Brevet FR2001959A1 — publié le 19691003

-1- 2001959 L'invention concerne.un dispositif de commande servant à régler la concentration d'un désinfectant ou autre corps chimique dans une piscine, c'est-à-dire la proportion de désinfectant ou corps chimique présent dans l'eau. Le désinfectant em-5 ployé peut être le chlore gazeux ou 1'hypochlorite de sodium, mais l'invention s'étend au réglage de la concentration de corps chimiques autres que des désinfectants, qui doivent être ajoutés par intermittence. Toutefois, on se référera au réglage de proportions de désinfectant pour simplifier la description. 10 Suivant l'invention, le dispositif de commande comprend des moyens propres à mesurer automatiquement la concentration de désinfectant dans des échantillons successifs de l'eau et un organe de commande agissant sur un injecteur de désinfectant et sensible au taux mesuré. Le mot "injecteur" doit s'interpréter 15 largement et comprend des équivalents tels qu'une pompe. Si la concentration en désinfectant s'abaisse au-dessous d'un certain niveau où elle est juste suffisante pour tuer toutes les bactéries présentes, la baignade peut être dangereuse tandis que si le taux devient notablement supérieur, le désin-20 fectant peut être très désagréable, particulièrement pour les yeux des baigneurs. Toutefois, il est important qu'il y ait une petite proportion de désinfectant libre dépassant la concentration nominale suffisante et que le désinfectant soit assez bien réparti. Les procédés visant à estimer la quantité de désinfec-25 tant qu'un opérateur doit ajouter par prélèvement d'échantillons successifs avec un tube à essais en ajoutant une dose d'indicateur de désinfectant manquent tout à fait de sûreté, en partie parce que l'échantillon risque d'être prélevé en un point proche de la surface où la concentration est faible par suite de l'ac-50 tion du soleil, et non à de plus grandes profondeurs où la concentration peut être très supérieure. D'autre part, il est très hasardeux d'ajuster une faible concentration en déversant un godet de désinfectant. L'invention permet de prélever des échantillons à intervalles réguliers en un point choisi, de préférence 55 un point situé en aval d'une pompe dans un tuyau de recyclage d'eau, où la concentration a des chances d'être aussi faible qu'en tout autre point de la piscine. L'invention permet aussi d'injecter le désinfectant de façon réglée, par exemple en actionnant en continu l'injecteur qui peut être conçu pour fonc-40 tionner pendant un cycle de mesure avant que la mesure ne soit 69 3594 -s- 2001959 effectuée au cycle suivant. La commande est donc avantageusement une commande par tout ou rien, dans laquelle on ajoute ou non du désinfectant selon que la mesure d'un échantillon montre que la concentration de désinfectant est faible ou non. 5 Un procédé préférentiel de mesure d'un échantillon consis te à injecter une quantité mesurée d'indicateur de désinfectant dans une quantité mesurée d'eau constituant l'échantillon. Lorsque le désinfectant est le chlore, l'indicateur peut être par exemple l'orthotolodyne qui colore l'eau en jaune avec une in-10 tensité dépendant de la quantité de chlore présente. On peut détecter ce phénomène en projetant la lumière d'une lampe, à travers l'eau contenue dans la chambre, sur une cellule photoélectrique, de préférence photovoltaïque, de manière à obtenir un fort signal de sortie qui est une mesure de la quantité de 15 chlore présent. On peut alors comparer le signal à un signal de référence et faire en sorte qu'il amorce ou non le fonctionnement de l'injecteur selon qu'il indique que la concentration de chlore est faible ou non. Ce procédé utilise économiquement l'indicateur parce que l'on peut utiliser une petite quantité 20 d'eau comme échantillon et que la quantité d'indicateur injectée peut donc être faible. On peut mettre l'invention en pratique de diverses façons et on décrira maintenant deux modes d'exécution décrits en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif 25 sur lesquels : la figure 1 est une vue en élévation schématique d'une piscine comportant un dispositif de réglage en chlore selon l'invention; la figure 2 est une élévation montrant la dispositif gé-30 nérale des groupes de dosage de chlore; "la figure 3 est un plan d'un groupe de dosage; la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fi-35 gure 3; la figure 6 est un schéma de câblage, et la figure 7 est un schéma d'une variante. Comme le montre la figure 1, une piscine 11 est munie d'une pompe 12 servant à faire circuler continuellement à travers un 40 filtre 14 de l'eau qui vient d'un déversoir 15 et qui est rame- 69 3594 -> 200'959 née à l'entrée 15 àe la piscine. Afin de pouvoir déterminer le taux de chlore, un branchement 16 partant de la liaison entre la pompe 12 et l'entrée 15 permet de détourner une partie de l'eau vers un groupe de dosage 5 17 et après dosage, cette eau détournée peut se rendre à l'évacuation. On voit que l'échantillon est prélevé juste en aval de la pompe 12, point du circuit où la teneur en chlore sera la plus faible. Un signal venant du groupe de dosage 17 est envoyé à un circuit de commande 18 qui commande un dispositif injec-10 teur de chlore 19, à servocommande, qui peut injecter des doses de chlore soit directement dans la piscine comme indiqué en 21 soit dans le passage qui mène à l'entrée 15 en aval du groupe de dosage, comme indiqué en 22. Il existe une proportion connue de chlore d'environ 0,3 15 partie par million pour laquelle l'action bactérienne est juste empêchée et en général il est désirable que le taux de chlore soit légèrement supérieur à ce niveau afin qu'il reste du chlore libre. Toutefois, il est important que la proportion de chlore ne soit pas trop élevée de façon qu'elle ne cause pas de gêne 20 aux baigneurs. Le groupe de dosage 17 est conçu de manière à donner un signal d'injection ou non selon que le taux de chlore détecté est inférieur ou supérieur à 0,3 partie par million. Le groupe est conçu pour fonctionner par cycles de 15 mi-25 nutes qui se répètent continuellement et si le taux de chlore détecté (vers le début du cycle) est inférieur à 0,3 partie par million, 1'injecteur de chlore est mis en action et maintenu en action pendant le reste du cycle de 15 minutes. Au cycle suivant, 1'injecteur est mis en action ou non selon la lecture 30 du groupe de dosage au début du cycle. L'équipement est représenté généralement par la figure 2. Le groupe de dosage 17 (représenté en détail par les figures 3, 4 et 5) est monté dans un ensemble qui comprend aussi une source d'électricité et un transformateur, un moteur synchrone entraî-35 nant un arbre à cames par l'intermédiaire d'une boîte d'engrenages réductrice à une vitesse de 4 tours par heure pour déterminer le cycle de 15 minutes, un réservoir 26 contenant un liquide indicateur de chlore, 1'orthotolodyne, et un panneau de câblage imprimé 27 qui porte des composants d'un circuit éleô-40 troniaue 18. Le panneau 27 peut être retiré pour l'entretien et 69 3594 -4- 2001959 remplacé. L'ensemble de l'équipement représenté par la figure 2 est enfermé dans une boîte en matière plastique renforcée de fibres de verre qui comporte aussi des interrupteurs d'indicateur et des instruments. On peut faire tourner manuellement l'ar-5 bre à cames en vu^de l'entretien. Le groupe de dosage représenté par les figures 3, 4 et 5 comprend essentiellement un bloc de verre 31 muni d'une chambre de mesure 32 aue l'eau détournée en 16 traverse en passant par une soupape à boule 33, la chambre 32 se vidant vers l'évacua-10 tion en 34. Normalement, l'eau s'écoule librement par la soupape 33 et à travers la chambre de mesure 32 de manière à balayer celle-ci mais lorsqu'un cycle doit commencer, l'une des cames 25 ferme la soupape 33 pour maintenir l'eau immobile dans la chambre de mesure ou d'examen 32, au moyen d'une boule 35 en 15 caoutchouc de silicone, maintenue sur son siège conique (figure 5). La deuxième came pousseyélors le plongeur 37 d'un groupe injecteur d'indicateur de chlore 38 de sorte qu'un piston 39i supporté par un diaphragme en poly-tétxafluoréthyLène 41, dé-20 place l'indicateur dans la chambre de piston 42 et le pousse à travers une soupape de non retour 43, du type des valves de chambre à air, qui présente dans une tige métallique 44 une ouverture radiale normalement couverte par un manchon de caoutchouc 45. L'action mécanique de la came est suffisante pour ou-25 vrir la soupape de non-retour 44-45» En même temps, une petite soupape de non-retour 46 empêche l'indicateur de refluer au réservoir 26. Quand le piston 42 monte à nouveau après que la came ait actionné le plongeur"37, sous l'action d'un ressort 47, la soupape 46 peut se rouvrir pour permettre d'introduire à 30 nouveau une dose d'indicateur dans la chambre 42 pour le cycle suivant. Il est clair que la disposition de chambre à piston permet d'injecter une quantité exactement dosée d'indicateur dans la quantité mesurée d'eau qui se trouve dans la chambre d'examen 32. 35 Gomme on le voit sur la figure 3, aux extrémités opposées de la chambre 32 se trouvent respectivement une lampe électrique 49 et une cellule photoélectrique au sélénium 515 éclairée à travers un filtre bleu 52. La cellule 51 est du type photovol-taïque qui donne une tension de sortie dépendant de la quantité 40 de lumière qui atteint la zone sensible. La quantité de lumière 69 3594 -5- 2001959 qui atteint la cellule 51 à travers le filtre bleu dépend de la coloration jaune du liquide dans la chambre d'examen, qui dépend à son tour de la quantité de chlore contenue dans l'eau, puisque l'indicateur injecté dans la chambre d'examen cause un 5 jaunissement du chlore, en proportion de la quantité présente. La lampe 49 est allumée par une came lorsque l'indicateur a été injecté dans la chambre d'examen et la lampe reste allumée pendant environ 20 secondes pour permettre d'obtenir une lecture stable. 10 Enfin, à la fin du cycle de 15 minutes, la première came permet à la soupape 53 de se rouvrir de sorte que de l'eau peut de nouveau s'écouler le long de la boule 55 et balayer la chambre d'examen 32 pour se rendre à l'évacuation, ce qui fait que le groupe est prêt pour le cycle suivant. Le tuyau qui part de 15 la pompe 16 comprend un dispositif de resserrement 55 pour éviter que la piscine ne tende à se vider vers l'évacuation par le tuyau 16. Le schéma de câblage est représenté par la figure 6 et on voit que le réseau 61 alimente le moteur 24 et un indicateur à 20 néon 62 et aussi le primaire du transformateur 23. L'un des secondaires du transformateur est un enroulement de 10 Y et il est relié à la lampe 49 par l'intermédiaire d'un interrupteur 60 actionné par la première came 25. Un deuxième secondaire 64 assure l'alimentation de la cel-25 Iule photoélectrique 51• La cellule photoélectrique 51 est reliée en série à une résistance variable 65j toutes deux étant montées en parallèle avec un potentiomètre 66 relié à l'alimentation de la cellule photoélectrique. La résistance variable 65 et le potentiomètre 66 sont réglés de façon que la tension entre 50 leurs curseurs 67 et 68 soit nulle pour une proportion de chlore de 0,5 partie par million. Ces curseurs sont reliés "aux bases respectives des transistors 71 et 72 dont l'alimentation est assurée de façon usuelle par un quatrième enroulement 73 du .transformateur 23, par l'in-35 termédiaire d'un interrupteur 70 actionné par la deuxième came. Le transistor 72 est normalement polarisé dans le sens conducteur tandis que le transistor 71 est normalement polarisé dans le sens non conducteur. Tant que les tensions en 67 et 68 sont égales ou que la tension en 67 est négative^>ar rapport à la -ten-40 sion en 68, le transistor 71 reste non conducteur mais aussitôt 69 3594 2001959 que la tension en 68 devient négative relativement à la tension en 67» par suite d'une diminution du taux de chlore en dessous de 0,3 partie par million, .le transistor 71 devient conducteur et son signal de sortie est amplifié par un amplificateur dési-5 gné par la référence générale 73, Le transistor 71» son amplificateur 73 et le redresseur 74 existent en double, comme indiqué de façon générale en 77 sur la figure 6, pour rendre le fonctionnement plus sûr. Il faut noter que, puisque la cellule 51 est une cellule 15 photovoltaîque, la variation de tension et la variation de résistance sous l'effet d'une variation de la quantité de lumière qu'elle reçoit agissent ensemble de sorte que l'on.peut obtenir un signal de grandeur raisonnable en réponse à une petite variation de luminosité. 20 II faut noter que la réponse du système dépend des condi tions. Par exemple, s'il y a beaucoup de baigneurs, une injection de chlore se traduira plus rapidement dans le groupe de dosage puisque le chlore sera mélangé plus rapidement. A nouveau, le taux de chlore varie - au moins près de la surface - en fonc-25 tion du rayonnement solaire qui atteint la surface de l'eau. 0e qui est important, c'est qu'il y ait du chlore libre en plus de la proportion nominale de 0,3 partie par million, et on remplit cette condition en prélevant l'échantillon au point de plus faible concentration de chlore. 30 On a parlé du réglage de concentration dans les piscines mais évidemment, l'invention est également applicable au réglage de la concentration dans d'autres grandes masses de liquide. La figure 7 montre une variante dans laquelle les composants similaires portent les mêmes références que sur les autres 35 figures. Dans le cas présent, de l'eau qui afflue de la pompe 12 à l'entrée 15 pendant le recyclage régulier est détournée lorsqu'une soupape magnétique 81 est momentanément actionnée, de manière à balayer et à remplir à nouveau la cuve de verre 32 avec 40 la quantité d'eau mesurée. 69 3594 -7- 2001959 L'indicateur de chlore est injecté du réservoir 26 dans la cuve 32 au moyen d'une pompe péristaltique 82 entraînée par un moteur 839 lorsque celui-ci est mis en action dans un cycle de contrôle. La quantité mesurée d'indicateur est ainsi injectée 5 dans la cuve 32 et étant donné qu'il est plus lourd que l-'eau, il est mélangé par un dispositif mélangeur constitué par un aimant permanent 84 placé le long du fond de la chambre 32 et mis en vibration par un dispositif électromagnétique 85 excité pendant le cycle de mesure. 10 Le fonctionnement cyclique de la soupape magnétique 81, de la pompe péristaltique 82 et de 1'électro-aimant 85 est commandé par des micro-interrupteurs actionnés par des cames indiquées généralement en 86 et entraînées par un moteur 24, comme on l'a décrit poux le premier mode d'exécution. L'eau et l'indi- 15 cateur sont finalement évacués lorsque le cycle suivant commence. Le dispositif à lampe et à cellule photoélectrique est similaire à celui qu'on a décrit dans le premier mode d'exécution et ils sont placés aux extrémités opposées de la chambre 32. 20 Pour le reste, le fonctionnement est similaire. L'avantage de cette variante est que chacune des étapes du cycle est commandée par un interrupteur électrique, le fonctionnement des interrupteurs étant rythmé correctement l'un par rapport à l'autre par un moteur. 69 3594 2C01959 - EEVEEfDICATIOMB - 1 - Dispositif de commande servant à régler la concentration de désinfectant dans une piscine et caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens propres à mesurer automatiquement la 5 concentration dans des échantillons successifs de l'eau, et un organe de commande agissant sur un injecteur de désinfectant selon le taux mesuré. 2 - Dispositif de commande conforme à la revendication 1 dans lequel les échantillons sont prélevés en un point situé 10 dans un tuyau de recyclage de l'eau. 3 - Dispositif de commande conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 comprenant des moyens de fonctionnement cyclique, chaque cycle consistant à faire une mesure de concentration, à déterminer si la concentration mesurée est su- 15 périeure ou inférieure à un niveau prédéterminé, et à faire fonctionner 1'injecteur ou non, pendant le reste du cycle, selon la détermination. 4 - Dispositif de commande conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 comprenant des moyens de mesure 20 constitués par une chambre destinée à une quantité mesurée d'eau et des moyens propres à injecter dans ladite chambre une quantité mesurée d'indicateur de désinfectant. 5 - Dispositif de commande conforme à la revendication 4 dans lequel l'indicateur est un corps qui colore l'eau avec une 25 intensité dépendant de la quantité de désinfectant présente et comportant un détecteur à lampe et à cellule photoélectrique destiné à détecter l'intensité de la couleur. 6 - Procédé de mesure de la concentration de désinfectant dans une piscine, caractérisé par le fait que l'on mesure auto- 30 matiquement la concentration dans un échantillon de l'eau et qu'un injecteur de désinfectant est commandé en fonction de la mesure, et que l'on répète automatiquement la mesure en des cycles de commande.