Brevet FR2155941A1 — publié le 19730525

La présente invention concerne un appareil de filtrage pour flui des liquides. #t et derees-elaé (lesdits liquide. Elle concerne également un procédé de recyclage du fluide liquide filtré. Selon lot un exemple d'application particulièrement avantageux quoique non limitatif, l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour le filtrage de l'eau des aquariums. Il existe un certain nombre de filtres biologiques basés sur le principe du filtrage naturel. Selon ce principe, l'eau chargée d'impuretés traverse les couches de sable disposées dans le fond de l'aquarium, est ensuite eana- lisée et remonte en direction de la surface. Les déchets constituant des matières organiques restent dans le sable et nòurrissent une flore microbienne qui les transforme en sels minéraux servant à l'alimentation des plantes installées dans l'aquarium. Selon ce processus, les bactéries nitrifiantes activent la mutàtion des composés ammoniacaux et des nitrites en nitrates assimilables par les plantes. Les filtres conçus suivant ce principe sont très recherchés par les aquariophiles car, outre l'avantage précité, ils sont en général peu encombrants et sont logés de manière invisible dans le fond des aquariums. Un filtre connu utilisant ce principe est composé d'un tube ell matière poreuse obturé à ses extrémités et muni d'une cheminée communiquant avec l'intérieur dudit tube, La partie supérieure de cette cheminée est pourvue d'un orifice et un dispositif diffuseur raccordé à une arrivée d'air, est logé dans ladite cheminée. Ce tube est disposé dans le sable et exerce un effet d'aspiration sur l'eau contenue dans l'aquarium. Il se remplit ainsi d'eau filtrée par la couche environnante de sable et l'air envoyé dans le diffuseur s'exhale dans l'eau en entraînant une partie de l'eau contenue dans la cheminée. Ce genre de filtre très simplifié présente l'inconvéniellt d'avoir un rendement très limité tant du point de vue dît volume traité que de celui de la surface couverte. Un autre filtre connu découlant de la réalisation précédente, se compose d'un tube muni de petites fentes d'aspiration et débouchant dans un réceptacle contenant une cartouche de charbon actif. Ce réceptacle comporte également une cheminée et une arrivée d'air lequel, comme précédemment, s'exhale dans l'eau en entraînant une partie de l'eau arrivant dans le réceptacle. Bien qu'ayant un rendement légèrement amélioré par rapport à la réalisation précitée, ce type de filtre, en partie artificiel, a des performances très modestes. Il existe encore d'autres filtres dits "artificiels" se disposant soit à l'intérieur, soit à l'extérieur des aquariums, mais outre le fait que ces filtres ne participent pas à l'action biologique décrite ci-dessus, ils sont le plus souvent compliqués, onéreux, bruyants, encombrants et peu efficaces. Un objet de l'invention est donc la réalisation d'un appareil de filtrage et de recyclage de l'eau filtrée, basé sur le principe du filtrage naturel et remèdiant notamment aux inconvénients précités en permettant, avec une construction simple et de dimensions réduites, le traitement de l'eau des aquariums, suivant un débit relativement important en fonction des moyens mis en oeuvre. En outre, le filtrage et le recyclage de l'eau filtrée steffec- tuent silencieusement et économiquement, par exemple à l'aide d'une simple petite pompe de 3 W, et l'appareil peut équiper des aquariums profonds et de grandes dimensions. Selon une première caractéristique, l'appareil de filtrage selon ltinvention comprend une chambre ou boîte comportant un premier orifice raccordé à un conduit relié à des moyens d'aspiration et/ ou de filtrage et équipé d'une valve ; un deuxième orifice en communication avec une canalisation reliée à un générateur d'air tel que pompe ou compresseur ; et un troisième orifice raccordé à une canalisation de sortie ; dans ladite chambre étant logés des moyens permettant une circulation d'air dudit générateur à la canalisation de sortie jusqu'a ce que l'eau filtrée ait atteint un niveau déterminé, et permettant l'évacuation de cette eau lorsqu'elle a atteint ledit niveau, sous la pression de l'air en provenance dudit générateur d'air. Cette caractéristique et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit, Pour fixer l'objet de l'invention sans cependant le limiter, dans les dessins annexés La figure 1 est une vue en coupe de l'ensemble des éléments principaux de l'appareil, selon un premier exemple de réalisation, La figure 2 est une vue de détail, en plan et en coupe, suivant la ligne 2-2 de la figure 1. Les figures 3 et 4 sont des vues de détail, en coupe verticale, illustrant deux phases du fonctionnement de l'appareil. La figure 5 est une vue de coté, en coupe, illustrant liste variante d'exécution de la chambre-réservoir de l'appareil. En se reportant auxdits dessins et notamment à la figure 1 qui illustre une première forme de réalisation de l'appareil de filtrage selon l'invention, on voit que cet appareil comprend une chambre ou botte 1 ayant, par exemple, une forme parallélépipè di que. Cette chambre 1 comporte un premier orifice dans lequel débouche un conduit 2 équipé d'une valve 3 s'ouvrant uniquement en direction de ladite chambre, dans le sens indiqué par la flèche F. Le conduit 2 est en communication, par son extrémité opposée, avec un filtre de protection constitué, par exemple, par une cartouche ou étui 4 contenant de la laine de verre 4a ou autre matériau perméable analogue. Ce matériau est disposé entre deux cloisons 4b pourvues d'une pluralité d'orifices et comportant, sur leur face externe, un épaulement 4c permettant de ménager des enceintes collectrices entre chacune desdites cloisons et les parois opposées d'extrémité de la cartouche 4. Un ou, de préférence, plusieurs tubes 5 fermés à leur extrémité libre et percés sur toute ou partie de leur surface d'une pluralité de petits orifices Sa, débouchent, par leur extrémité opposée, à l'autre extrémité de la cartouche filtrante 4. Sur sa paroi supérieure, la chambre I comporte un second orifice en communication avec une canalisation 6. Cette canalisation est raccordée, par son extrémité opposée, à un générateur d'air qui peut être constitué par une petite pompe 7 du -type "vibreur". De telles pompes sont bien connues et sont principalement composées d'un électro-aimant provoquant l'écrasement puis, grâce à un ressort de rappel, le relâchement d'une chambre de compression constituée d'une sorte de ventouse en caoutchouc. Le débit de ces pompes peut être réglé par une simple vis 7a. Enfin, la chambre 1 comporte un troisième orifice pelmnettant lé passage d'une canalisation 8 dont l'extrémité inférieure forme un coude Sa, environ à mi-hauteur de la chambre. Sur cette extrémité, est fixée l'extrémité d'un tuyau souple 9 débouchant, par son extrémité opposée, dans un flotteur 10. De manière intéressante, le flotteur 10 peut avoir une forme hémisphérique ou sensiblement hémisphérique et il est ouvert à sa partie supérieure pour constituer ainsi une sorte de coupelle flottante. Ledit flotteur 10 peut ainsi accomplir des mouvements ascendants ou descendants entre le fond et-le sommet de la chambre 1, selon un trajet angulaire autour du point de fixation du tuyau souple 9 sur la partie coudée 8a de la canalisation rigide 8. Le dit tuyau 9 doit être suffisamment souple pour ne pas résister aux mouvements que lui imprime le flotteur. Le flotteur 10 est, de préférence, guidé dans ses mouvements par deux colonnettes 11 reliant le fond à la cloison supérieure de la chambre 1 et entre lesquelles passe le tuyau souple 9. Le conduit constitué par le tuyau souple'9 se prolonge à l'intérieur du flotteur 10. A cet effet, l'orifice du flotteur 10 auquel est raccordé le tuyau souple 9, peut être prolongé par un tuyau 10a traversant diamétralement ledit flotteur. L'orifice d'entrée de ce tuyau diamétral débouchant dans le flotteur est, de préférence, éloigné le plus possible du point de fixation dudit tuyau souple 9 sur la partie coudée 8a. La canalisation 8 s'élève au-dessus de la surface de l'eau contenue dans l'aquarium et son orifice de sortie peut être équipé de tous moyens connus permettant de constituer de petits jets d'eau agrémentant, par leur effet décoratif, le fonctionnement de lap- pareil. L'appareil décrit ci-dessus est installé de façon que les tubes d'aspiration 5, la cartouche 4 de protection de la valve 3 et la chambre 1 soient recouverts d'une certaine épaisseur de la couche de sable S disposée dans le fond de l'aquarium. L'appareil fonctionne suivant le procédé décrit ci-après Les tubes d'aspiration 5 établissent une succion de haut en bas obligeant eau à passer au travers de la couche de sable environnante qui fait office de filtre. L'eau ainsi filtrée envahit les tubes 5 et passe à travers le filtre de protection 4 lequel a simplement pour but d'arrêter les grains de sable qui pourraient pénétrer dans lesdits tubes 5. L'eau passe à travers la valve 3 et remplit progressivement la chambre 1, le flotteur 10 flottant sur la surface de l'eau qui s'élève au fur et à mesure que ladite chambre se remplit. Dans cette phase (figure 1), l'air provenant de la pompe 7 pénètre dans la chambre I et s'échappe par l'orifice d'entrée du tuyau lba maintenu hors de l'eau par l'action du flotteur 10. Lorsque la chambre 1 est quasi remplie d'eau filtrée, le flotteur 16 vient buter contre la paroi supérieure ou sommet de la chambre (figure 3). L'eau finit par envahir le flotteur 10 qui coule et tombe dans le fond de la chambre 1 (figure 4). Sous la pression de l'air, l'eau est alors évacuée par le tuyau iota, le tuyau souple 9 et la canalisation 8, jusqu a ce que la chambre soit quasi vidée. Dans cette phase de fonctionnement, la valve 3 est automatiquement fermée et tout retour de l'eau en direction des moyens dlas- piration est impossible. On remarque que le flotteur 10 est constitué de façon que, dans sa position haute, l'entrée du conduit îOa soit dégagée jusqu'à un niveau le plus élevé possible, tandis que, dans sa position basse, la disposition de cette entrée permet d'évacuer un volume d'eau maximum et de vider complètement le flotteur. En dernier lieu, l'eau contenue dansle flotteur 10 est évacuée en libérant l'orifice d'entrée du tuyau lova. Le passage de l'air est de nouveau possible et produit une décompression à l'intérieur de la chambre I permettant une nouvelle entrée d' eau filtrée. Un nouveau cycle commence. L'appareil fonctionne donc suivant un cycle comprenant le remplissage de la chambre, puis l'évacuation de l'eau emmagasinée dans ladite chambre. De la sorte, l'évacuation se fait périodiquement suivant un débit continu parfaitement silencieux, tandis que pendant la phase de remplissage, la circulation d'air se fait sans bruit. On évite ainsi les crachotements bruyants des dispositifs connus, provoqués par le débit saccadé d'air et d'eau mélangés. On a illustré, à la figure 5, une variante d'exécution de l'agencement de la chambre i. Selon cette variante, la chambre est également en communication avec des moyens d'aspiration (par le conduit 2), avéc une arrivée d'air sous pression (canalisation 6) et avec une canalisation de sortie 8. Dans ce cas, une cloison la divise la chambre 1 en deux enceintes soit une première enceinte lb en communication avec les moyens d'aspiration, et une enceinte lc de plus petites dimensions dans laquelle débouche la canalisation de sortie 8 dont la partie in férieure se prolonge jusqu'au voisinage du fond de ladite enceinte lc, t1n tuyau coudé 12 chevauche la cloison la. L'une des branches 12a de ce tuyau est disposée dans enceinte lb, tandis que l'autre branche 12b débouche dans l'enceinte le. La cloison la s'élève de préférence légèrement au-dessus du coude du tuyau 12, comme illustré en 12d. Ce tuyau coudé 12 forme ainsi siphon et on comprend que le remplissage de l'enceinte lb provoque l'amorçage du siphon et le transfert de l'eau dans l'enceinte lc d'où elle est évacuée par la canalisation 8, sous 19action de l'air provenant de la canalisation 6, Tant que l'enceintelh n'est pas remplie et le siphon non amorcé, il s'établit une circulation d'air par la canalisation 6 et la canalisation 8 dont l'orifice d'entrée est dégagé. L'appareil équipé à l'aide de ce dispositif fonctionne donc suivaut un cycle analogue à celui qui a été décrit précédemment. Bien entendu, la présente description vise des réalisations données à titre d'exemples intéressants d'applications. L'agencement de certains organes pourrait cependant varier, sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on peut prévoir d'autres moyens de guidage pour les mouvements du flotteur l0,que les colonnettes 11. De la même façon, le tuyau souple 9 peut déboucher dans le flotteur 10 en un point éloigné le plus possible de son point de fixation sur la canalisation 8, d'une autre manière que celle qui a été revendiquée à titre de réalisation préférée. Enfin, il est évident que 11 appareil selon l'invention peut s'ap pliquer à d'autres problèmes de filtrage, de recyclage, ou, simplement, de pompage de liquides divers. L'intérêt et les avantages de cet appareil ressortent bien de la description et du dessin. REVENDICATIONS 1. Appareil de filtrage et/ou de recyclage ou pompage de fluides liquides, notamment pour l'eau des aquariums, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre comportant un premier orifice communiquant avec un conduit relié à des moyens d'aspiration et ou de filtrage et équipé d'une valve s'opposant au retour de l'eau ou autre fluide en direction desdits moyens ; un deuxième orifice raccordé à une canalisation reliée à un générateur d'air tel que pompe ou compresseur ; et un troisième orifice communiquant avec une canalisation de sortie ; dans ladite chambre étant logés des moyens permettant, alternativement, une circulation d'air du générateur d'air à 1'orifice de sortie de ladite canalisation de sortie ou d'évacuation, jusqu'à ce que l'eau filtrée ou autre fluide liquide en provenance des moyens d'aspiration et ou de filtrage ait atteint un niveau déterminé dans la chambre, et autorisant ensuite 19évacuation de cette eau lorsqu'elle a atteint ledit niveau, sous la pression de l'air provenant du générateur d'air. 2. Appareil de filtrage etZou de recyclage ou pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant alternativement une libre circulation clair ou l'évacuation de l'eau remplissant la chambre, comprennent un tuyau souple fixé, par l'une de ses extrémités, sur l'extrémité inférieure de la canalisation d'évacuation, ou raccordé à l'orifice de la chambre communiquant avec ladite canalisation, ledit tuyau souple débouchant ou étant en communication, par son autre extrémité, avec un flotteur qui peut être avantageusement constitué par une coupelle de forme hémisphérique. 3. Appareil de filtrage et'ou de recyclage ou pompage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau souple est fixé sur un coude que présente la partie inférieure de la canalisation d'évacuation, ou sur un orifice de la chambre communiquant avec ladite canalisation, environ à mi-hauteur de Ladite chambre. 4. Appareil de filtrage et ou de recyclage ou pompage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un tube tommunit-t1ant, par l'une de ses extrémités, avec le tuyau souple, ttlaverse diamé- tralement le flotteur dans lequel il débouche. 5. Appareil de filtrage et, ou de recyclage ou pompage selon l'une des revendications 2 ou 1, caractérisé en ce (lue le tuyaîï souple débouche dans le flotteur ou est. en commllnieatioll avec ce dernier par un orifice disposé le plus loin possible du point de fixation dudit tuyau souple sur la canalisation ou l'orifice de sortie, ou en ce que l'orifice d'entrée dudit tube est disposé le plus loin possible du point de fixation du tuyau souple sur la canalisation ou l'orifice de sortie. 6. Appareil de filtrage et/ou de recyclage ou pompage selon la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens sont logés dans la chambre pour autoriser le guidage du flotteur, ces moyens comprenant, par exemple, au moins deux colonnettes joignant le fond et la paroi supérieure de ladite chambre et entre lesquelles peut se déplacer le tuyau souple auquel est raccordé ledit flotteur. 7o Appareil de filtrage et,'ou de recyclage ou pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu un moyen de protection de la valve ou clapet est intercalé entre ladite valve et les moyens d'aspiration et/ou de filtrage constitués, par exemple, par des tubes pourvus d'une pluralité d'orifices et destinés à être disposés dans une couche de sable, ledit moyen de protection étant de préférence constitué par une cartouche remplie de laine de verre ou autre matériau perméable. 8. Appareil de filtrage et/ou de recyclage ou pompage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la laine de verre ou autre matériau perméable, est disposée entre deux cloisons perforées maintenues à distance des parois opposées d'extrémité de la cartouche, de façon à constituer des chambres collectrices de l'eau ou autre fluide liquide en provenance des moyens dwaspiration et/ou de filtrage. 9. Appareil de filtrage et,/ou de recyclage ou pompage selon la revendication 1, caractérisé, suivant une réalisation en variante, en ce que lesdits moyens permettant, alternativement, une libre circulation d'air ou l'évacuation de l'eau, comprennent une cloison divisant le volume intérieur de la chambre en deux enceintes, soit une première enceinte en communication avec le conduit raccordé auxlmoyens d'aspiration et,'ou de filtrage, et une deuxième enceinte de plus petites dimensions dans laquelle débouche la canalisation d'évacuation ou de sortie dont l'extrémité inférieure se prolonge jusqu'au voisinage du fond de ladite seconde enceinte; un tuyau coudé formant siphon chevauchant ladite cloison qui se prolonge, de préférence, au-dessus du coude dudit tuyau lequel autorise une libre circulation d'air tant que liteau envahissant ladite première chambre n'a pas atteint un niveau permettant l'amorçage du siphon et le transfert de cette eau dans la seconde chambre d'où elle est évacuée sous l'action de la pression d'air provenant du générateur d'air. 10. Procédé de recyclage ou pompage de fluides liquides, notamment de recyclage de l'eau filtrée des aquariums, caractérisé en ce qul il comprend un cycle suivant lequel, dans une première phase, l'eau filtrée en provenance des moyens dlaspiration et ou de filtrage est canalisée jusqu a une chambre qu'elle remplit progressivement, tandis que dans le même temps une circulation d'air est établie à l'intérieur de ladite chambre, d'un orifice relié à un générateur d'air jusqu a un orifice de sortie, cette libre circulation étant maintenue jusqu'à ce que la surface de l'eau ait atteint un niveau déterminé dans la dite chambre, de préférence proche de la cloison supérieure de cette dernière ; alors que, dans une seconde phase, l'eau est évacuée de ladite chambre par ledit orifice de sortie, lorsqu'elle atteint le dit niveau, sous la pression de l'air provenant du générateur d'air constitué, par exemple, par une pompe ou un compresseur.