Brevet FR2302768A1 — publié le 19761001

La présente invention a pour objet des installations de filtrage et des filtres destinés à des installations d'irrigation. Le secteur technique de l'invention est celui de l'irrigation, en particulier de l'irrigation goutte à goutte. On sait que l'eau d'irrigation destinée à alimenter des distributeurs d'eau goutte à goutte dits goutteurs doit être soigneusement filtrée afin d'éviter l'encrassement desdits goutteurs. On utilise généralement des filtres à cartouches filtrantes et ces cartouches doivent être nettoyées pé riodiquement pour les dé colmater. S'il est fait manuellement, par brossage ou lavage des cartouches après démontage de chaque filtre, il en résulte des frais de main d'oeuvre élevés et des risques de détérioration des cartouches filtrantes. On s'est donc orienté naturellement vers des filtres à nettoyage automatique. A ce jour, on connaît des filtres à nettoyage automatique ou semi automatique équipés d'une brosse qui frotte contre la surface active de l'élément filtrant. On connaît également des filtres dont la cartouche filtrante est nettoyée par des jets d'air comprimé envoyés- à l'intérieur de la cartouche filtrante après avoir vidé le filtre. Ce système convient bien dans des installations industrielles mais ne peut etre utilisé aconomiquement en plein champ par suite des frais élevés pour obtenir l'air comprimé et pour le distribuer à tous les filtres. On connais également des filtres à nettoyage permanent ou périodique de la cartouche filtrante par des jets d'eau propre à haute pression qui sont dirigés contre la paroi interne de la cartouche filtrante pendant que le filtre est en fonctionnement. L'eau de lavage est distribuée par une rampe perforée placéeà proximité de la face interne de la cartouche filtrante et un mouvement relatif soit de rotation, soit de translation axiale, entre la rampe et la cartouche permet de nettoyer toute la surface du filtre. Ce dernier type de filtres est utilisé en agriculture lorsque le filtre est placé à l'aspiration d'une pompe, par exemple pour les filtres de crépine, l'eau de lavage sous pression étant alors prélevée au refoulement de la pompe. Par contre, lorsque de nombreux filtres sont répartis dans les champs, et c'est généralement le cas des installations d'irrigation goutte à goutte, ces dispositifs de nettoyage exigent des surpresseurs d'eau filtrée alimentés par une source d'énergie (électrique, thermique, pneumatique ou hydraulique) ce qui accroît le coût des installations. Un autre inconvénient de ces filtres est qu'ils nécessitent que la rampe d'eau de lavage soit placée très près de la surface de la cartouche filtrante afin que les jets d'eau de #lavage arrivent contre cette cartouche avec une force suffisante malgré le freinage par l'eau filtrée. De plus, ces filtres doivent être équipés d'un circuit de distribution de l'eau de lavage séparé du circuit d'eau filtrée. L'objectif de la présente invention est de procurer des installations de filtrage d'eau d'irrigation ne nécessitant aucun dispositif de pressurisation d'eau et faciles à automatiser. Cet objectif est atteint au moyen d'installations de filtrage comportant des filtres équipés de cartouches filtrantes et d'un robinet #de vidange, laquelle installation comporte une vanne d'isolement placée à l'amont de chaque filtre, au moins une rampe de lavage de la cartouche, finement perforée, placée à 11 intérieur de celle-ci et des moyens pour alimenter en eau de lavage lesdites rampes après avoir fermé ladite vanne d'isolement et vidé le filtre.De préférence, les rampes de lavage sont connectées à la conduite d'évacuation d'eau filtrée, coaxiale à la cartouche filtrante et les moyens pour alimenter lesdites rampes en eau de lavage sont constitués par un deuxième filtre dont la sortie est connectée sur la conduite de sortie du filtre à nettoyer, en amont d'une vanne isolant les deux filtres du réseau de distribution d'eau filtrée de sorte que le deuxième filtre alimente le filtre à nettoyer à contre-courant du sens d'écoulement de l'eau filtrée. Le deuxième filtre peut être un filtre auxiliaire qui ne fonctionne que pendant les lavages et qui ne nécessite pas de nettoyages fréquents.Ce peut être également un autre filtre de l'installation, branché en parallèle avec le filtre à nettoyer, auquel cas chacun des filtres peut servit à nettoyer les filtres voisins ce qui économise toute installation spéciale destinée à fournir l'eau de lavage des filtres. Une installation entièrement automatique selon l'invention comporte des vannes d'isolement et des robinets de vidange motorisés et un détecteur de colmatage, associé à chaque filtre, par exemple un pressostat différentiel, qui mesure la différence de pression entre l'entrée et la sortie dudit filtre, qui commande automatiquement l'ouverture du robinet de vidange, la fermeture des vannes d'isolement et la distribution d'eau de lavage aux rampes perforées dudit filtre. Les filtres équipant les installations selon l'invention sont composés, de façon connue, d'un boîtier muni d'une arrivée d'eau sale et d'un départ d'eau filtrée, d'une cartouche filtrante placée à l'intérieur dudit boîtier, d'une conduite d'évacuation d'eau filtrée coaxiale à ladite cartouche et d'au moins une rampe de distribution d'eau de lavage, finement perforée, placée à l'intérieur dela cartouche filtrante. L'invention a pour objet de nouveaux filtres de ce type, caractérisés en ce que les rampes de distribution d'eau de lavage sont connectées à la conduite d'évacuation d'eau filtrée à l'intérieur de la cartouche filtrante de sorte que la totalité des rampes est contenue à l'intérieur de la cartouche filtrante. Cette particularité présente l'intérêt de faciliter la construction des filtres dans lesquels la cartouche et la rampe de lavage sont déplaçables l'une par rapport à l'autre, soit en rotation autour de l'axe du filtre, soit en translation le long de cet axe. La conduite d'évacuation d'eau filtrée porte à son extrémité cuverte un clapet de non retour qui se ferme automatiquement lo squ ladite conduite est alimentée à contre-courant en eau de lavage Dans un mode de réalisation particu#ier, la conduite d'évacuation d'eau filtree comporte des perforations de petit diamètre dans sa Farte située à l'intérieur de la cartouche filtrante de sorte qu'elle constitue une rampe de distribution d'eau de lavage. Ces perfcratiors peuvent être réparties sur une ou plusieurs génératrices ou bien disposées Far exemple suivant une hélice. Le résultat de l'invention est un produit nouveau cor titube par un nouveau filtre à eau, particulièrement adapté pour être utilisé r champ dans des installations d'arrosage goutte à goutte. L'invention a également pour objet des installations de filtrage d'eau d'irrigation utilisant les filtres selon l'in-#nti#r Ces filtres et ces installations permettent d'automatiser enti re- ment les opérations périodiques de décolmatage des filtres sans neressiter aucune source d'énergie ou de fluide autre que l'eau d'irrigatigation et sont donc entièrement autonomes.Ceci est rendu possible par le fait que l'on effectue le lavage d'un filtre après l'avoir vidange et, de te fait, les jets d'eau de lavage ne sont pas freinés par l'eau contenue dans le filtre et il est possible d'utiliser comme eau#de lavage de l'eau filtre plisse à la pression du réseau, cette eau pouvant provenir d'un autre filtre monté en parallèle avec le filtre qui est en lavage. Le fait d'utiliser comme eau de lavage de l'eau filtrée arrivant à contre-courant dans le filtre facilite la construction des filtres qui comportent un seul orifice d'entrée et un seul orifice de sortie d'eau. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. La figure I est une vue en coupe verticale d'une installation de filtrage composée de deux filtres montés en parallèle. La figure 2 est une représentation schématique d'une installatioo de filtrage selon l'invention. Les figures 3 et 4 sont des coupes longitudinales de deux modes de réalisation de filtres selon l'invention. La figure 1 représente une installation de filtrage d'eau d'irrigation destinée à alimenter, par exemple, un réseau d'irrigation goutte à goutte. Cette installation comporte deux filtres verticaux 1 et 2 branchés en parallèle sur une conduite 3 d'arrivée d'eau brute et sur conduite 4 de distribution d'eau filtrée. L'eau circule dans le sens des flèches. Chacun des filtres comporte, à la base, un séparateur cyclonique Sa, 5b d'axe x xi et y yl dans lesquels l'eau brute pénètre tangentiellement. Ces séparateurs retiennent les grosses impuretés et sont munis d'un robinet de vidange 6a, 6b. Chaque filtre comporte une cartouche filtrante cylindrique 7a, 7b placée dans un boîtier cylindrique 8a, 8b qui surmonte le cyclone et communique avec celui-ci par un orifice annulaire 9a, 9b. L'eau sortant du cyclone monte dans le boîtier à l'extérieur dela cartouche filtrante et, après avoir traversé celle-ci, l'eau filtrée sort du filtre par une conduite d'évacuation centrale 10a, lOb. Les conduites 10a, 10b sont ouvertes à leur extrémité supérieure et l;eau filtrée pénètre dans la conduite par cet orifice de grand diamètre. L'originalité des filtres selon l'invention réside dans les dispositifs de lavage des cartouches en vue de les décolmater. A cet effet, chaque filtre comporte une rampe de lavage, respective ment lia, lib, incorporée au filtre et placée à l'intérieur dela cartouche filtrante. Dans le cas de la figure 1 cette rampe est constituée par un tube finement perforé le long d'une ou plusieurs génératrices extérieures placées en regard de la paroi intérieure de la cartouche filtrante de sorte que lors que la rampe est alimentée en eau#de lavage, même à pression réduite,de defins jets d'eau 12a, 12b sortent à grande vitesse des perforations et viennent frapper la paroi interne de la cartouche filtrante. Dans le filtre 1, l'extrémité supérieure de la conduite d'évacuation 10a est surmontée d'un manchon 13 percé de plusieurs canaux 14 d'entrée d'eau filtrée. La rampe lia est connectée sur le manchon 13 par un bout de tube 15a. A l'intérieur du manchon 13 est disposé un clapet de non retour 16. Ce clapet laisse pénétrer l'eau filtrée par les canaux 14 et obture ceuxci lorsque la conduite centrale ida est alimentée à contre-courant en eau de lavage. Le manchon 13 est solidaire d'une tige 17a qui sort hors du filtre et qui est munie d'un embout carré 18a sur lequel peut être engagée une clef de manoeuvre. Cette clef permet, pendant le lavage, de faire tourner autour de l'axe x xi le manchon 13 et la rampe lia. Un joint tournant est intercalé entre le manchon 13 et la conduite iota. le filtre 2 diffère de eelui de la figure 1 par le fait que c'est la cartouche filtrante 7b qui est solidaire d'une tige 17b munie d'un carré de manoeuvre 18b permettant de faire tourner la cartouche par rapport à la rampe de lavage. La rampe de lavage 11b est connectée à la conduite 10b par un bout de tube 15b et est donc solidaire de la conduite lOb qui est fixe. Sur l'extrémité de la conduite lOb est vissé un raccord fileté 19 à l'in térieur duquel est placé un clapet de non retour 20 qui laisse pénétrer l'eau filtrée dans la conduite 10b et qui obture l'orifice supérieur lorsqu'on alimente la conduite lOb à contre-courant. Le lavage de l'un des filtres, par exemple le filtre 1, est réalisé de la façon suivante. Lorsque la cartouche filtrante du filtre est colmatée, on ferme la vanne d'isolement du filtre 21 placée en amont de celui-ci, le filtre 2 continuant à être alimenté. On ferme également la vanne d'isolement 22 placée en aval des deux filtres de sorte que l'eau filtrée sortant du filtre 2 est envoyée à contre-courant dans la conduite d'évacuation IOa du filtre 1. On ouvre le robinet 6a afin que le filtre 1 se vide.Le clapet de non retour 16 se ferme et l'eau filtrée provenant du deuxième filtre passe en totalité dans la rampe lia en produisant des jets d'eau W2a. On fait tourner la rampe I la au moyen de la tige 17 pendant le lavage afin que les jets balayent toute la périphérie intérieure de la cartouche filtrante. lêciproquement, l'eau filtrée provenant du filtre 1 peut servir à décolmater le filtre 2 après avoir ferme la vanne d'isolement 23 placée à l'amont du filtre 2 ainsi que la vanne 22 et ouvert le robinet de vidange 6b. Les filtres représentés sur la figure 1 comportent des rampes de lavage parallèles à l'axe. il est précisé que ces rampes pourraient également être des rampes circulaires situées dans un plan perpendiculaire à l'axe, auquel cas on déplacerait les rampes et les cartouches d'un mouvement relatif de translation parallèle à l'axe. Dans une variante de l'invention, non représentée, les rampes de lavage lia, 11b peuvent être constituées par les conduites d'évacuation centrales iota, 10b qui comportent alors de fines perforations dans la partie située à l'intérieur de la cartouche filtrante. Cette variante présente lta- vantage de simplifier la construction des filtres. Elle est rendue possible par le fait que le lavage a lieu après avoir vidé le filtre et les jets d'eau qui ne sont pas freinés peuvent donc être issus d'orifices éloignés de la cartouche filtrante. La figure 2 représente le schéma d'une installation de filtrage d'eau selon l'invention dans laquelle le lavage des filtres est automatisé. Cette installation comporte un filtre principal 24 et un filtre auxiliaire 25 qui fournit l'eau de lavage du filtre principal. Ces deux filtres sont branchés en parallèle sur une canalisation 26 d'arrivée d'eau brute et sur une canalisation 27 de départ d'eau filtrée. Le filtre principal comporte une vanne d'isolement amont 28 et un robinet de vidange 29 motorisés. De même, la vanne d'isolement aval 30 commune aux deux filtres est motorisée. Le filtre auxiliaire 25 n'est mis en service que pendant le lavage du filtre principal et comporte une vanne d'isolement aval motorisée 31 qui est fermée pendant le fonctionnement normal du filtre 24. Dans le cas de la figure 1, toutes ces vannes et robinets motorises sont commandés hydrauliquement par l'eau filtrée prélevée en un point 32 à la sortie du filtre auxiliaire. Ce type de commande hydraulique est un mode de réalisation préférentiel du fait qu'il permet de réaliser des installations entièrement autonomes. il est cependant précisé que l'invention ne se limite pas à cet exemple et que les différents dispositifs de télécommande pourraient être également électriques, pneumatiques ou mécaniques. Un pressostat ou manostat différentiel 33 est branché entre lten- trée et la sortie du filtre principal 24. Lorsque la différence de pression atteint un seuil déterminé, dont la valeur est choisie de telle sorte que l'on évite tout risque d'écrasement de la cartouche filtrante, le pressostat 33 commande automatiquement la vanne pilote d'un distributeur hydraulique 34 qui sert de vanne pilote aux vannes motorisées 28, 30, 31 et au robinet de vidange 29. Ce distributeur hydraulique est alors déplacé dans le sens qui ferme les vannes 28 et 30 et qui ouvre la vanne 31 et le robinet 29. Le filtre 24 se vide et se trouve alimenté à contre-courant par l'eau filtrée fournie par le filtre 25. Le distributeur 34 alimente également un vérin hydraulique 35 qui entraine, par exemple, une crémaillère 36 engrenant avec une roue dentée 37 montée sur une tige telle que les tiges 17a, 17b de la figure 1, permettant d'entraîner la cartouche filtrante et la rampe d'arrosage dans un mouvement de rotation relatif. Un deuxième distributeur hydraulique 38 est monté sur la conduite alimentant le distributeur principal 34. Ce distributeur comporte un levier de commande 39 qui est relié à la crémaillère 36 de sorte que lorsque cette crémaillère arrive en fin de course après un ou plusieurs tours de la roue dentée 37 le bras 39 commande la fermeture du distributeur 38. Le cycle de lavage est alors terminé. Les vannes 28 et 30 s ouvrent. La vanne 31 et le robinet 29 se ferment et un nouveau cycle de filtrage recommence. Le vérin 35 qui n'est plus alimenté est rappelé à sa position de repos sous l'action d'un ressort 40. Ce mouvement de retour ouvre le distributeur 38 qui est prêt pour un nouveau cycle de lavage. Les figures 3 et 4 représentent les coupes longitudinales à plus grande échelle, de filtres conformes respectivement au filtre 1 et au filtre 2 de la figure 1. Les parties homologues sont représentées par les memes repères. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses parties des filtres et des installations de filtrage décrites à titre d'exemple pour ront être remplacées par des parties équivalentes connues de l'homme de l'art. Notamment, le pressostat differentiel peut être remplacé par tout autre moyen équivalent pour détecter le colmatage de la cartouche filtrante par exemple par un capteur de débit ou un pressostat simple mesurant la pression de l'eau filtrée dans le cas où la pression amont de l'eau brute est constante. De même, le vérin à simple effet 35 peut être remplacé par un vérin à double effet dont la deuxième chambre est branchée par exemple à l'aval de la vanne 22 ou il nty a pas de pression pendant le lavage. REVENDICATIONS 1 - Installation de filtrage d'eau d'irrigation comportant des filtres équi pés de cartouches filtrantes et d'un robinet de vidange, caractérisée en ce qu'elle comporte une vanne d'isolement placée à l'amont de chaque fil tre, au moins une rampe de lavage de la cartouche, finement perforée, placée à l'intérieur de celle-ci et des moyens pour alimenter en eau de lavage lesdites rampes après avoir fermé ladite vanne d'isolement et vide le filtre. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites rampes sont connectées à une conduite d'évacuation d'eau filtrée coaxiale a la cartouche filtrante et les moyens pour alimenter les rampes en eau de lavage sont constitués par un deuxième filtre dont la sortie est con nectée sur la sortie du filtre à nettoyer, en amont d'une vanne isolant les deux filtres du réseau de distribution, de sorte que le deuxième fil tre alimente le premier à contre-courant du sens d'écoulement normal de l'eau filtrée. 3 - Installation de filtrage selon l'une quelconque des revendications j et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des vannes d'isolement et des robi nets de vidange motorisés et un détecteur de colmatage associé à chaque filtre, qui commande automatiquement l'ouverturedu robinet de vidalwg-, la f rmeture des vannes d'isolement et la distribution d'eau de la-#--r aux rampes perforées dudit filtre. 4 - Filtre à eau composé d'un boîtier muni d'une arrivée d'eau sale et d't départ d'eau filtrée, d'une cartouche filtrante placée à l'intérieur f dit boîtier, d'une conduite d'évacuation d'eau filtrée coaxiale à ladite cartouche et d'au moins une rampe de distribution d'eau de lavage,finement perforée, placée à l'interieur de ladite cartouche, caractérisée en ce qu lesdites rampes sont connectées à iadite conduite d'évacuation d'eau filtrée à l'intérieur de la cartouche filtrantetde sorte que les rampes de lavage sont contenues entièrement à l'intérieur de la cartouche fil trente. 5 - Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite conduite d'évacuation d'eau filtrée porte, à son extrémité ouverte, un clapet de non retour qui se ferme automatiquement lorsque la conduite d'évacuation est alimentée, à contre-courant, en eau de lavage. 6 - Filtre selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite conduite d'évacuation d'eau filtrée comporte des perforations de petit diamètre dans sa partie située à l'intérieur de ladite cartouche filtrante de sorte qu'elle constitue une rampe de distribution d'eau de lavage. 7 - Filtre selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdites rampes sont parallèles à ladite conduite d'évacuation d'eau filtrée coaxiale à la cartouche filtrante et l'appareil comporte des moyens pour entraîner ladite cartouche ou ladite rampe d'un mouvement relatif de rotation autour de l'axe. 8 - Filtre selon l'une quelconque des revendications 4 è 7, caractérisé en ce que ledit boîtier est vertical et l'extrémité inférieure, ouverte, dé bouche dans un séparateur du type cyclone, coaxial audit boîtier, qui est traversé axialement par la conduite d'évacuation d'eau filtrée. 9 - Installation selon la revendication 3 comportent des filtres selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de commande desdits moyens d'entraînement relatif en rotation de la rampe de lavage par rapport à la cartouche filtrante, lequel organe est commandé automa tiquement par ledit détecteur de colmatage. 10 - Installation selon la revendication 9 caractérisée en ce qu'elle com porte un premier distributeur hydraulique branché sur le circuit d'eau de lavage et commandé automatiquement par un pressostat différentiel, lequel distributeur hydraulique sert de vanne pilote à des vannes et robinets de vidange automatique installés sur le circuit, et alimente un vérin hydraulique qui actionne lesdits moyens d'entraînement en rotation de la rampe de lavage par rapport à la cartouche filtrante. 11 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième distributeur hydraulique, placé en amont du premier, lequel est muni d'un bras de commande qui est relié audit vérin hydrauli que de sorte que lorsque le vérin arrive en fin de course d'un cycle de lavage, il actionne ledit bras et provoque la fermeture dudit deuxième distributeur à la suite de quoi le vérin est ramené à sa position ini tiale par un ressort de rappel. 12 - Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, carac térisée en ce que la tige du vérin est solidaire d'une crémaillère qui en grène avec une roue dentée montée sur la tige d'entraînement en rotation de la rampe de lavage par rapport à la cartouche filtrante.