Brevet FR2054434A1 — publié le 19710423

La présente invention à laquelle ont collaboré MM. Jean ROUQUET et René GIRAUT concerne un nouveau dispositif permettant d'effectuer en continu un traitement de l'eau par circulation de celle-ci au sein de substances à lente dissolution. Elle a plus particulièrement pour objet un appareillage destiné aux traitements d'inhibition de l'entartrage du à l'eau. Il est déjà connu d'insérer dans des canalisations d'eau des doseurs emplis d'une substance peu soluble qui, traversée de façon continue par le liquide, loue un rôle protecteur contre l'apparition de dépôts de tartre et/ou de phénomènes de corrosion. Parmi les dispositifs dé jà décrits, un premier groupe est constitué par un réservoir cylindrique, en matière transparente ou non, dont les deux extrémités sont fermées par des fonds plats ou bombés, rendus solidairement étanches par rapport au cylindre par des systèmes de serrage, comme tiges filetées, écrous, vis "papillon", etc. Des raccords d'amenée et d'écoulement du liquide existent soit sur les fonds, soit sur la partie cylindrique. Un inconvénient majeur, inhérent à ce type de doseur, consiste en ce que la recharge en substance granuleuse est rendue difficile et longue par la nécessité de démonter l'un des fonds dans des conditions d'accessibilité souvent précaires, puis de rendre l'ensemble à nouveau étanche après cette opération.Un autre inconvénient réside dans le fait que, pendant ladite opération, le liquide à traiter doit être détourné par une canalisation reliant l'amont et l'aval du doseur, cette manoeuvre étant commandée par un leu de vannes manuelles. Selon un autre type, les doseurs peuvent comporter un socle avec conduits d'alimentation et d'écoulement, sur lequel est fixée de façon étanche, une capacité constituée par un vase incomplètement cloisonné selon sa hauteur, définissant ainsi deux volumes remplis d'un agent de traitement en granules, le liquide s'écoulant a'e l'un à l'autre en passant par l'espace libre ménagé au fond dudit vase. Outre que ce doseur offre les mêmes inconvénients que ceux précités, il est d'une manutention difficile lors du démontage de la capacité relativement pesante. Il a maintenant été trouvé et mis au point un nouveau type de doseur qui, combinant un certain nombre de dispositifs déjà décrits et/ou non connus, permet de supprimer les inconvénients précités et peut être facilement inséré dans toute canalisation en raison de son faible encombrement. Ce dispositif assure, de façon instantanée, le traitement d'un liquide grâce à une vanne interne multivoie,qui commande le cheminement dudit liquide, soit au travers de la substance peu soluble, soit par une voie détournée lors de l'opération de recharge en substance du doseur. Le nouveau doseur selon l'invention comprend - un support-vanne formant boitier constitué par une enveloppe externe renfermant une partie mobile louant le rôle de vanne à voies multiples, - une capacité amovible - appelée ci-après cartouche contenant les grains de substance peu soluble, fixée de façon étanche sur la face antérieure dudit boitier par l'intermédiaire d'un filet à pas de vis rapide, - des conduits d'entrée et de sortie du liquide, disposés sur les faces supérieure et inférieure du boitier, et sur lesquels sont branchées des canalisations d'ali mentation et d'écoulement. Le support-vanne revêt une grande importance dans le fonctionnement du doseur. Contrairement aux appareils connus, équipés d'un ensemble de canalisations et de vannes du type classique pour assurer le passage du liquide soit au sein de la substance peu soluble, soit en direct par l'intermédiaire d'un "by-pass", il a été trouvé intéressant d'utiliser une vanne unique à plusieurs voies, permettant par une seule manoeuvre d'assurer l'une et/ou l'autre de ces fonctions. Plusieurs types de vannes à voies multiples sont décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs. Dans un premier mode de réalisation, la vanne multivoie peut se présenter sous l'aspect d'un tiroir coulissant interne au boitier et percé verticalement de plusieurs conduits parallèles qui se superposent ou non, selon la position dudit tiroir, aux entrées et sorties du boitier et de la cartouche. Deux de ces conduits, dont les extrémités se situent sur les faces supérieure et inférieure du tiroir selon un axe vertical, débouchent par deux coudes sur la face antérieure de ce dernier, dans l'axe d'entrée et de sortie de la cartouche. Ils assurent le passage du liquide à traiter au sein de la substance peu soluble, puis son rejet après traitement dans la canalisation d'écoulement.Un autre conduit, d'un diamètre identique aux précédents, traverse verticalement ledit tiroir, permettant de placer ses extrémités en superposition avec les conduites d'alimentation et d'écoulement du boitier par le simple jeu d'une translation et isole la cartouche en assurant ainsi le passage direct, au travers du boitier, du liquide non traité. Selon une variante, la vanne multivoie peut se présenter sous la forme d'un disque épais et creux, par exemple cylindrique, ou d'une sphère comportant deux demi-conduits coudés comme ceux précités, débouchant sur la face antérieure du disque, face à l'entrée et à la sortie de la cartouche, puis un conduit latéral ménagé dans l'épaisseur du disque selon une partie de son périmètre et qui, par rotation de la vanne, met en communication l'entrée et la sortie du boitier, tout en obturant les conduits coudés. Selon une autre réalisation, la vanne peut avoir la forme d'un cylindre composé de deux manchons dont la partie mâle, coulissante par translation, est munie de gorges annulaires qui permettent la mise en communication des canalisations d'alimentation et d'écoulement soit dans la position de traitement avec la substance solide soit dans la position "by-pass". La cartouche à substance peu soluble est constituée par une capacité creuse à fond nervuré formant poignée de préhension, dont la partie supérieure est fermée de façon étanche par un couvercle conformé. La face externe de ce couvercle comporte un ensemble de nervures rigidifiantes, des filets "quart de tour" à pas de vis rapide, ainsi que deux ouvertures circulaires dont l'une, qui se situe dans un conduit annulaire, permet le passage du liquide brut et l'autre assure le retour du liquide traité. La face interne est munie de deux conduits qui obligent la veine liquide à s'épandre au sein de la substance peu soluble et provoquent ainsi un contact intime entre les deux phases liquide et solide pendant le temps de passage. La forme de la cartouche peut être quelconque, comme par exemple hémisphérique, cylindrique, polyédrique, etc. Le conduit supérieur se prolonge avantageusement jusqu'à la paroi interne de la capacité par une zone filtrante qui empêche l'entrainemenî mécanique de la matière granuleuse par le liquide en circulation. La cartouche interchangeable est d'u-n maniement facile de par son poids léger, son volume peu encombrant et la simplicité de son montage . de façon ins tantanée et grâce aux filets quart de tour à pas de vis rapide, elle peut être mise en place sur la face antérieure du boitier en engageant le filet mâle dans le filet femelle dudit boitier et en effectuant une rotation d'un quart de tour qui positionne jointivement les ouvertures d'alimentation et d'écoulement de l'une et l'autre pièce. Le sens d'écoulement de l'eau déterminant l'orientation du boitier, la cartouche se trouve toujours disposée dans sa position d'emploi grâce aux quatre positions relatives du boitier par rapport à la cartouche. L'alimentation en liquide à traiter et son écoulement après passage au sein de la matière granuleuse, s'effectuent au moyen de conduits d'entrée et de sortie, situés respectivement sur la face inférieure et supérieure du boitier et branchés de façon étanche par tous moyens adaptés sur des canalisations d'un réseau de distribrution. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée de l'ensemble des organes et du fonctionnement de quelques modes, non limitatifs, de réalisation d'un appareillage par référence aux figures 1, 2 et 3 annexées à la présente description. Les figures la et lb représentent des coupes-verticale et horizontale schématisant l'ensemble des organes caractéristiques d'un support-vanne en forme de tiroir. Les figures 2a et 2b illustrent, par des coupes verticales, les organes caractéristiques d'un support-vanne en forme de disque dans les positions alimentation de la cartouche (2a) et "by-pass" (2b). La vanne de type cylindrique, à manchons coulissants, décrite ci-dessus, n'a pas été représentée. La figure 3 révèle selon une coupe verticale, les organes essentiels de la cartouche, contenant la substance peu soluble. Le support-vanne est constitué d'un boitier 1- qui peut avoir une forme quelconque, par exemple parallélépipédique - percé sur sa face antérieure de deux trous 2 et 3, et muni sur ses faces inférieure et supérieure de conduits pour l'alimentation 4 et l'écoulement 5 du liquide ; il est fermé de façon étanche, sur sa face postérieure par une plaque 6, fixée par des moyens appropriés. A l'intérieur de ce boitier et selon un premier mode de réalisation (#ig la et lb) se trouve disposée une pièce moulée 7, parallélépipédique, jouant le rôle de vanne, qui peut coulisser dans son logement selon une direction propre. L'étanchéité entre la vanne et les parois internes du boitier est assurée par un ensemble de joints non représentés. Ladite vanne comporte des voies de communications internes.L'une est constituée par deux demi-conduits 8 et 9 dont les entrées 10 et 11 se situent sur les faces inférieure et supérieure de la vanne et débouchent par deux coudes sur sa face antérieure selon deux ouvertures 12 et 13. Dans la position de service de la vanne, les ouvertures 12 et 13 sont placées face aux conduits 2 et 3 du boitier. L'autre voie de communication consiste en un conduit vertical 14 traversant de part en part la vanne et qui, pour un emploi "by-pass", peut être amené en concordance avec les conduits 4 et 5 par un mouvement de translation de la vanne, de telle façon que les ouvertures 12 et 13 soient obturées. Ce mouvement est réalisé en tirant la poignée 16, solidaire de la vanne-tiroir par l'intermédiaire de l'axe 17. Selon un autre mode de réalisation (fig. 2a et 2b) la pièce moulée 18 se trouvant à l'intérieur du boitier 1 et jouant le rôle de vanne, peut avoir la forme d'un disque épais. Ladite vanne comporte également des voies de communications internes. La première se compose de deux demi-conduits 19 et 20 dont les orifices 21 et 22 se situent de façon diamétralement opposée sur la partie cylin drique du disque et qui débouchent selon deux coudes sur la face antérieure par deux ouvertures 23et 24. La seconde consiste en un conduit latéral 25-26 ménagé à l'intérieur du disque et embrassant une partie de son périmètre. Dans la position d'alimentation en liquide de la cartouche, les ouvertures 23 et 24 se situent face aux conduits 2 et 3 du boitier.Par la rotation de la vanne, selon un angle approprié, les orifices 2-1 et 23 sont obturés de manière étanche par la paroi interne du boitier, tandis que le conduit 25-26 assure le passage direct du liquide en dehors de la cartouche en le captant en 4 et en le rejetant en 5. Ce mouvement de rotation est assuré par le bras de levier-27, situé sur la face postérieure du boitier et solidaire de ladite vanne. La cartouche contenant la substance granulaire a été représentée sous la forme d'un bol 28 à fond nervuré 29 formant poignée de préhension et d'un couvercle 30, muni de deux orifices 31 et 32,s'adaptant au rebord du bol et qui assure l'étanchéité de l'ensemble. L'orifice 31 est en communication avec un conduit annulaire dont une partie de la vue, en coupe, est représentée par 31 bis. La face externe dudit couvercle, elle-même nervurée, comporte des filets 33 à pas rapide permettant un montage immédiat de la cartouche sur le support-vanne par vissage quart de tour et un changement accéléré de celle-ci. La face interne de ce couvercle comporte des conduits 34 et 35 délimités par le couvercle lui-même et les parois 36 et 37 qui canalisent le liquide provenant de l'orifice 31 et s'échappant par l'orifice 32.Le conduit 35 se prolonge avantageusement jusqu'à la paroi interne du bol par une zone filtrante 38 qui arrête la matière granulaire, entrainée mécaniquement par le mouvementdu fluide. Les dispositifs d'alimentation et d'écoulement en liquide sont constitués par des canalisations (non représentées sur les figures), branchées sur les ouvertures 4 et 5 du support-vanne. Le mouvement du liquide à l'intérieur du doseur s'effectue d'une façon régulière et continue. Selon le premier mode de réalisation comportant une vanne tiroir, le liquide pénètre à l'intérieur du support-vanne par 4, suit le conduit coudé 8, passe de la vanne-tiroir dans la cartouche par les ouvertures 12 - 31 - 31 bis, puis est canalisé à l'intérieur de la cartouche par le conduit 34 qui l'oblige à s'épandre intimement, sans passage préférentiel, au sein de la charge; il s'échappe ensuite, après traitement, par la grille 38 et le conduit 35, repasse de la cartouche dans la vanne-tiroir par les orifices 32 et 3 disposés face à face puis il est remis en circulation par le conduit d'évacuation 9 et l'orifice 5 sur lequel est montée la canalisation d'écoulement.Dans le cas où la vanne fonctionne en "by-pass", à l'occasion du changement de la cartouche par exemple, le liquide à traiter pénètre dans le conduit 4, suit le conduit 14 et s'échappe par le conduit 5, les trois conduits étant mis en communication par la translation de la vanne-tiroir 7. Selon le deuxième mode de réalisation, dans lequel la vanne a une forme de disque, le liquide pénètre à l'intérieur de la vanne par 4, suit le conduit coudé 19, pénètre dans la cartouche par les ouvertures 23-2 et 31 puis chemine à l'intérieur de la cartouche selon la description précédemment donnée, repasse après traitement dans la vanne-disque par les orifices 32-3-24, et enfin est remis en circulation par le conduit 20 et le conduit 5 sur lequel est branchée la canalisation d'écoulement. Lorsqu'à l'occasion d'un changement de cartouche, la vanne fonctionne en "by-pass", le liquide à traiter pénètre dans le conduit 4, suit le conduit latéral 25-26, et s'échappe par le conduit 5. Les matériaux constitutifs des divers organes du dispositif selon l'invention peuvent être de diverse nature. C'est ainsi que l'on peut utiliser par exemple des métaux, comme des alliages légers, ou, mieux encore, des matières plastiques susceptibles d'être moulées comme des polyoléfines telles que le polypropylène ou le téflon, du polystyrène-choc, des polyamides, etc.. Le choix d'une matière plastique est particulièrement recommandé pour la cartouche interchangeable dont le coût doit être faible. L'appareil doseur étant particulièrement apte à fonctionner pour le traitement des eaux, l'agent appelé ci-dessus "substance peu soluble" est généralement constitué par l'un des produits bien connus tels que par exemple un silicate alcalin, un polyphosphate alcalin vitreux, ou des compositions telles que des polyphosphates mixtes de Na et Zn ou de Na et Ca, etc. Bien que l'utilisation de l'appareillage selon l'invention soit particulièrement adaptée aux traitements inhibiteurs de formation de tartre et/ou de phénomènes de corrosion dans les eaux de circulation au moyen de substances à dissolution lente telles que celles précitées, il est bien évident#que la substitution à ces agents de produits solides non solubles dans l'eau tels que: du sable, de la terre à diatomées, du charbon de bois ou charbon actif, de résines échangeuses d'ions, etc. entre dans le cadre des possibilités d'emplois du nouveau dispositif. C'est ainsi que l'on peut mettre en oeuvre cet appareillage pour des opérations d'adoucissement d'eaux, de déminéralisation, filtration, décoloration de substances organiques ou minérales, etc. Bien entendu, la durée de vie de la cartouche est fonction de sa propre capacité et du volume d'eau à traiter. En pratique, lorsque la dispositif de l'invention est branche sur une alimentation ménagère, il suffit de prévoir par exemple 2 à 3 changements de cartouche par an pour obtenir en permancence un traitement total de l'eau. REV#N#-##!CATlON S 1) Appareillage de traitement en continu de liquides, particulièrement apte au traitement des eaux, constitué par un support-vanne formant boitier dont l'enveloppe externe renferme une partie mobile jouant le rôle de vanne à voies multiples et une capacité amovible ou cartouche interchangeable contenant une substance peu soluble et fixée de façon étanche sur la face antérieure dudit boitier par l'intermédiaire de filetages à pas de vis rapide, des conduits disposés sur les faces supérieure et inférieure du boitier et sur lesquels sont branchées des canalisations étant en outre prévus pour l'alimentation et l'écoulement du liquide. 2) Appareillage selon 1) dans lequel la vanne à voies multiples a la forme d'un tiroir coulissant, interne au boitier, et renferme trois conduits dont les deux premiers ont leurs extrémités sur les faces supérieure et inférieure de ce tiroir et débouchent sur sa face antérieure alors que le troisième traverse verticalement la vanne et permet l'obiuration des deux précédentes par un simple mouvement de translation. 3) Appareillage selon 1) dans lequel la vanne à voies multiples a la forme d'un disque creux cylindrique ou d'une sphère renfermant trois conduits, dont les deux premiers ont leurs extrémités sur les faces supérieure et inférieure de ce tiroir et débouchent sur sa face antérieure, alors que le troisième, ménagé dans la périphérie du disque sert à mettre en communication, par rotation de la vanne, l'entrée et la sortie du boitier, tout en obturant les deux conduits précités. 4) Appareillage selon 1) dans lequel la vanne à voies multiples à la forme d'un cylindre composé de 2 manchons dont la partie mâle, coulissante, est munie de gorges annulaires qui permettent, par un mouvement de translation, la mise en communication des canalisations d'alimentation et d'écoulement. 5) Appareillage selon 1 à 4) dans lequel la cartouche amovible a la forme d'une capacité creuse à fond nervuré, fermée par un couvercle dont la face externe est munie de deux ouvertures, dont l'une se situe dans un conduit annulaire, pour l'entrée et la sortie du liquide, alors que la face interne renferme deux canalisations favorisant le passage du liquide au sein de la substance granulai re, l'une d'alimentation et l'autre d'écoulement, la dernière étant avantageu serment prolongée par une zone filtrante. 6) Appareillage selon 1 à 5) dans lequel une fixation quart de tour permet la mise en place automatique de la cartouche dans sa position d'emploi quelle que soit l'orientation du boitier. 7) Appareillage selon 1 à 6) dans lequel la substance peu soluble est un produit ou mélange de produits connus tels que un silicate ou polyphosphate alcalin, des polyphosphates mixtes alcalins et alcalino-terreux, etc. 8) Appareillage selon 1 à 6) dans lequel on substitue à la substance peu soluble un produit solide insoluble dans l'eau tel que sable, terre à diatomées, charbon de bois, charbon actif, résine échangeuse d'ions, etc.