Brevet FR2519964A1 — publié le 19830722

La présente invention concerne les appareils pour le traitement de liquides par résine échangeuse d'ions, plus particulièrement les appareils domestiques servant à l'adoucissement de l'eau, ces appareil comportant un dispositif de commande automatique du cycle de régénération de la résine. Les adoucisseurs d'eau domestiques auxquels se rapporte plus particulièrement l'invention, comportent une cuve de traitement remplie d'une résine échangeuse d'ions. Cette résine s'épuise après une certaine durée de fonctionne- ment au cours de laquelle elle a capté les ions indésirables dans l'eau à traiter et a libéré des ions dont la présence dans l'eau est moins préjudiciable L'efficacité du traitement disparaît lorsque le lit de résine s'épuise Cependant, le lit épuisé peut être régénéré en y faisant passer une saumure de façon que le processus d'échange d'ions s'inverse La résine retrouve alors sa capacité d'échange initiale. De nombreux dispositifs ont déjà été décrits qui permettent le déclenchement automatique du cycle de régénéra- tion, par un contrôle précis du moment o la régénération devient nécessaire et une détermination préalable des cadences de régé- nération Ainsi un des dispositifs connus utilise une régéné- ration dite "au volume" déclenchée par exemple tous les 3 m 3 d'eau passée dans l'adoucisseur: la régénération est alors déclenchée par un organe de commande volumétrique et commence au moment exact de l'épuisement prévu de la résine, après passage d'un volume donné d'eau à adoucir Cependant, comme la régénération est effectuée dans le réacteur de traitement même, l'utilisateur se trouve privé d'eau traitée pendant la régénération. D'autres dispositifs connus permettent d'éviter de façon plus ou moins satisfaisante cet inconvénient majeur, en provoquant le déclenchement de la régénération à un moment de non consommation, la nuit par exemple. Ainsi certains dispositifs utilisent la régénéra- tion dite "au temps", déclenchée au jour et à l'heure prédéter- minés par de simples minuteries, par exemple tous les 3 jours à 2 heures du matin; d'autres la régénération dite "au volume, décalée dans le temps", déclenchée par exemple tous les 3 m 3 Dar une commande volumétrique et décalée à 3 heures du matin. L'inconvénient de ces systèmes est que, ne pouvant tenir compte des variations de la consommation d'eau par l'utilisateur, ils doivent être réglés en fonction d'une consommation maximale ce qui entraîne une perte d'efficacité de 20 à 30 %, en conséquen- ce avec perte de sel et d'énergie. Il est connu également, pour éviter et cette bais- se d'efficacité et la privation d'eau traitée pendant la régé- nération, de monter en parallèle deux adoucisseurs travaillant alternativement, cette régénération dite "en alternance" étant déclenchée en fonction du volume d'eau passant dans chaque adoucisseur, avec mise en régénération immédiate, un appareil étant en service pendant que l'autre se régénère et attend la fin du cycle du premier Mais ce système présente d'autres inconvénients: le doublement de l'installation donc un encom- brament au sol et un coûit plus élevés, et surtout le fait que l'adoucisseur en réserve pouvant rester plusieurs jours en attente, des bactéries risquent de s'y développer et de demeu- rer dans l'eau traitée. L'adoucisseur d'eau suivant la présente invention pallie ces inconvénients; il permet la régénération au moment voulu sans interruption de la production d'eau traitée et avec un encombrement minimal. L'appareil suivant l'invention, constitué par une capacité A contenant une résine échangeuse d'ions, et muni d'un dispositif de commande automatique du cycle de régénéra- tion de la résine est caractérisé en ce qu'il comporte inté- rieurement une seconde capacité B contenant un volume de rési- ne échangeuse d'ions suffisant pour maintenir le traitement d'adoucissement dé l'eau pendant la régénération des résines échangeuses d'ions de la capacité A. Les rapports des volumes des résines des capacités B et A sont compris entre 1/12 et 1/5. La capacité B est disposée à la partie supérieure de la capacité A, au-dessus du lit de résines Elle est avan- tageusement solidaire du dispositif de commande automatique du cycle de régénération, l'ensemble étant fixé à la capacité A par un système quelconque, à vis ou autre. La capacité B est réalisée de préférence en matière plastique injectée dont la résistance mécanique est suffisante puisque, la capacité B étant disposée à l'intérieur de la capacité A, la pression exercée sur les parois interne et externe de B est limitée aux variations de perte de charge. Le dispositif de déclanchement automatique du cycle de régénération des résines contenues dans les capacités A et B est constitué de préférence par un dispositif de program- mation électronique par microprocesseur ayant fait l'objet du brevet américain no 4 275 448 de la demanderesse Ce dispositif comporte deux capteurs de débit pour mesurer les volumes de liquide, eau ou saumure, traversant les résines, associés à des dispositifs électroniques reliés à des vannes électriques permettant le déclenchement et le contrôle des opérations de traitement, de régénération, de lavage et de rinçage en fonc- tion des paramètres désirés et sur la base des signaux prove- nant des capteurs de débit. Ces capteurs sont constitués par des turbines tournant dans les deux sens et fonctionnant quel que soit le sens d'écoulement du liquide; ils sont disposés en des points o l'eau circule tantôt de bas en haut, tantôt de haut en bas. Les dispositions de réglage des différentes opé- rations font entrer en mémoire du microprocesseur les différents volumes d'eau nécessaires pour les différents stades de la régé- nération, détassage, aspiration, rinçage, pour un volume donné de résine. Ce réglage automatique est fonction des volumes de liquide passant sur la résine et non pas des pressions La durée de la régénération varie en fonction des fluctuations de la pression Ainsi quelle que soit la pression d'eau d'ali- mentation, le contrôleur de débit règle les automatismes et le réglage se modifie constamment en fonction des pressions d'alimentation. La régénération de la résine de la capacité A ayant une durée de 30 à 45 minutes, la résine de la capacité B, en service pendant la régénération de la résine de la capacité A, soit pendant 30 à 45 minutes toutes les 100 heures, par exemple donc très peu utilisée, ne nécessite qu'une régé- nération simple, rapide et espacée. Le dispositif de réglage automatique utilisé permet en outre, toujours en fonction des volumes utilisés, de connaître les quantités de saumure nécessaires à la régénéra- tion Il est connu en effet par la demande de brevet N O 80 23797 du 7 novembre 1980 appartenant à la demanderesse de détecter la concentration en sel d'une solution par comparaison entre le volume de solvant entrant dans un bac de dissolution et le volume de solution saturée sortant de ce bac, au moyen d'un compteur volumétrique fonctionnant dans les deux sens qui permet de régler le volume de solvant en fonction de la concentration en sel désirée à la sortie Par comparaison des volumes on connaît la densité de la solution de la saumure utilisée et le pouvoir d'échange obtenu Le dispositif de contrôle automatique indique en outre l'affichage en clair de la nécessité ou non de rechar- ger le bac à saumure. On a décrit ci-après, en référence à la figure unique d Lu dessin annexé, qui représente schématiquement l'ap- pareil suivant l'invention, une forme de réalisation de cet appareil, donnée simplement à titre d'exemple. L'adoucisseur suivant l'invention est constitué par une capacité A contenant un certain volume de résine échangeuse d'ions 1, de 14 à 50 litres, à l'intérieur et à la partie supérieur de laquelle est disposée, au-dessus du lit de résines, une capacité B contenant un volume de résine 2 de 2 à 6 litres Cet ensemble est relié à un dispositif de commande automatique 3 du cycle de régénération des résines. Des tubes plongeurs 4, 5, 6, 7 permettent l'introduction et la sortie des fluides (eau pour le traitement, saumure pour la régénération) respectivement dans les capacités A et B. Une ou plusieurs tubulures 8, 8 a assurent la mise à l'égout du fluide sortant des capacités A et B lors de la régénération des résines qu'elles contiennent. Sur les tubulures 8, 8 a sont prévus des électro- vannes y 1, V 3 Des tubulures 9 et 10, 10 a assurent les commu- nications entre le bac à sel il et les résines contenues dans les capacités A et B moyennant les électrovannes V 2, V 4 et V 5. Cet ensemble est complété par les turbines T 1 et T 2, à fonctionnement réversible et auxquelles on a fait allusion plus haut. L'appareil fonctionne de la façon suivante En marche normale, la turbine T 1 entre en mouvement en fonction de la consommation d'eau: les vannes VI, V 3 de rejet à l'égout et v 2, V 4, V 5 de liaison avec le bac à sel il sont fermées L'eau entre dans la capacité A par le tube plon- geur 4; l'eau adoucie sort par le tube plongeur 5: la capa- cité B remplie d'eau est en attente Le nombre de rotations de la tubulure T 1 est transmis et totalisé par un microproces- seur; le nombre d'impulsions données est fonction du volume de résine utilisé pour le traitement, de la dureté de l'eau traitée et de la quantité de sel devant être aspirée pour la régénération à partir du bac à sel Lorsque la quantité pro- grammée automatiquement par le microprocesseur est atteinte, la régénération se déclenche: La régénération de la résine 2 contenue dans la capacité B se déclenche la première, par aspiration du volume de sel programmé et réglable qui agit sur la turbine T 2 et provoque l'ouverture des électrovannes V 5 et V 4 qui régulent la quantité de sel aspirée Les électrovannes V 4 et V 5 se referment et le rinçage s'effectue, avec ouverture de la vanne V 3 pour mise à l'égout du produit de rinçage. Dès la fin de cette opération, la régénération de la capacité A commence, avec mise en service simultanée de la capacité B, sous l'impulsion de la turbine TI, avec intro- duction d'eau à adoucir par la tubulure 6 et départ de l'eau adoucie par la tubulure 7. Le moyen de régénération de la résine contenue dans la capacité A est prélevé du bac il par la turbine T 2 et admis dans la capacité par ouverture des vannes V 5 et V 2 2 le produit de régénération est mis à l'égout par ouverture de la vanne Vi. La résine de la capacité A une fois régénéréepeut être à nouveau mise en service, et ainsi de suite. La turbine T 2 a une triple fonction: elle mesure le volume de saumure aspirée et transmet cette information à la mémoire du microprocesseur qui la transforme en données sur le cycle de l'appareil; elle compare le volume d'eau entrant dans le bac à sel et en ressortant, la différence permettant de connaître avec précision le taux de saturation de la saumure absorbée et transmet cette indication au micro- processeur qui intègre les données et modifie le cycle de l'ap- pareil en fonction de ces donnéesjelle informe en outre l'u- tilisateur en cas de manque de sel dans le bac à sel, quand les volumes d'eau à l'entrée et à la sortie sont égaux; elle contrôle le remplissage en eau du bac à sel pour la prépara- tion de la saumure. L'adoucisseur suivant l'invention présente l'avantage d'être économique, par son faible encombrement et aussi par le fait qu'il n'y a pas de coupure d'eau pendant la régénération et que l'on peut effectuer des régénérations plus fréquentes donc avoir un appareil de dimensions réduites. Un autre avantage est que l'on évite la proli- fération bactérienne dans la capacité en attente en procédant à l'opération de régénération de la résine contenue dans la capacité B juste avant sa mise en utilisation. Par ailleurs, l'adaptation sur cet adoucisseur du dispositif de commande automatique dans lequel toutes les phases de l'opération sont contrôlées de façon volumétrique permet de ne pas tenir compte de la pression du réseau. Enfin, la totalisation des temps de chaque phase de la régénération et la comparaison avec un temps théorique maximal permet de déceler une éventuelle anomalie: fuite, encrassement et d'en informer l'utilisateur. REVENDICATIONS 1 Appareil pour le traitement de liquides par résine échangeuse d'ions, notamment adoucisseur domestique d'eau, constitué par une capacité (A) contenant une résine échangeuse d'ions et munie d'un dispositif de commande auto- matique du cycle de régénération de la résine, caractérisé en ce qu'il comporte, disposée à l'intérieur de la capacité (A), une capacité (B) contenant une résine échangeuse d'ions qui assure le traitement du liquide pendant la régénération de la résine contenue dans la capacité (A). 2 Appareil suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la capacité (B) contient un volume de résine échangeuse d'ions inférieur à celui contenu dans la capacité (B), mais suffisant pour assurer le traitement du liquide pendant la régénération des résines contenues dans la capacité (A). 3 Appareil suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les rapports des volumes de résines des capacités (B) et (A) sont compris entre 1/12 et 1/5. 4 Appareil suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande automatique ( 3) du cycle de régénération des résines déclenche l'opération de régénération de la résine contenue dans la capacité -(A) en fonction des volumes de liquide passés sur un volume donné de résines et de la dureté du liquide, notamment de l'eau, traité. Appareil suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la régénération de la résine contenue dans la capacité (B) est effectuée immé- diatement avant la mise en service de cette capacité. 6 Appareil suivant l'une quelconque des réven- dications précédentes, caractérisé en ce que la durée de la régénération de la résine de la capacité (A) est comprise entre et 45 minutes. 7 Appareil suivant l'une quelconque des reven- lications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande du cycle de régénération des résines contrôle la régénération en fonction de la quantité de saumure utilisée.