Brevet FR2616771A1 — publié le 19881223

-1- La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mon- tage sous forme d'une cartouche monobloc thermosoudée ou collée pour la production d'eau ultrapure. L'eau ultrapure,de résistivité supérieure à 18 Mr2.cm,d'un niveau de TOC inférieur à 20 ppb,est obtenue à partir d'eau faiblement ionisée par 4 ou 5 traitements successifs:filtration,charbon actif résines anioniques et cationiques mélangées,éventuellement un mé- lange résines/charbon actif,puis,une microfiltration finale. Ces éléments de traitement de l'eau sont traditionnellement assem- blés séparément sous forme de cartouches(tubes très basse pression avec des embouts) incorporées dans des carters souvent difficiles à démonter malgré l'échange nécessaire et fréquent des cartouches. D'autre part le volume interne hors éléments de traitement (par exemple le volume situé entre la cartouche et le carter) est élevé et nécessite un temps de recirculation relativement long avant d'obtenir l'eau de qualité désirée. La solution apportée par l'invention consiste à assembler des tu- bes (capables de supporter la pression d'utilisation) contenant les différents éléments utilisés pour le traitement de l'eau,par 2 embases de forme identique.L'assemblage se fait par thermosou- dure ou par collage suivant la nature des matériaux plastiques utilisés. Le8 billes de résine ou de charbon sont retenues par une grille de faible épaisseur enchassée entre le tube et l'embase. Le filtre est fixé dans le tube par l'intermédiaire d'une pièce d'adaptation servant aussi à son guidage et à l'étanchéité entre l'amont et l'aval du filtre.Le perçage adéquat des cloisons sépa- rant les empreintes prévues pour les tubes dans les embases,ainsi que des embouts de liaisons,permet de sélectionner le passage du fluide dans les tubes selon les éléments de traitement de l'eau ou leur mise en série ou en parallèle en fonction de l'utilisation. La cartouche ainsi réalisée est reliée à une unité de controle contenant une pompe,des vannes,les circuits de controle et de me- sure,par l'intermédiaire de 4 embouts de liaisons,2 embouts ser- vent au guidage,les 2 autres,percés et équipés de joints toriques servent aux connections hydrauliques de la cartouche avec l'unité de controle.Le montage de la cartouche sur cette unité se faisant - à l'aide d'un système de fixation rapide. -2- Les dessins annexés illustrent l'invention pour une unité à 4 tubes La figure I représente un exemple de passage du fluide dans la cartouche. La figure 2 représente les différents composants de la cartou- che selon l'invention. La figure 3,l'embase vue coté tube. La figure 4,la coupe suivant AA. La figure 5,la coupe suivant BB. La cartouche représentée en figure 2 est composée des éléments suivants: TUBES (t):4 tubes de longueur et diamètre correspondants à la capacité et au débit souhaités,sont tronçonnés.Leur épaisseur dépend de la pression d'utilisation recherchée. EMBASES (2-3):2 embases moulées permettent la réunion des 4 T5 tubes (1). Les embouts (5) percés et équipés de Joints toriques(18) servent à l'arrivée de l'eau à traiter et au départ de l'eau trai- tée vers l'unité de controle.Les 2 autres embouts (4),non percés, sont utilisés pour le guidage lors du montage de la cartouche sur l'unité de controle.Le perçage adéquat des cloisons (7) séparant les empreintes (8) prévues pour le montage des tubes (1),permet de sélectionner le passage du fluide (voir exemple en figure 1) dans les tubes suivant l'application souhaitée.Le décrochement (10) et la partie étoilée (9) servent de support à une grille (6) de faible épaisseur et de quelques dizaines de microns de diamètre de pores. Cette grille n'est utilisée que pour les empreintes correspondant aux tubes remplis de billes de résine ou de charbon.Une gorge ou une saillie (19) est utilisée pour le maintient de la cartouche sur l'unité de controle par l'intermédiaire de grenouillères oud'un autre système de fixation rapide. PIECE DE MONTAGE (11) DU FILTRE (11+12+16+17):1e fluide venant de l'embase inférieure (3) passe de l'extérieur de l'élément fil- trant (17) à l'intérieur.Il est collecté dans le "tube-grille" (16) qui sert de support à l'élément filtrant (17),puis évacué à travers l'adaptateur (11) vers l'embase supérieure (2) et l'élément de - traitement suivant.Un bouchon (12),collé ou thermosoudé sur l'élé- ment filtrant (17) et le "tube-grille" (T6),ferme l'extrémité infé- rieure du filtre.Son diamètre est inférieur au diamètre intérieur du tube (1) de façon à laisser passer le fluide le long de l'élé- ment filtrant.L'adaptateur (11) est de forme similaire.Un trou (13) au centre permet de collecter le fluide filtré.Une collerette (14) 2 6 1 6 7 71 -3- de diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur du tube (1) et la forme (15) de diamètre extérieur légèrement inférieur au dia- mètre intérieur du tube (1),permet le guidage et le montage du filtre (11+12+16+17+) dans le tube (1). MONTAGE DE LA CARTOUCHE MONOBLOC:les embases (2et3) sont d'abord percées en fonction du résultat souhaité (voir ci-dessus).Les grilles (6) sont collées ou thermosoudées dans les empreintes (8) réservées.Les 4 tubes (1) sont maintenus verticalement.1'embase inférieure (3) est présentée au dessus des tubes.Les 4 tubes sont tO alors collés ou soudés simultanément sur l'embase (3).L'ensemble est retourné.Les tubes (1) sont remplis respectivement de résine et de charbon.Le filtre (11+12+16+17) est emboité dans le tube cor- respondant.L'embase supérieure (2) est présentée puis collée ou soudée sur les tubes.La pièce d'adaptation (11) du filtre (11+12+ 16+17) est fixée simultanément au tube (1) et à l'embase (2ou3) au cours de cette opération.Les joints toriques (18) sont montés sur les embouts de liaison (5).L'étanchéité de la cartouche termi- née est vérifiée à l'air comprimé. -4- REVENDICATIONS 1 Le dispositif utilisé pour produire de l'eau ultrapure carac- térisé en ce qu'il comporte plusieurs tubes (1) contenant chacun un ou plusieurs éléments utilisés pour le traitement de l'eau, assemblés par thermosoudure ou collage sur 2 embases (2 et 3) ser- vant de collecteur de fluide. 2 Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que 2 embouts (4et5) par embase permettent la liaison hydraulique (arrivée d'eau,sortie d'eau ultrapure)et/ou le guidage sur l'unité de controle (pompe,vannes,mesures) servant de base à la cartouche, l'étanchéité se faisant par joints toriques (18). 3 Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' une grille (6) de faible épaisseur et de quelques dizaines de microns de diamètre de pores est enchassée entre le tube (1) et l'embase (2ou3).Cette grille est fixée sur un rebord (10) et la partie étoilée (9) des embases.Elle permet de retenir les billes de résine ou de charbon contenues dans les tubes avec une très faible perte de charge. 4 Le dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que 2 saillies ou encoches (19) sur les embases permettent la fixation de la cartouche une fois engagée dans l'unité de controle par l'intermédiaire de grenouillères ou d'un autre dispositif de fixation rapide. Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' une pièce (11) solidaire de l'élément de filtration ou de micro- filtration (17) est enchassée entre le tube (1) et l'embase (2ou3) permettant le guidage du filtre (11+12+16+17) dans le tube (1),la fixation du filtre dans la cartouche et l'étanchéité entre l'amont et l'aval du filtre 6 Le procédé utilisé pour sélectionner le passage du fluide dans les tubes (t) selon les éléments de traitement de l'eau ou leur mise en série ou parallèle,caractérisé en ce que les cloisons (7) des embases (2 et 3) sont prévues pour être percées en fonction de l'utilisation. 7 Le procédé d'assemblage d'une embase (2 ou 3) sur les tubes (t) caractérisé par une opération unique,incluant la fixation du ou des filtres (11+12+16+17) dans leur tube respectif.