en faisant dériver les troncs d’arbre et autres gros encombrants. Ces équipements de protection, bien que très efficaces pour des encombrants de grande tailles, n’empêchent pas le passage d’encombrants de moyenne taille, de types branches par exemples, qui continuent à s’agglutiner sur les grilles de canalisation et provoquent à terme leur obstruction. C’est aux fins de lever ces inconvénients que la présente invention est destinée. Etat des connaissances : Pour éviter l’encombrement des grilles de protection par des débris, l’état des connaissances peut se distinguer selon trois familles de dispositifs d’évacuation des déchets sur les grilles de protection, appelées couramment dégrilleurs. Ces dégrilleurs sont censés faire reculer la présence de déchets obstruant la grille, mais il s’avère que les technologies connues sont perfectibles à cet objet. - La première famille technologique de dégrilleurs concerne les dispositifs plans ou à pivot qui sont les plus couramment utilisés. Ces dispositifs sont constitués d’un racleur monté sur un mouvement de monté/ descente et qui vient racler par le dessus la grille sur laquelle se trouvent les encombrants. Cette famille technologique distingue deux sous-familles qui sont : l’une avec un racleur « aller/retour », l’autre avec un racleur qui se soulève selon un angle à la descente ce qui permet « d’enjamber » les encombrants. Ces dispositifs sont contraints en ce que : - les racleurs « aller/retour » (cf. brevet EP0440573) sont montés sur des axes linéaires et font un mouvement aller et retour au-dessus de la grille. La distance entre le dessus de la grille et l’axe qui permet le mouvement est réduite, ce qui limite les dimensions admissibles des débris se déplaçant sur la grille. Dès que ceux-ci s’entremêlent ou lorsque les dimensions sont trop importantes, cela bloque le mécanisme. Le problème majeur est que les peignes font toujours le même parcours et se trouvent bloqués si les dépôts sont de dimension importante. - les racleurs qui se soulèvent selon un angle de dégagement (cf. brevet FR2495966), ce qui permet « d’enjamber » les encombrants, sont également contraints lors du mouvement vers le bas, où la position du centre de gravité du dispositif mobile se déplace. Ceci déséquilibre le bras et nécessite un dimensionnement important des châssis mobiles ainsi que des renforts mécaniques qui eux deviennent des obstacles à l’évacuation des débris. Par ailleurs, une autre contrainte de ces dispositifs réside dans le fait que leurs éléments de transmission sont partiellement ou totalement dans l’eau. d’autres dispositifs peuvent être cités comme les dégrillages gravitaires sur grille plane comme ceux développées par la société ® « FB Procédés », et qui sont dotés d’un râteau de dégrillage opérant en aval de la grille et qui descend dans l’eau par gravité. Le râteau est relié à un treuil par une sangle. Le treuil est mis en rotation par un moteur et débrayé pour la descente du râteau. Le râteau est du côté aval de la grille et il descend en étant distant de la grille tandis qu’il est plaqué contre cette dernière pour remonter les agrégats. La cinématique du râteau est réalisée par des lumières positionnées de part et d’autre du râteau et dans lesquelles il coulisse. Ce type de dispositif a l’avantage de ne pas avoir leur transmission dans l’eau, mais il présente l’inconvénient que le râteau se bloque dès que des débris de grande dimension s’amoncellent sur le bas du dispositif. - La deuxième famille technologique concerne un dispositifs de dégrilleur rotatif ou cylindrique. Ces dispositifs ont l’avantage d’avoir une surface plus importante de filtration du fait de leur forme, comme ceux décrits par exemple dans les brevets FR2693217 et FR2728596. Les dégrillages cylindriques sont à axe horizontal. Le racleur suit un mouvement de rotation contre la grille en relevant les déchets au-dessus de l’eau. L’avantage de ces dispositifs est que leur transmission peut être déportée hors de l’eau réduisant ainsi les vétustés. Cependant, plusieurs inconvénients existent pour ces dispositifs en ce que : -le mouvement du râteau se fait sur le même rayon en mouvement aller/retour et génère un amoncèlement des débris sur le fond du cours d’eau, - ils nécessitent un encombrement important pour fonctionner, - ils se bloquent dès lors que la crue produit un apport rapide d’encombrants. - La troisième famille technologique de dégrilleurs concerne les dispositifs hydrauliques. Ceux-ci, pour des raisons environnementales, ne conviennent pas à une utilisation dans les torrents de montagne en raison du risque de pollution des cours d’eau dû à la présence d’huile nécessaire au mécanisme. Par ailleurs, ces dispositifs sont très encombrants et bruyants. Etat de la science : les éléments qui interviennent sur le plan scientifique sont : - les apports d’encombrants de plusieurs types (herbacés, branches et pierres) dont la composition aléatoire limite la caractérisation d’une cinématique universelles adaptée pour empêcher le blocage, - les efforts de blocage liés aux dimensions et la quantité variantes des déchets qui ne peuvent être déterminées au préalable, - enfin le fonctionnement en mode dégradé et la durée de fonctionnement des équipements dans le temps ne sont pas directement connus. L’état de la science permet de connaitre, pour un cours d’eau, quels sont les débits au travers d’une grille. Cependant, les calculs de ces débits ne sont plus possibles dès lors qu’il y a présence d’amoncellements d’encombrants sur la grille. En présence de ces amoncèlements, les écoulements sont limités et ils se font, soit sur les côtés ou bien encore au travers de l’amoncellement lui-même. Les caractéristiques de l’écoulement dans ce cas, ne peuvent pas être caractérisés du fait qu’elles dépendent des matières constituant l’amoncellement et aussi de la compacité de l’enchevêtrement. En synthèse de l’état de l’art , Les dispositifs de dégrilleurs existants sont contraints en ce que : - La première famille technologique des dispositifs de dégrilleurs plans ou pivot présente l’inconvénient d’avoir une dimension limitée entre la surface amont de la grille et le mouvement montée/descente ce qui provoque un blocage de ce mouvement aussi bien dans un sens que dans l’autre dès le début de la crue au moment où les composés herbeux arrivent sur la grille. Dans le cas d’un dispositif de dégagement, celui-ci vient se relever pour enjamber les débris ; cependant, ce dispositif ne peut pas s’adapter à la quantité d’encombrants arrivant sur la grille, ce qui produit un blocage puisque le bras essaie de se repositionner au plus bas sans y parvenir. D’autre part, l’angle formé entre la surface de la grille et le bras de montée/descente nécessite un actionneur supplémentaire, source supplémentaire de vétusté. - La deuxième famille technologique des dispositifs de dégrilleurs rotatifs ou cylindriques, nécessite un déport important du système d’articulation. Les transmissions ont une partie immergée ce qui produit des vétustés. Les mouvements sont continus sur le dessus de la grille en aller/retour et provoque là aussi un blocage, dès que l’accumulation des déchets est trop importante. Par ailleurs, ils ont un encombrement très important dans l’eau et aussi en extérieur du cours d’eau. - La troisième famille technologique des dispositif hydrauliques présente un inconvénient en ce qu’ils sont sujet à produire des fuites d’huile, ce qui est proscrit dans le cas d’utilisation dans un cadre naturel. Par ailleurs, les dispositifs sont conséquents en termes de nombre de pièces, ce qui est une source supplémentaire de vétusté. Présentation de l’invention : l’invention est relative à un dispositif de dégrilleur placé dans une canalisation (c) en proximité de la grille de protection qui se caractérise en ce que : - un peigne (a) de grille est placé sur un bras articulé motorisé (b),par l’intermédiaire d’une liaison pivot (h), le bras (b) est lui-même tenu au-dessus de la canalisation (c) par une structure (d) qui n’encombre pas l’espace de canalisation, - le peigne (a) est placé sur le même degré d’inclinaison que la grille de protection des débris (e), de telle façon à toujours disposer de la même distance avec la grille (e), quelle que soit la position en descente ou montée du peigne, - le bras articulé motorisé (b) déplace le peigne (a) de haut en bas et de bas en haut de la grille (e) de protection des débris selon la cinématique suivante : = le peigne (a) descendant, il ne touche pas la grille (e) de protection et laisse un dégagement suffisant pour ne pas emporter vers le bas les débris reçus par la grille (e), = le peigne (a) remontant, il vient en liaison avec la grille (e) pour remonter les débris dans un réceptacle (f) placé derrière la grille (e) au-dessus de la canalisation, = pour se faire, le peigne (a) est actionné par le bras articulé motorisé (b) doté d’une liaison pivot (h) par l’intermédiaire d’un asservissement dédié (g) pour officier une translation du peigne (a) sur la base du bras, de telle manière à se dégager de la grille (e) en position descendante et en frottement sur la grille (e) en position montante. Le bras articulé motorisé (b) effectue une double action de : - descente et remontée du peigne(a), - de rotation du peigne (a) en phase descente de telle façon à l’éloigner de la grille (e). Dans la phase de descendante du peigne (a), celui-ci est placé à distance suffisante de la grille pour ne pas rentrer en contact avec les débris. Les débris se positionnant de façon aléatoire sur toute la hauteur de la grille(e), au cours de la phase de descente ; inopportunément si à un endroit l’épaisseur des débris est plus importante que l’espace dégagé par le peigne (a) en position descendante, alors la phase de descente est arrêtée par l’asservissement (g) et la phase remontante est engagée avec le peigne(a) dans sa position de frottement à la grille (e). Cette action permet de continuer à dégager partiellement la grille (e) des débris qu’elle reçoit, et évite ainsi l’arrêt de l’alimentation en eau de la canalisation, ce qui permet aux équipements dépendant de la canalisation de continuer à fonctionner. Les figures présentent le dispositif en vue de côté dans la canalisation, avec : la grille (e) et le bras articulé motorisé (b), lui-même tenu par une structure (d) placée hors de l’eau, et le réceptacle (f) de débris placé au-dessus de la canalisation (c) à l’arrière de la grille (e). La indique le dispositif en position descendante : dans ces conditions, notons que le peigne(a) a subi une translation pour laisser un espace disponible avec la grille (e), translation qui évite de rentrer en contact avec les débris. La indique le dispositif en position montante : dans ce cas le peigne (a) est en contact avec la grille (e) et remonte les débris qu’il transvase en bout de course dans le réceptacle (f). Glossaire : a) peigne b) bras articulé motorisé c) canalisation d) structure de fixation du bras articulé motorisé e) grille f) réceptacle des débris g) asservissement h) liaison pivot entre le bras articulé et le peigne Dispositif de dégrilleur placé dans une canalisation (c) en proximité de la grille de protection qui se caractérise en ce que : - un peigne (a) de grille est placé sur un bras articulé motorisé (b), par l’intermédiaire d’une liaison pivot (h), le bras (b) est lui-même tenu au-dessus de la canalisation (c) par une structure (d) qui n’encombre pas l’espace de canalisation, - le peigne (a) est placé sur le même degré d’inclinaison que la grille de protection des débris (e), de telle façon à toujours disposer de la même distance avec la grille (e), quelle que soit la position en descente ou montée du peigne, - le bras articulé motorisé (b) déplace le peigne (a) de haut en bas et de bas en haut de la grille (e) de protection des débris selon la cinématique suivante : = le peigne (a) descendant, il ne touche pas la grille (e) de protection et laisse un dégagement suffisant pour ne pas emporter vers le bas les débris reçus par la grille (e), = le peigne (a) remontant, il vient en liaison avec la grille (e) pour remonter les débris dans un réceptacle (f) placé derrière la grille (e) au-dessus de la canalisation, = pour se faire, le peigne (a) est actionné par le bras articulé motorisé (b) doté d’une liaison pivot (h) par l’intermédiaire d’un asservissement dédié (g) pour officier une translation du peigne (a) sur la base du bras, de telle manière à se dégager de la grille (e) en position descendante et en frottement sur la grille (e) en position montante. Dispositif de dégrilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bras articulé motorisé (b) effectue une double action de : - descente et remontée du peigne(a), - de rotation du peigne (a) en phase descente de telle façon à l’éloigner de la grille (e). Dispositif de dégrilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les débris se positionnant de façon aléatoire sur toute la hauteur de la grille(e) ; au cours de la phase de descente, inopportunément si à un endroit l’épaisseur des débris est plus importante que l’espace dégagé par le peigne (a) en position descendante, alors la phase de descente est arrêtée par l’asservissement (g) et la phase remontante est engagée avec le peigne(a) dans sa position de frottement à la grille (e).