Brevet FR2427121A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne un dispositif de filtrage pour adoucir et/ou déminéraliser totalement un liquide, en particulier de l'eau, comportant un corps creux empli par une masse échangeuse d'ions, traversé dans le sens axial par le liquide à traiter et présentant une structure compressible sur au moins une partie de sa longueur, ce corps creux étant pourvu d'un orifice d'amenée et d'un orifice de sortie, tandis que le dispositif de filtrage comporte de plus un élément extensible sous prétension en vue d'adapter le volume du corps creux à celui de la masse échangeuse d'ions lors de la diminution de volume de celle-ci. Des dispositifs de filtrage du type mentionné ci-dessus sont déjà connus et ils sont utilisés par exemple dans les ateliers de réparation automobiles pour la charge des batteries, dans les laboratoires de chimie, dans les pharmacies, etc. ., pour pouvoir disposer d'eau pure. Dans ces dispositifs de filtrage connus, l'élément extensible présente une très grande importance à cause du fait suivant la masse échangeuse d'ions disposée dans le corps creux est composée d'un granulat de résine synthétique, qui est traversé par l'eau brute à épurer. A la suite d'une durée importante du dispositif de filtrage, cette masse échangeuse d'ions s'épuise toujours davantage, de sorte qu'elle se contracte et que son volume diminue. Pour cette raison, dans un appareil de filtrage précurseur de celui décrit ci-dessus, des espacesmortsnon traversés par l'eau à traiter pouvaient se former entre les particules de la masse échangeuse d'ions. De plus, le retrait pouvait opérer une modification de la distribution des particules échangeuses. Ceci entraîne une agglomération de la masse échangeuse d'ions, de sorte que la résine est moins efficace et que la qualité de l'eau ou de son degré de pureté se degradent en conséquence. Par l'agencement de l'élément extensible, ces inconvénients peuvent être éliminés de façon efficace, et grâce à lui une adaptation du volume du corps creux à celui de la masse échangeuse pouvait être obtenue lorsque la contraction de celle-ci se produisait. De cette façon on pouvait également complètement éviter la forma tion d'un chenal à l'intérieur de la garniture échangeuse d'ions. A cette fin, l'élément extensible était formé par un corps compressible semblable à une éponge, qui était agencé au fond du corps creux. Lors d'un remplissage du corps creux, l'élément extensible était comprimé de façon correspondante, de sorte qu'il pouvait se dilater lors de la contraction de la masse échangeuse et par augmentation de volume compensait cette disparition. De cette façon, une contre-pression statique était appliquée de façon constante sur la garniture échangeuse d'ions, de sorte que celle-ci remplissait constamment les faces du corps creux mises à sa disposition,sans modification importante des particules echangeuses. Cependant, l'agencement d'un tel élément extensible à l'intérieur du corps creux recevant la masse échangeuse d'ions présente l'inconvénient qu'un tel élément est le siège de colonies de bactéries. De plus, la présence de l'élément extensible entraîne un accroissement du volume du corps creux. La présente invention a pour objet un dispositif de filtrage du type decrit ci-dessus, éliminant les inconvénients mentionnés et permettant un fonctionnement sur par simple montage du dispositif de filtrage. Ceci est obtenu selon l'invention par la combinaison des particu larités suivantes a) la partie compressible du corps creux est conformée en accordéon; b) le corps extensible est formé par un accumulateur d'énergie agissant dans le sens axial sur le corps creux. Dans le dispositif de filtrage selon l'invention,ltelement extensible se trouve donc à l'extérieur dù corps creux et n'est pas en contact avec le liquide à traiter. I1 s'agit donc d'une construction dans laquelle la masse échangeuse d'ions se trouve exclusivement à l'intérieur du corps creux. Cela permet que le dispositif de filtrage puisse rester au repos pendant de longues durées sans qu'à l'intérieur du corps creux la multiplication des bactéries dépasse les limites permises. La disposition de l'élément extensible à l'extérieur de l'espace du corps creux recevant la masse échangeuse d'ions rend possible une simplification de construction de l'agencement du fond du corps creux, ainsi qu'une faible longueur en direction axiale. Dans un mode de construction avantageux, on utilise comme élément extensible un ressort de compression prenant appui sur une butée fixe. La réalisation de l'accordéon formant une partie du corps creux est effectuée de façon particulièrement simple lorsqu'au moins la partie compressible du corps creux est fabriquée en matière synthétique. Un tel corps creux peut être fabriqué par injection et/ou soufflage, et dans ce cas il est avantageux que la totalité du corps creux soit réalisée en matière synthétique. Si l'on utilise une matière synthétique susceptible de se dégrader,il est possible de prévoir le corps creux sous la forme d'une cartouche jetable, qui peut être éliminée après épuisement de la masse échangeuse d'ions. L'élément extensible peut être formé de nombreuses manières différentes. De préférence, on utilise un ressort de compression prenant appui sur une butée fixe et il est particulièrement avantageux que le corps creux présente des embouts de liaison, notamment cylindriques , à ses extrémités de sorte que le ressort puisse être monté sur un embout de raccord. L'un des deux embouts, en particulier celui formé sur la partie de corps compressible, peut être utilisé en même temps pour le support du corps creux sur une butée de façon que le ressort de compression puisse se détendre lors de la diminution de la masse échangeuse d'ions et que le corps creux puisse se comprimer de façon correspondante, les embouts de raccord du corps creux étant maintenus dans deux butées et l'un des embouts de liaison étant guidé de façon axiale et réglable dans une desdites butées. Dans une forme de réalisation avantageuse, l'embout réglable axialement se trouve à l'intérieur d'une douille de guidage guidée de façon axiale et réglable dans une butée fixe et le ressort de compression est agencé sur cette douille et prend appui aussi bien sur la butée que sur un épaulement de la douille de guidage. La présente invention peut également être avantageusement utilisée dans les dispositifs de filtrage dans lesquels le récipient inférieur se présente sous la forme d'une garniture interchangeable pour un récipient extérieur résistant à la pression, qui comporte des orifices en correspondance avec l'orifice d'amenée et de sortie du récipient intérieur. De tels récipients extérieurs résistant à la pression sont notamment nécessaires, lorsque des éléments faisant augmenter la pression, par exemple des filtres à bactéries, sont disposés en aval des dissositifs de filtrage. Les récipients extérieurs empêchent les parois de fines matières synthétiques du récipient intérieur d'exploser sous la pression d'écoulement. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue latérale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de filtrage selon l'invention, avec coupe longitudinale partielle. La figure 2 est une coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un dispositif de filtrage selon l'invention. La figure 3 est une coupe longitudinale d'un troisième exemple de réalisation d'un dispositif de filtrage selon l'invention, dans lequel l'enveloppe de filtrage est introduite sous la forme d'un récipient intérieur interchangeable dans un récipient extérieur résistant à la pression. Le dispositif de filtrage montre par la figure 1 comporte un corps creux oblong portant la référence générale 10 et comportant à chacune de ses extrémités un embout de raccordement cyclindrique 12 ou 14 respectivement. L'extrémité de ce corps creux qui se trouve la plus basse sur la figure 1 forme un accordéon 16, tandis que la partie supérieure du corps creux est cylindrique. Le corps creux 10 est realisé dans son ensemble par un corps de matière synthétique fabriqué par un procédé d'injection et/ou de soufflage ; il peut évidemment également présenter toute structure appropriée, qui permet au corps creux d'être compressible, en particulier dans le sens d'écoulement du liquide à traiter, par exemple de l'eau non épurée Dans l'exemple de réalisation, la partie supérieure 18 du corps creux pourrait être formée par un manchon métallique, auquel l'ac cordéon 16 serait rapporté. La référence 20 désigne un support, qui peut être fixé à une paroi, par exemple au moyen de chevilles 22, 24. Ce support présente une butée supérieure 26 et une butée inférieure 28. L'embout de raccord supérieur est maintenu entre une douille intérieure 30 et une douille extérieure 32 s'appuyant sur celle-ci, le montage étant étanche à la pression et au liquide. Les deux douilles comportent un flanc intérieur 34 ou 36, entre lequel est maintenu la bride périphérique 38 d'un embout de raccord 40, qui à son extrémité faisant saillie dans le corps creux porte un filtre à lamelles 42 et à son extrémité extérieure un dispositif de mesure de conductivité 44. La combinaison d'un corps creux pour recevoir une masse échangeuse d'ions avec un tel agencement est connue en soi. A l'embout de raccord 40 est relié un tuyau d'évacuation 46. La butée supérieure 26 du support 20 est formée par une fourche enserrant partiellement l'embout de raccord 40, fourche sur laquelle s'appuie la douille extérieure 32 par la face d'extrémité supérieure formée également par le flanc intérieur 34. La butée inférieure 28 du support 20 comporte un collet 48, qui prolonge la surface d'un épaulement intérieur 50 pour former un réceptacle 52. Dans ce dernier peut coulisser axialement une douille de guidage 56 disposée sur l'embout de raccord 12 du corps 10 et reposant par un flanc extérieur 54 sous la paroi frontale du corps 10. La référence 58 désigne une ressort de compression formant l'élément extensible, ressort qui prend appui aussi bien sur la surface de l'épaulement intérieur 50 que sur le flanc extérieur 54 et qui se trouve sous prétension. La référence 60 désigne un raccord de liaison prévu sur l'embout de liaison inférieur 12 en vue du raccord à une conduite 62. On supposera que le corps creux est empli d'une masse échangeuse d'ions fraîche destinée par exemple à adoucir une eau non épurée. Dans ce cas, le soufflet est tendu à cause de l'emballage étanche de la masse échangeuse d'ions et le ressort de compression 68 est comprimé au maximum comme le montre la figure 1. Si la masse échangeuse d'ions disparait progressivement en cours d'utilisation, le ressort de compression 58 se détend de façon correspondante, la douille de guidage 56 dans le réceptacle 52 de la butée 28 étant réglée axialement de façon correspondante avec l'embout de liaison 12 du corps creux. I1 en résulte que le soufflet 16 est comprimé et exerce une pression statique constante sur la masse échangeuse d'ions, de sorte qu'en pratique aucune modification de distribution de la masse n'a lieu et qu'il ne peut apparaître aucun espace mort non parcouru par un liquide. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le support susceptible d'être fixé par exemple à une paroi ou à un autre appui est désigné par la référence globale 64, ce support étant par exemple obtenu par emboutissage ou par formage d'une pièce de matière synthétique. A l'intérieur de ce support oblong et en forme de cuvette, est agencé un corps creux allongé portant la référence d'ensemble 66. Ce corps creux comporte des embouts de raccord supérieur et inférieur 68, 70 auxquels sont agencés de manière appropriée, des dispositifs de liaison 72, 74 vissés et par exemple étanches à la pression et au liquide, le dispositif 74 présentant une conduite d'amenée 76 alors que le dispositif 72 comporte une conduite d'évacuation 78.Les parois frontales 80, 82 du support 64 servent de butée pour des dispositifs de liaison 72, 74 , le dispositif de liaison supérieur étant logé dans une découpe 84, par exemple directement par une pièce en saillie cylindrique 86, tandis qu'entre la paroi frontale inférieure 82 du support 64 et le dispositif de liaison 74 est interposé un ressort de compression 88 prétendu, de sorte que le même effet est obtenu en ce qui concerne la compacité de la masse échangeuse d'ions se trouvant dans le corps 66 que dans l'exemple de réalisation de la figure 1. La différence essentielle de cette forme de réalisation réside cependant dans la conformation du corps creux, qui est conformé dans ce cas sur la totalité de sa longueur sous la forme d'uni soufflet et qui est de préférence formé par une pièce en matière synthétique. Le corps creux pourrait être également conformé en soufflet au voisinage de ses deux extrémités alors que sa partie intermédiaire serait cylindrique. De plus, ce corps creux pourrait, comme dans le cas de la figure 1, être équipé d'embouts de connexion pour un dispositif de mesure de conductivité ainsi que pour un filtre à lamelles. Enfin, les supports des deux exemples de réalisation peuvent chacun présenter une autre forme . I1 est seulement important qu'ils assurent la fonction de butée pour l'appui du corps creux et de l'élément extensible formé de préférence par un ressort de compression. Dans le corps creux peut être prévu, derrière les embouts de liaison 72 ou 70, un fond ou une plaque de fond souple qui présente sur sa face une pluralité d'ouvertures uniformément réparties, qui assurent que la masse échangeuse d'ions est traversée uniformément sur la totalité de la section du corps creux.Les ouvertures sont plus petites que le diamètre du granulat, de sorte que celuici ne peut pas traverser lesdites ouvertures. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la référence 100 désigne un récipient extérieur en une matière résistant à la pression, dans lequel est introduit un récipient intérieur en une matière synthétique mince. Sur le fond 138 du récipient extérieur 112 se trouve un embout de liaison 168 en vue de la liaison du dispositif de filtrage à une conduite d'eau. L'eau ainsi amenée au dispositif traverse des trous 170 du fond 138 du récipient extérieur en direction de l'espace intérieur 142 se trouvant entre le récipient intérieur 112 et le récipient extérieur 100 et se divise à cet endroit selon les flèches montrées par la figure . Par ailleurs, l'eau s'introduit à travers les trous 170 dans un canal 116 d'un embout 118, qui est formé dans le fond du récipient intérieur 112. Au-dessus de l'orifice d'amenée se trouve un tamis 126 dont les ouvertures sont maintenues plus petites que la granulométrie de la matière échangeuse d'ions, pour éviter le passage de la résine. Dans l'espace intérieur 200 du récipient intérieur 112 se trots un remplissage échangeur d'ions , qui est traversé par l'eau, pour quitter le récipient intérieur par un canal de sortie 160 d'ur. embout de sortie 162 prévu à sa partie supérieure, sous forme d'eau pure. A son extrémité supérieure, le récipient extérieur 100 est prévu avec un flanc extérieur 130, qui présente une rainure annulaire 132 pour recevoir un joint annulaire 134. Sur ce joint repose une saillie 136, de même forme , d'un couvercle de fermeture, portant la référence 144, destinéeà fermer le récipient extérieur 100 de façon étanche à la pression. Ce couvercle est agencé de façon pivotante sur le récipient extérieur 100 autour d'un axe 146 et au moyen d'une vis de tension 150 basculable autour d'un axe de pivo tement 148 qui peut etre fixé dans sa position de fermeture sur le récipient extérieur au moyen d'un écrou 152. A des fins de stabilité, le recipient de fermeture peut présenter des nervures 157 sur son coté supérieur.L'embout de sortie 162 du récipient intérieur 112 traverse une découpe centrale 156 du couvercle 144 et présente à son pied une saillie conique 164 dont la conicité est complémentaire de la partie conique 158 du couvercle, afin de servir au centrage. Comme on peut le voir sur les dessins, autour de l'embout d'entrée 118 du récipient intérieur 112 est prévu un ressort de compression 117 s'appuyant d'une part sur le fond du récipient extérieur 100 sur la partie conique 112 a du fond du récipient intérieur, ce ressort agissant dans la direction axiale du récipient intérieur. Ce ressort a pour but d'exercer constamment une pression statique sur le récipient intérieur conformé en soufflet, lorsque le volume du récipient intérieur change par suite de la disparition de la masse échangeuse d'ions perdent des dures de fonctionnement prolon gées. Comme on peut le voir de plus sur les dessins, lorsque le récipient intérieur est disposé dans le recipient extérieur, il existe un espace intermédiaire 140 entre les fonds des récipients. De plus, les deux récipients définissent le long de leur paroi latérale un espace annulaire 142 s'étendant jusqu'au couvercle. L'eau pénétrant par les troues 170 dans le fond du récipient extérieur atteint avec certitude l'espace intermédiaire 140 et l'espace annulaire 142. Seulement dans la partie supérieure de l'espace annulaire 142 se trouve de l'air comprimé par la pression de l'eau. Lors de la traversée du récipient intérieur 100, des rapports de pression sensiblement égaux règnent en fonctionnement à l'intérieur et à l'extérieur du récipient intérieur.On obtient donc l'avantage que l'épaisseur de paroisdu corps creux peut être maintenue relativement mince, parce que elles n'ont à supporter qu'une faible différence de pression, qui existe entre la pression statique de l'eau non épurée se trouvant dans l'espace intermédiaire 140, 142 d'une part et la pression intérieure amoindrie par la résistance de passage a l'intérieur du récipient intérieur d'autre part. On peut utiliser des parois de matière synthétique mince et donc bon marché pour réaliser le récipient intérieur, cette paroi étant du type jetable. A cause de la minceur de parois du récipient inférieur, on obtient un fonctionnement plus sûr du dispositif de filtrage. Le récipient extérieur 100 comporte un couvercle de fermeture en une matière résistant à la pression, par exemple un alliage métallique approprié ou une matière synthétique à parois épaisses. Le dispositif de filtrage décrit ne comporte pas seulement l'avantage que le récipient intérieur pour la réception de la charge échangeuse d'ions peut être formé par une cartouche jetable. L'introduction du récipient intérieur 112 ne résistant pas à la pression dans un récipient extérieur résistant à la pression rend possible que des appareils fonctionnant sous pression ou des agrégats puissent être branchés en aval du récipient échangeur d'ions. De tels appareils sont par exemple des filtres à bactéries ou des appareils de dialyse de reins ou analogues. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de filtrage pour adoucir et/ou déminéraliser totalement un liquide, en particulier de liteau, comportant un corps creux empli d'une masse échangeuse d'ions, traversé en direction axiale par le liquide à traiter et compressible sur au moins une partie de sa- longueur, pourvu d'un orifice d'amenée et d'un orifice d'évacuation, ledit dispositif comportant de plus un élément extensible prétendu pour adapter le volume du corps creux à celui de la masse échangeuse d'ions lors de la diminution de volume de celle-ci, caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes a) la partie compressible du corps creux est formée en soufflet ; b) l'élément extensible est formé par un accumulateur d'énergie agissant en direction axiale sur le corps creux. 2.- Dispositif de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément extensible est formé par un ressort de compression prenant appui sur une butée fixe. 3.- Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'aux extrémités frontales du corps creux sont prévus des conduits de raccordement, en particulier cylindriques, et en ce que le ressort de compression entoure l'un desdits conduits ou agit sur celui-ci en direction axiale. 4.- Dispositif de filtrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le conduit de raccordement prévu dans la partie de corps creux compressible et recevant le ressort de compression est maintenu dans une douille de guidage guidée de façon réglable et axiale dans une butée fixe et en ce que le ressort de compression est agencé sur cette douille et prend appui en outre sur la butée sur une surface d'épaulement de ladite douille. 5.- Dispositif de filtrage selon la revendication 4 , caractérisé en ce que l'autre conduit de raccordement du corps creux est maintenu de manière étanche à la pression et au liquide entre deux douilles, de sorte qu'entre les flancs intérieurs des deux douilles sont maintenus une pièce de liaison pour un filtre à lamelles, une conduite d'amenée ou d'évacuation et éventuellement un dispositif de mesure de la conductivité. 6.- Dispositif de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux forme le récipient intérieur d'un récipient extérieur résistant à la pression et recevant le récipient intérieur comme recharge interchangeable, ledit récipient extérieur étant pourvu d'ouvertures en correspondance avec les ori ficesd'amenee et d'évacuation du récipient intérieur et en ce que les fonds et la plus grande partie au moins des parois latérales des récipients intérieur et extérieur sont écartés l'une de l'autre pour former un espace intermédiaire. 7.- Dispositif de filtrage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un couvercle est agencé basculant sur le récipient extérieur et en ce qu'en position de fermeture ce couvercle peut être verrouillé sur le récipient extérieur au moyen d'un élément de verrouillage. 8.- Dispositif de filtrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi du corps creux est fabriquée en une matière synthétique mince, de préférence du type dégradable.