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BREVET D'INVENTION "perfectionnements apportés à la, soustraction d'eau"
Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique, le 7 août 1947 - N 767. 150, aux noms de MM. Eugene W. SILITCH et Adolph D'AUDIFFRET, dont la demanderesse est l'ayant droit.
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L'invention est relative à la soustraction d'eau, et elle concerne plus particulièrement, mais non exclusi- vement la soustraction de l'eau souterraine ou de l'eau qui s'est infiltrée à travers des lits perméables de rivières, lacs, etc....
Il est connu de soustraire, du sol, l'eau souterraine qui s'est infiltrée à travers les lits de rivières etc.... à l'aide de puitsverticaux dont l'extrémité inférieure communique avec plusieurs tubes-tamis constituant collecteurs et s'étendant vers l'extérieur dans des directions radiales.
Lors de la construction d'une telle installation, on fait avancer ces tubes-tamis vers l'extérieur, à travers des ouvertures prévues dans le puits, afin de poser ainsi les tubes-tamis dans un plan substantiellement horizontal.
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Cependant, jusqu'à présent, on a rencontre des dif- ficultésconsidérables pour placer les tubes-tamis collecteurs dans un plan vraiment horizontal, étant donné que les tubes-tamis, lorsqu'on les fait avancer vers l'extérieur, on t la tendance de- s'écarter du plan horizontal en raison da fait que dans les dispo- sitifs connus, il est difficile d'enlever d'une façon appropriée le sable fin, le,limon ou les substances analogues qui rentrent dans l'intérieur des tubes- tamis lorsque ceux-ci sont poussés vers l'extérieur., Il en résulte que le sable fin, le limon et les sub- stances analogues s'accumulent dans le tube-tamis,
et obligent la tête du tube-temis à s'abaisser ou à s'incurver.
Une autre difficulté, que présen- tent les installations connues du genie en question, consiste à rendre étanche la partie des tubes-tamis qui doit conduire l'eau, notamment lors que les tubes-- tamis. ne sont pas tout à fait rectilignes,
Les inconvénients sus-mentionné s sont écartés, selon la présente invention, par la disposition, à l'intérieur des tubes-tamis, d'un tube d'évacuation dont la position longitudinale peut être réglée et qui communique avec l'intérieur du puits.
L'invention consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dis. positions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain moded'application, ainsi que certains modes de réalisation desditesdispositions, et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de pro- duits industriels nouveaux, les installations du
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genre en question comportant application de ces mê- mes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de descrip- tion qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés,les- quels complément et dessins, sont, bien entendu,. donnés surtout à titre d'indication.
La fige 1 montre, en coupe verti- cale, une installation de soustraction d'eau établie selon l'invention.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la fig.l, et montre la disposition radiale des tubes-tamis.
La fig. 3 montre, en coupe, une partie de la paroi du puits, partie dans laquelle est ménagée une ouverture horizontale munie de bou- chons pour la fermer, cette ouverture étant desti- née à recevoir un tube-tamis avec le mécanisme asso- cié à ce tube.
La fig. 4 montre, analogue à la fig. 3, une partie de la.paroi du puits avec le tu- be-tamis, son tube d'.eau, ses moyens d'étanchéité, son tube à soupape, et sa soupape dans la position de travail.
La fig. 5 représente la garniture d'étanchéité ajustable montée entre l'extérieur du tube d'eau et l'intérieur du tube-tamis.
La fi g. 6 montre, en élévation, l'un des éléments de la garniture d'étanchéité.
La fig. 7 montre, en plan, la dis- position des diverses soupapes destinées à contrô- ler la décharge de l'eau et des matières fines ac- cumulées telles que:limon, sable, etc...
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Les fig. 8,9 et 10 montrent, en coupe, une partie du tube-tamis établi selon l'inven- tion et muni d'un tube d'eau, ce dernier étant repré- senté dans trois positions différentes.
La fig. 11 est une coupe, selon ligne 11-11 de la fig. 8.
Enfin, la fig. 12 est une coupe se- lon la ligne 12-12 de la fig. 10.
L'installation de soustraction d'eau représentée par les figures, et notamment par les figures 1 et 2, est disposée,par exemple, près d'un courant d'eau 2, le poste de pompel,se trouvait à une certaine distance au dessus de la surface du terrain la.
Le poste 1 est porté par un puits ou caisson 3 qui est, de préférence, constitué en une seule pièce par du béton armé; l'extrémité infé- rieure du caisson 3 est fermée par un bouchon 4 en béton. Au voisinage du bouchon 4, mais à a niveau légèrement au dessus de ce bouchon, se trouve une pluralité d'ouvertures 5 obtenues lors du coulage du puits,et ayantleur axe dirigé radialement. A tra- vers ces ouvertures s'étendent, dans des directions radiables des tubes-tamis perforés 6,
Chaque tube-tamis est- entouré par un lit 11 de graviers ayant, par exemple, un diamè- tre de 1 m 20 à 1 m 50.
Sur l'extrémité intérieure de chacun des tubes-tamis 6, est montée une vanne 7 ayant une tige 7a et une poignée ou volant7c se trou- vant au dessus d'une plate-forme 7b qui est accessi- ble à partir du poste de pompe 1, de sorte qu'on peut fermer à volonté tel ou tel tube-tamis 6 ou tous ces tubes à la fois.
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Des pompes à puits profonds 8, ayant plusieurs étages s'étendent vers le bas à l'intérieur du puits 3, qui est un puits vide, ces pompes comportant un système de conduite 9a suscep- tible de débiter dans la conduite d'eau 10, de l'eau qui est puisée dans le réservoir sou-terrain.
Pour construire une installation telle que décrite ci-dessus, on commence par défon- cer le puits ou caisson 3 à travers la nappe d'eau, et à fermer l'extrémité inférieure du caisson au moyen du bouchon lourd 4 en béton armé. Ensuite, on fait avancer horizontalement, dans la nappe aquifère, les tubes perforés 6 ayant, par exemple, 20 centimè- tres de diamètre ; tubes sont projetés à travers les ouvertures 5.
Ces tubes-tamis collecteurs 6, sont enfoncés sur une longueur considérable qui,dans des conditions:favorables, peuvent atteindre ou dépasser 100 mètres.
Le nombre de tubes 6 dépend, bien entendu, de la quantité d'eau désirée e des condi- tions hydrogéologiques que l'on rencontre.
Lorsqu'on pousse vers l'extérieur,, à travers les ouvertures 5 et dans un plan horizon- tal les tubes-tamis ou collecteurs 6, ¯avec le méca- nisme qui leur est associé, il est;très important que le sable fin et le limon qui se trouvent dans le couches entouran; les tubes-tamis, soient enlevés de ces couches, afin de créer, autour de chaque tube- tamis, un lit constitué par du gros gravier et ayant une haute perméabilité, ce lit devan.v avoir, de pré- férence un diamètre supérieur à 1 m 20.
Lesdites matières fines sont enlevées à travers les tubes-
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tamis, qui, une -lois l'iüst,3.llltion complètement ache- vée, doivent être maintenus libres de sable fin et de limon sur toute leur longueur.
'Un autre problème qui se pose pour
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une installation da f;8nre ci-jef;sus il1ltÍ(}l.lC:, consiste en la necessit. d'empêcher les tubes-tamis de quitter leur position horizontale. S'ils ou1 t't =a,i;;l1 t cette po- sition le rendement de l'installation serait sérieuse- ment affecte, et, en otre, on aurait des difficulté
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Pour rendre ét2:1cDes 1s éléments qui se trouvent à 1 trieur des tubes-tamis et qui servent à conduire l'eau.
On a particulièrement tenu compte de ces problèmes dans la construction des tubes-tamis selon l'invention, construction représentée par les figures 4 à 12. Il ressorte ces figures que chaque
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. .ibe-tâmis 6 est constitué, en premier lieu, par un élément tubulaire 14 ayant des perforations 14a et Portant une tête conique et fuselée 12 qui est reliée en 13 d'une façon amovible à l'élément tubul ire 14,la
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tête 12 étant munie de perforat'i.oiis ou ouvertures 15.
Les perforations 14a et 15 ont, de préférence, une forme telle qu'elles sont plus larges du côté inté-
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rieur que du côté extérieur des s 81énents 14 et 12.
Sur l'extraite extérieure de l'élé-
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ment tubulure 1 4-, extrémité adjacente à la, tête 12, il est fixé un org5ne de butée ou de 6ù.ida0e 16,muni, son centre, " "11 passage conique 17 qui se r6trécit sers l'extérieur et se termine dans Lui Pc:.ssa,e cylin- drique 18 qui 00mii-PLI-riq,ue avec 1 intérieur de la tête 12. Un deuxièr.ce OrÓ0'l:1e de Eaid,7,,e 20, tra,rers,: .... un passube conique 22, est disposé Co-axi21ement par rapDOrt 7-1 Ilorane de 8uide,,e 6 et 3, une certaine
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distance de ce dernier organe. Le passage 22 se ter- mine pas un passage cylindrique 21 également ménagé dans l'organe de guidage 20.
L'organe de butée 16 sert, en pre- mieg lieu de butée pour un tube d'évacuation 8 et, en outre, de cloison entre, d'une part, la tête 12, et, d'autre part, la chambre cylindrique qui se trou- ve enre la paroi extérieure du tube 8 et la paroi intérieure de l'élément tubulure 14. D'autre part, l'organe de- guidage 20 sert de guide et de support au tube d'évacuation et il sert également de cloison cornue le fait l'organe de butée 16. L'extrémité ar- rière du tube d'évacuation8est supportée par un cer- tain nombre d'éléments d'étanchéité 24, écartés les uns des autres'par des douilles de distance 27 ; ces douilles de distance sont munies de bords 28 et 29 qui sont rivés aux éléments d'étanchéité adjacents.
Il ressort de la fig. 5 que chaque élément d'étan- chéïté possède un bord intérieur 26 qui sert étroi- tement et supporte la partie adjacente du tube d'é- vacuation 8. En outre, chaque élément d'étanchéité
24 possède un bord extérieur 25 qui s'applique d'une façon étanche contre la surface intérieure de l'élé- ment tubulaire 14. Les éléments d'étanchéïté 24, for- ment, avec les douilles de distance 27, une chaîne flexible de rondelles, le tout constituant un ensem- ble susceptible de résister à des poussées horizon- tales, et en même temps susceptible de s'incurver en conformité avec le mouvement du tube d'évacuation
8 et du tube-tamis 6.
.Ledit ensemble d'organes d'étan- chéïté peut être ajusté et il est muni, à cet effet, d'un oeillet 30 auquel est reliée une tringle ou
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un câble 31 qui s'étend vers l'arrière du- tube-tamis 6 correspondant, de sorte que cette tringle ou câble veut être actionné à travers l'ouverture 5 correspon- dante.
Bien entendu la longueur de 1'ensemble des é- lémejnts d'étanchéïté peut être raclée selon les neces- sites particulières que l'on rencontre dans chaque cas particulier, et cela en modifiant simplement le nombre des organes d'étanchéité 24 et des douilles de distance 27'
Il ressort également de la fige 4 qu'il est encore prévu un autre élément d'étanchéité 39 ayant un bord 40, ce dernier élément servant à empêcher toute communication directe entre l'entrée de la vanne 7 et l'espace qui se trouve à l'extérieur de la partie adjacente du Duits 3.
Ledit élément d'é- tanchéïté est inséré entre, d'une part un flasque 36 d'une douille 34, et, d'autre part, un flasque 37 de la vanne 7, ces deux flasques étant reliés l'un à l'autre à l'aide de boulons38,
La douille 34 est fermement ancrée dans un élément de béton 35 et son montage est effec- tué de la manière suivante:
Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, la partie inférieure du caisson 3 est munie d'ouvertures 5 obtenues lors du coulage du caisson et servant au passage des tubes-tamis 6.Lefig. 3 et 4 montrent une telle ouverture, dont le diamètreest essentiellement plus grand que le diamètre extérieur d'un tube-tamis qui doit passer à travers cette ouverture.
En outre, la surface intérieure de l'ouverture 5 est munie d'as- péri tés ainsi que d'un revêtement 31a, dont la forme correspond auxdites aspérités. Pour empêcher l'obtu- ration de ces ouvertures, lorsque le caisson est dé-
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foncé dans le sol, chaque ouverture est fermée tem- porairement par les bouchons 32 amovibles qui sont maintenus dans leur position de fermeture à l'aide d''un boulon 33, Lorsque la partie inférieure du caisson a été mise en place, et lorsqu'il s'agit de faire passer les tubes-tamis à travers les ouvertu- res 5, on enlevé les bouchons 32 et on insère dans chacune des ouvertures une douille 34 qu'on centre d'une façon appropriée.
Ensuite, on coule du béton entre le revêtement 31 a de l'ouverture 5 et la sur- face extérieure de la douille 34, de sorte que la douille 34 est fermement ancrée une fois le béton durci. A ce moment, la vanne 7 est fixée à la douil- le 34, après avoir mis en place, entre cette douille et la vanne, l'élément d'étanchéité 39; ensuite le tube-tamis 6 avec les parties se trouvant à l'inté- . rieur de ce tube, est passé à travers le bord 40 de l'élément d'étanchéité 39. Une soupape de nettoyage
42 est alors fixée au flasque 46 de la vanne 7, et cela par l'intermédiaire de tubes 43 et 44 et au moyen de boulons 38 qui réunissent le flasque 45 du tube 44 audit flasque 46 de la vanne 7.
L'extré- mité arrière du tube 44 est fermée par une plaque
47, dans laquelle est ménagée un trou pour le passa- ge du tube d'évacuation 8. Pour empêcher toute fuite entre ledit trou et la partie adjacente du tube 8 on monte, sur la plaque 47, un élément d'étanchéité qui est, de préférence, de même genre que les élé- ments 24. Après le montage de la soupape 42, on en- fonce horizontalement le tube-tamis 6 dans la nappe aquifère à l'aide de presses.hydroliques ou d'autres moyens appropriés.
Pendant le temps pendant lequel le tube-tamis 6 est enfoncé dans la nappe aquifère, le sable fin, le
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limon et les autres matières analogues, sont enle- vées hors de la, couche aquifère à travers le tube- tamis 6, la soupape de nettoyage 42 et/ ou le tube d'évacuation 8, l'action de ce dernier dépendant de sa position.
Les fige 8, 9, et 10 montrent trois des positions différentes que le tube d évacuation peut occuper .
Selon la fig. 10 le tube 8 est écarté, non seulement d'avec l'orgue de guidage 16, mais également d'avec 1'organe de guidage 20. Il ressort de la fig. 10, en tenant compte également de la disposition de la soupape 42, telle que représen- tée par la fig. 7, que l'intérieur entier du tube- taiais communique avec la soupape de nettoyage 42
Pour-vu que l'ensemble des éléments d'étanchéïté 24 et 26 soit retiré suffisamment.
On obtient ainsi un nettoyage ef- ficace, rapide et complet du tube-tamis; cela est d'une très grande importance lors de l'installation d'un dispositif, c'est-à-dire dans la période pendant laquelle, ainsi que cela a été exposé ci-dessus, tout le sable fin, tout le limon et les autres substances analogues, doivent être enlevés de l'espace qui entou- re le tube-tamis afin de créer, autour de ce tube, un lit constitué par du gravier relativement gros.
En même temps, il faut empêcher la matière enlevée de la couche qui ensoure le tube-tamis, de s'accumu- ler à l'intérieur de ce tube et d'amener ce dernier à s'abaisser ou à se couder ou à s'écarter autrement de la position horizontale désirée.
-Llîon dans une . La fig. 9 montre le tube d'évacuation 8 dans une Position intermédiaire dans -laquelle il s'étend à travers l'organe de guidage 20 mais est
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écarté de l'organe de butée 16. Etan donné que l'ou- verture 21 est un peu plus large que le diamètre exté- rieur du tube 8, l'espace intérieur du tube-tamis, qui se trouve entre l'organe de guidage 20 et la pointe de la tête 12, est toujours en communication, bien que d'une façon plus restreinte, avec la soupape de netto- yage 42. Par contre, cet espace communique librement avec l'intérieur du tube 8. Par conséquent, à ce mo- ment l'eau sera moins trouble,que lorsque le tube 8 oc- cupe la position représentée par la fig. 10.
La fig. 8 montre le tube d'évacua- tion 8 dans sa position extérieure dans laquelle sa surface tronconnée 19 s'engage dans le passage conique 17 de l'organe de butée 16. Cette position est celle qu'occupe normalement le tube 8 lorsque l'installation est tout à fait achevée et prête à fonctionner norma- lement. Quand le tube 8 occupe cette dernière position,! pour laquelle l'extrémité interieure du tube-tamis 6 se trouve en 41 (voir fig.7) on peut enlever la soupa- pe de nettoyage 42 et une plaque de fermeture peut être fixée à sa place sur le flasque 46. Seule la vanne 7 contrôle alors la décharge à travers le tube d'évacuât!on 8.
Il ressort de ce qui précéde, que la possibilité d'ajuster longitudinalement le tube d'é- vacuationgà l'intérieur du tube-tamis 6 est très avan- tageuse pour la mise en place appropriée du tube-tamis et pour un fonctionnement efficace de l'installation, notamment en rai. son du fait que la possibilité de régler l'emplacement du tube 8' permet de nettoyer le tube-tamis rapidement et complètement à n'importe quel moment où ce nettoyage pourrait être désirable.
L'ensemble des éléments d'étanchéité 24-27, assure une étanchéité afficace, même lorsque'le
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tube d ,,r.cu,Ûioza 8 et/ ou le tube-tamis 6 ne serai- ent pas parfaitement alignas par rapport ii l'ouve:1Jtu- re 5 correspondajnte.