Brevet FR2746033A1 — publié le 19970919

FILTRE AUTO-NETTOYANT POUR LIQUIDE La présente invention a pour objet un filtre auto-nettoyant pour liquide. Il a d'une façon générale pour objet l'élimination des particules matérielles en suspension dans les liquides et peut convenir pour de nombreuses applications, mais il est surtout destiné à la filtration de l'eau et plus particulièrement au traitement des eaux de piscines. Le flux de liquide traversant un filtre a tendance à plaquer les substances à retenir contre celuici et à le colmater plus ou moins rapidement, ce qui entraîne une diminution progressive du rendement de l'installation, et impose dans la plupart des cas de surdimensionner le filtre pour éviter des pertes de charge trop importantes. Les installations de traitement des eaux de piscines comportent le plus souvent un filtre à sable très volumineux qu'il faut périodiquement régénérer par lavage à contre courant en actionnant une vanne multivoies. Malgré cette opération périodique, le filtre se dégrade après une période d'utilisation prolongée et nécessite le remplacement du sable, ce qui est généralement effectué par un spécialiste au cours d'une intervention relativement coûteuse. Certaines piscines sont équipées d'un filtre à cartouche d'un encombrement plus faible, mais nécessitant des lavages manuels très contraignants de l'élément filtrant. Le dispositif selon la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet de réaliser des filtres, en particulier pour les piscines, d'un encombrement extrêmement réduit, d'un excellemment rendement, dont le coût de fabrication de l'élément filtrant est très faible et supprimant toute intervention manuelle de nettoyage. Son utilisation rend possible la réalisation d'une station de traitement de l'eau très compacte ne nécessitant pas de local technique. I1 est constitué d'une enceinte divisée, par un élément filtrant plan, en une zone aval raccordée à la tubulure de sortie, et une zone amont comportant un diffuseur conique et une cloche à sortie évasée, raccordée au conduit d'arrivée du liquide à traiter, et disposée à faible distance de l'élément filtrant, l'ensemble étant déterminé pour imposer au liquide, à la sortie de la cloche, un écoulement centrifuge projetant les particules en suspension dans une chambre annulaire située entre la cloche et la paroi interne de l'enceinte, puis de là dans la zone amont destinée à les recueillir, le nettoyage de cette dernière s'effectuant au moyen d'une purge située à la partie basse de l'enceinte. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente en coupe longitudinale axiale un filtre auto-nettoyant de forme cylindrique, la figure 2 est un agrandissement de la zone comportant la cloche et le diffuseur, les figure 3 à 5 représentent en coupe un "skimmer" de piscine avec filtre auto-nettoyant intégré, la figure 5 montrant un filtre selon l'invention associé à un filtre à cartouche et la figure 6 est une coupe axiale d'un filtre à sable pour piscine comportant un préfiltre interne constitué d'un filtre auto-nettoyant selon la présente invention. Le dispositif, figures 1 à 6, est constitué d'une enceinte 1 comportant près de l'une de ses extrémités un élément filtrant 2 plan, disposé perpendiculairement à son axe. Un conduit 3 d'arrivée, coaxial, traverse l'autre extrémité et est raccordé au canal central 4 d'une '6cloche" 5 à sortie évasée montée à faible distance du côté amont de l'élément filtrant 2. Au centre de la partie évasée se trouve un diffuseur 6 conique, dont la base est plaquée contre l'élément filtrant, et délimitant avec la cloche 5 et l'élément filtrant une chambre interne 7 ; une chambre externe 8, annulaire, étant formée par l'espace situé entre la jupe périphérique 9 de la cloche et la paroi interne de l'enceinte 1. Cette dernière est fermée, à l'aval de l'élément filtrant 2, par un dôme 10 se terminant par un embout de sortie li destiné à être raccordé à une tubulure d'évacuation. Le liquide à filtrer arrive, par le conduit 3 et le canal central 4, dans la chambre interne 7 où il est dévié par le diffuseur 6 en un flux tangent à l'élément filtrant dont l'écoulement présente une composante centrifuge imprimant aux particules en suspension une vitesse radiale suffisante pour qu'elles ne soient pas agglutinées contre le filtre 2 par le liquide qui le traverse, mais pénètrent dans la chambre externe 8, puis de là dans la zone amont de l'enceinte destinée à les recueillir, et cela malgré l'absence de courant dans la chambre externe et la zone amont, due au fait que cette dernière est fermée et ne comporte aucune prise de soutirage permanent. L'accélération nécessaire du flux est obtenue grâce à la forme de la chambre interne 7 dont l'épaisseur diminue du centre vers la périphérie. Les formes et dimensions des différents composants peuvent être quelconques, pourvu que les conditions d'écoulement ci-dessus soient respectées. L'enceinte pourra avantageusement être constituée de zones amont et aval cylindriques et concentriques, de section circulaire ; l'élément filtrant se présentant sous la forme d'un disque. Dans une forme de réalisation particulière, l'enceinte 1, la cloche 5 et le canal central de celle-ci ont respectivement des diamètres voisins de 160, 130 et 50 mm. La partie évasée de la cloche forme un angle C de 14 avec l'élément filtrant 2, et les distances A et B entre ce dernier et la partie évasée sont comprises entre 2 et 3 mm pour le bord interne, et entre 1 et 2 mm pour le bord externe. Le diffuseur 6 est formé de deux troncs de cônes superposés, le premier, se trouvant accolé à l'élément filtrant 2, ayant un diamètre à la base voisin de celui du canal central 4 et dont la génératrice forme un angle D sensiblement égal à 25 avec l'élément filtrant, et le second, situé en amont du premier, ayant un angle au sommet de 90 0 (angle E de 45 avec la surface du filtre). La partie amont de la jupe 9 de la cloche 5 forme également un tronc de cône, d'une hauteur d'environ 10 mm et dont la génératrice forme un angle voisin de 20 avec l'axe de la cloche, de manière à créer un rétrécissement de la chambre externe 8. L'élimination des substances retenues par le dispositif peut s'effectuer simplement grâce à une purge 15 située à la partie basse de la zone amont de l'enceinte 1 (figure 6). Un ou plusieurs filtres selon l'invention peuvent être intégrés au dispositif ("skimmer" 12) prélevant l'eau à régénérer d'une piscine (figures 3 à 5). Le filtre auto-nettoyant est alors alimenté par le haut, l'élément filtrant étant disposé en partie basse. Dans ce cas, les particules à retenir, en général plus lourdes que l'eau, auront tendance à retomber dans la cloche 5. Pour cette raison, cette dernière sera avantageusement dimensionnée pour occuper la plus grande partie de la zone amont de l'enceinte 1 (figure 4). Un filtre à cartouche 13 peut éventuellement être associé au filtre auto-nettoyant, les sorties 14 (eau préf préfiltrée) et 14' (filtre à cartouche) des deux systèmes étant toutes les deux raccordées à la conduite d'aspiration de la pompe. Dans ce cas, le filtre auto-nettoyant servira de préfiltre auto-nettoyant à l'installation. Le filtre à sable habituellement utilisé dans les installations de traitement d'eau de piscine peut avantageusement être remplacé par un filtre autonettoyant selon l'invention qui, dans ce cas, sera monté directement à la sortie de la pompe, constituant ainsi un ensemble compact dont l'encombrement réduit permet d'envisager la suppression du local technique nécessité par les filtres à sable. Le filtre auto-nettoyant peut également être utilisé comme préfiltre et intégré à une pompe de filtration d'eau de piscine, ce qui permet de supprimer le préfiltre habituel qui a tendance à s'obstruer très rapidement. Il peut également être intégré à un filtre à sable 16 et raccordé directement à la vanne multivoies 17 il sera de préférence disposé à l'intérieur du filtre, au-dessous du diffuseur supérieur 18 (figure 6). Dans ce cas, le filtre auto-nettoyant servira de préfiltre et permettra de réduire de façon tout à fait significative la fréquence des lavages à contre-courant nécessaires avec l'utilisation d'un filtre à sable, ainsi que l'encombrement de ce dernier. Pour certaines applications nécessitant un liquide très pur, plusieurs éléments filtrants 2 équipés chacun de leur cloche 5 et de leur diffuseur 6 pourront être montés en série dans la même enceinte, chacun d'eux étant déterminé pour assurer une filtration de plus en plus fine. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Filtre auto-nettoyant, utilisable pour de nombreuses applications, mais surtout destiné à la filtration de l'eau et plus particulièrement au traitement des eaux de piscines, constitué d'une enceinte (1) formée d'une zone amont et d'une zone aval séparées par un élément filtrant (2), caractérisé en ce que cet élément filtrant est plan et que la zone amont comporte une cloche (5) avec un canal central (4) raccordé au conduit (3) d'arrivée du liquide à traiter, et dont la sortie évasée, disposée à faible distance dudit élément filtrant, est équipée en son centre d'un diffuseur conique (6) apte à dévier le flux du liquide à traiter de manière à ce que son écoulement devienne partiellement centrifuge, la forme de la chambre interne (7), délimitée par la partie évasée de la cloche (5), le diffuseur conique (6) et l'élément filtrant (2), et dont l'épaisseur diminue du centre vers la périphérie, étant déterminée pour que le flux subisse une accélération telle que les particules en suspens ion acquièrent une vitesse radiale suffisante pour ne pas être agglutinées contre l'élément filtrant (2) par le liquide qui le traverse, mais pénétrer dans la chambre annulaire (8) formée par l'espace situé entre la jupe périphérique (9) de la cloche et la paroi interne de l'enceinte (1), puis de là dans la zone amont de ladite enceinte destinée à les recueillir. 20. Filtre selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le diffuseur conique (6) est formé de deux troncs de cônes superposés, le premier dont la base, accolée à l'élément filtrant (2), a un diamètre voisin de celui du canal central de la cloche (5), et dont la génératrice forme un angle (D) sensiblement égal à 25 degrés avec la surface dudit élément filtrant, et le second, situé en amont du premier, ayant un angle au sommet de 90 degrés. 30. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la partie évasée de la cloche (5) forme un angle (C) de 14 degrés avec l'élément filtrant (2), et que les distances (A, B) entre ce dernier et la partie évasée sont comprises entre 2 et 3 millimètres pour le bord interne, et entre 1 et 2 millimètres pour le bord externe. 40. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la partie amont de la jupe périphérique (8) de la cloche (5) forme un tronc de cône dont la génératrice forme un angle (F) voisin de 20 degrés avec l'axe de ladite cloche, de manière à créer un rétrécissement de la chambre annulaire (8). 5 . Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'enceinte (1) est cylindrique et a un diamètre d'environ 160 millimètres, la cloche (5) et le canal central (4) de celle-ci ayant respectivement des diamètres voisins de 130 et 50 millimètres. 60. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les zones amont et aval de l'enceinte (1) sont formées de cylindriques concentriques de section circulaire, l'élément filtrant (2) ayant la forme d'un disque. 70. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'enceinte (1) comporte une purge (15), située en partie basse de la zone amont, et destinée à l'élimination des substances retenues. 80. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que plusieurs éléments filtrants (2) équipés chacun de leur cloche (5) et de leur diffuseur (6) sont montés en série dans la même enceinte (1), chaque ensemble étant déterminé pour assurer une filtration de plus en plus fine. 90. Installation de traitement d'eau de piscine, caractérisée en ce que le filtre est constitué d'un filtre auto-nettoyant selon l'une quelconque des revendications précédentes, monté directement à la sortie de la pompe. 100. Dispositif de prélèvement de l'eau à régénérer d'une piscine ("skimmer") caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs filtres auto-nettoyant intégrés conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 8, chaque filtre auto-nettoyant étant alimenté par le haut, l'élément filtrant (2) étant disposé en partie basse et les particules à retenir étant recueillies dans la cloche (5) dimensionnée de manière à occuper la plus grande partie de la partie amont de l'enceinte (1). 110. Dispositif selon la revendication 10, se caractérisant par le fait que chaque filtre autonettoyant est associé à un filtre à cartouche (13), les sorties (14, 14') des deux systèmes étant toutes les deux raccordées à la conduite d'aspiration de la pompe de la piscine. 120. Pompe de filtration d'eau de piscine caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre autonettoyant intégré conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9 et utilisé en lieu et place du préfiltre habituel. 130. Filtre à sable (16) de traitement d'eau de piscine caractérisée en ce qu'il comporte un préfiltre intégré constitué d'un filtre auto-nettoyant conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.