Brevet FR2174674A1 — publié le 19731019

La présente invention concerne un filtre perfectionne. Les techniques de filtration et particulièrement celles qui sont utilisées pour ltépuration des piscines, peuvent etre classées en deux grandes catégories. La première consiste à faire passer l'eau à filtrer à travers un lit de matières granulaires, généralement du sable. Bien que l'intervalle entre les grains de la matière filtrante soit en général beaucoup plus important que le diamètre des particules à retenir pour obtenir de l'eau claire, 11 emploi d'un lit filtrant suffisamment épais permet d'arrêter les particules fines à un endroit quelconque de la structure. Cette première catégorie recouvre également la filtration par des blocs de matériau à cellules ouvertes, tel que la mousse de polyuréthane. Le principal inconvénient de ces procédés réside dans le fait que la matière filtrante se colmate beaucoup plus rapidement au voisinage de ltentrée du liquide, la quantité dtimpuretés retenue par la matière diminuant de l'amont vers l'aval. Le colmatage de ltentrde du filtre entrains une perte de charge croissante alors que la majeure partie de la-matière est encore relativement propre car elle ne sert qulà retenir les impuretés qui ont pu traverser les premières couches. Il en résulte un encombrement exagéré du filtre car, pour obtenir une filtration efficace pendant une période donnée, on est contraint d'utiliser une quantité importante de matière filtrante. Le second procédé consiste à interposer une membrane entre l'entrée et la sortie du filtre. Pour ceci, on utilise généralement un tissu ou une toile de Nylon à mailles très fines, soutenu par un support convenable. Du côté amont, la membrane à mailles fines est précédée d'une couche de terre de diatomées, dont le rtle est de rétrécir encore les pores de la membrane composite et surtout d'éviter la calcification du tissu. En l'absence de la couche de diatomées, la calcification obturerait rapidement les pores de la membrane et la rendrait définitivement inutilisable. L'inconvénient maJeur de cette seconde technique est dA au fait que le liquide à filtrer n'a qu'un seul contact avec la membrane dont les pores doivent donc entre microscopiques.Ces pores ont donc une tendance naturelle à se colmater rapidement, ce que lton essaie de compenser par des membranes de très grande surface frontale. On utilise ainsi des membranes en accordéon et en spirale. Ces types de filtres ne donnent pas d'excellents résultats et nécessitent des nettoyages fréquents. L'invnntion a donc pour objet un filtre éliminant ces divers inconvénients. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un filtre comprend un récipient dont les extrémités sont grillagées et qui contient des morceaux déchiquetés d'une matière à cellules ouvertes, telle que de la mousse de polyuréthane. De filtre étant interposé sur le trajet du liquide à épurer, les morceaux déchiquetés divisent l'écoulement interne en une multitude de cheminements qui passent entre et à travers les morceaux pour assurer une filtration efficace jusqu'eau colmatage complet de toute la matière, et non pas simplement des couches supérieures, comme dans les filtres classiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention reesor- tiront de la description détaillée qui suit et des destins sur lesquels La figure 1 est un schéma partiel du filtre de l'invention vu en perspective. La figure 2 est une coupe axiale agrandie faite en un point quelconque du filtre. Sur les dessins, la chambre de filtration 1est délimitée par un récipient 2 de construction convenable et continent une masse déchiquetée de mature à cellules ouvertes 3, par exemple de la mousse de polyuréthane. Les morceaux de matière cellulaire sont entassés dans le corps du filtre de telle manière que l'intervalle 4 entre deux morceaux soit beaucoup plus grand que l'espacement de leurs cellules ou pores 5. Par exemple, pour une mousse à cellules de l'ordre du centième de millimètre, découpée en morceaux d'environ 6 mm, un tassement modéré permet d'obtenir un intervalle d'environ I ,2mm entre les morceaux. Pour éviter que les morceaux de mousse qui sont très légers scient entraînés par le courant de liquide 6, l'entrée et la sortie du récipient 2 sont fermées par des grilles 7 dont l'ouverture de maille 8 est de l'ordre de 1,2 mm. On va maintenant examiner le fonctionnement du filtre de l'invention. Les intervalles 4 relativement larges qui séparent les morceaux de mousse 3 constituent des passages de communication 9 qui n1 ont pratiquement aucun rôle de filtration, précisément parce qu'ils sont larges. Par contre, chaque morceau de mousse poreuse est au sein d'un courant de liquide qui crée nécessairement une pression différentielle entre les c8tés amont et aval. Une certaine quantité de liquide traverse ainsi les pores de la mousse dans le sens des flèches 10 et y subit une filtration partielle. Le filtre de l'invention est assimilable à un très grand nombre de petits filtres élémentaires interconnectés à la fois en série et en parallèle par les passages de communication 9. Une telle garniture assure un filtrage relativement rapide et ne nécessite ni technique de fabrication spéciale, ni matériau particulier.En fait, l'un des aspects les plus intéressants de l'invention est l'emploi de déchets de mousse que l'on considérait jusqu'ici comme un produit de rebut, La technique de l'invention qui utilise chaque morceau comme un filtre séparé communiquant avec des milliers d'autres, assure un emploi particulièrement économique de la matière fil trante. L'expérimentation pratique a démontré qu' une telle garniture se salissait d'une manière#très uniforme dans toute sa masse, confirmant l'explication théorique précédente. Le volume du filtre est ainsi utilisé au mieux. On a procédé à des essais comparatifs pendant une période de deux ans et demi sur des filtres de mtme volume utilisant des matières filtrantes différentes. La périodicité du nettoyage qui était de quatre à six semaines pour le mélange gravier-sable est de deux à trois semaines pour la combinaison membrane-diatomées, passe à au moins six mois pour la garniture de polyuréthane déchiqueté de l'invention. En fait, la période d'expérimentation n1 était pas suffisamment longue pour permettre de déterminer la durée de vie utile de la garniture de l'invention, mais les observations efffectuées montrent clairement qu'un filtre bien dessiné d'un volume ne dépassant pas 85 litres et utilisant le principe de l'invention, permettait de maintenir parfaitement propre pendant au moins x mois une piscine de 75 mètres cubes. il va de soi que le dessin du filtre pourra faire l'objet de nombreuses variantes et que la forme cylindrique à écoulement axial décrite ci-dessus n'est qutillustrative. A titre d'exemple, on peut utiliser un filtre dont les grilles d'entrée et de sortie sont cylindriques et coaxiales, le fluide pénétrant par ltune et sortant par l'autre. Ainsi, le fluide entre ou sort axialement par l'intérieur de la grille interne et traverse radialement la matière filtrante. A l'extérieur de cette dernière, l'entrée ou la sortie de fluide peut être axiale, tangentielle, radiale, circonférentielle ou une combinaison de ces écoulements. On peut envisager d'autres types de filtres. Revendications 1. Filtre pour l'épuration de liquides contenant des particules étrangères, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient fermé par des grilles amont et aval, une garniture faite de morceaux de matière poreuse à cellules ouvertes contenue dans le récipient entre les deux écrans de faç#on que le liquide à filtrer soit obligé de passer à travers ladite garniture ; les morceaux étant disposés sans ordre à l'intérieur du récipient avec leurs surfaces extérieures en contact aléatoire, l'intervalle moyen entre lesdits morceaux étant suffisant pour constituer des passages de dérivation du liquide autour des morceaux sur toute la section du filtre de façon à établir une composante d'écoulement vers l'aval, la section totale de passage du liquide entre les morceaux sur une section droite quelconque du filtre étant suffisante pour qu'en service la perte de charge entre les écrans ne provoque pas l'écrasement de la garniture ; les diamètres des pores de la matière permettant l'établissement d'une composante d'écoulement du liquide à travers les morceaux à chaque niveau du filtre pour retenir les particules étrangères à l'intérieur desdits pores les passages de dérivation et les ouvertures des cellules constituant à chaque niveau du filtre des écoulements alternés de façon que le liquide qui passe autour des morceaux dans la partie amont du filtre ait des occasions successives de traverser des morceaux dans les parties aval du filtre, la rigidité de la matière poreuse étant suffisante pour que les ouvertures des cellules et des passages de dérivation restent sensiblement constantes pendant toute l'opération de filtration, de telle manière que les particules étrangères soient efficacement retenues dans les pores avec une distribution sensiblement uniforme sur toute la longueur de la garniture comprise entre les grilles. 2. Filtre selon la revendication 1 caractérisé en ce que la longueur du traJet dans les pores est de l'ordre de 0,025 à 0,25 mm et en ce que l'intervalle moyen entre les morceaux est de l'ordre de 1,2 mm.