Brevet FR2877856A1 — publié le 20060519

L'invention concerne un ensemble de filtration d'eau pour piscine, ainsi qu'un ensemble comprenant une cartouche et un panier, destiné à un tel ensemble de filtration. On utilise depuis longtemps des filtres à cartouche plissée dans de nombreux domaines techniques. Dans les applications à basse pression et débit élevé, telles que la filtration de l'eau des piscines, l'eau circule toujours de l'extérieur de la cartouche vers l'intérieur. La circulation est assurée soit par une légère surpression créée à l'extérieur, soit par une aspiration créée à l'intérieur. La figure 1 représente un exemple connu d'ensemble de filtration d'eau de piscine, représenté dans le document WO 03/062561. Dans cet ensemble, l'eau introduite par un skimmer 24, placé au niveau de l'eau dans la piscine, parvient à un panier disposé au-dessus d'urne cartouche cylindrique 53. L'eau qui a traversé le panier se trouve à l'intérieur d'une enveloppe 54 mais à l'extérieur de la cartouche 53. Une aspiration effectuée, dans le cas représenté, par un ensemble multiplicateur de débit 32, est transmise par un conduit 55 à l'intérieur de la cartouche. Cette disposition présente un certain nombre d'inconvénients. L'inconvénient principal est que les débris sont retenus à l'extérieur de la cartouche. En conséquence, lorsque celle-ci est retirée, pour être changée ou nettoyée, les débris peuvent tomber et repartir par la canalisation de circulation, en aval du filtre. Ensuite, comme la pression extérieure est. plus grande que la pression intérieure, les plis ont tendance à être chassés vers la circonférence interne de la cartouche et à se comprimer les uns contre les autres, notamment à l'extérieur où les plis se serrent les uns aux autres et réduisent la surface efficace. On constate en pratique, par simple observation de la densité des matières retenues après un certain temps d'utilisation, que seule la partie des plis proche de l'intérieur assure une filtration efficace. Ensuite, lorsque les particules et débris s'accumulent au fond des plis, ils bouchent: les pores des deux côtés du 2877856 2 pli et réduisent encore la surface utile. Le débit de filtration diminue rapidement. Enfin, le nettoyage de ces filtres à cartouche est délicat. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Plus précisément, on a découvert selon l'invention que la simple circulation de l'eau dans la cartouche de l'intérieur vers l'extérieur permettait une augmentation spectaculaire du rendement de filtration. On s'est alors rendu compte qu'on pouvait obtenir des rendements encore plus élevés en adaptant la cartouche à ce sens de circulation, de l'intérieur vers l'extérieur, notamment par formation de plis courts et par utilisation d'un matériau relativement rigide. Ainsi, non seulement on obtient un rendement de filtration très élevé, permettant soit une augmentation considérable du débit filtré par une installation de même dimension, soit une réduction de dimension de l'installation de filtration pour un même débat filtré, mais encore, grâce à cette disposition, l'intérieur de la cartouche peut loger le panier habituellement utilisé pour l'arrêt des débris de dimension relativement importante, tels que:Les feuilles mortes. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble de filtration d'eau pour piscine, du type qui comprend une enveloppe, une cartouche cylindrique placée dans l'enveloppe, formée d'un matériau plat plissé et ayant un support perforé placé du côté de sortie d'eau du cylindre de la cartouche afin que ce support empêche la déformation de la cartouche, et un dispositif de circulation d'eau dans l'enveloppe afin que l'eau traverse la cartouche; selon l'invention, le support perforé est disposé à l'extérieur de la cartouche cylindrique, et le dispositif de circulation assure la circulation de l'eau dans la cartouche de l'inté- rieur vers l'extérieur de celle-ci. De préférence, la dimension radiale des plis de la cartouche est inférieure à 20 %, et avantageusement 10 %, du diamètre extérieur de la cartouche. 2877856 3 Dans un mode de réalisation avantageux, le matériau de filtration de la cartouche est un non-tissé. De préférence, il a une porosité comprise entre 70 et 90 %, notamment de 80 % environ. Il est avantageusement gaufré par compression de zones ponctuelles. Dans un mode de réalisation avantageux, le support perforé est une grille. Par exemple, il est constitué par des cercles de retenue. Dans un mode de réalisation avantageux, l'ensemble contient en outre un panier de retenue de gros débris placé à l'intérieur de la cartouche. De préférence, le panier de retenue ferme entièrement une extrémité de la cartouche afin que l'eau à filtrer passe obligatoirement dams le panier avant de traverser la cartouche. Il est alors avantageux que l'ouverture du panier comporte au moins un clapet qui, en l'absence de circulation et dans l'eau, a une position normalement fermée. En outre, il est avantageux que le panier comporte un dispositif d'accrochage sur la cartouche afin que le panier et la cartouche puissent être retirés ensemble. De préférence, la partie inférieure de la cartouche est fermée, sauf à un orifice muni d'un clapet normalement fermé mais qui permet le retour vers l'intérieur de la cartouche en cas de surpression de l'extérieur par rapport à l'inté- rieur. L'invention concerne aussi un ensemble constitué d'une cartouche et d'un panier, tel que le panier est pratiquement entièrement logé à l'intérieur de la cartouche et est relié à l'extérieur par un clapet normalement fermé dans l'eau, l'extrémité de la cartouche opposée à celle à laquelle se trouve le panier étant fermée. De préférence, l'extrémité fermée comporte un clapet normalement fermé mais qui peut être ouvert en cas de surpression de l'extérieur de la car-touche par rapport à l'intérieur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: 2877856 4 la figure 1, reprise d'un document existant et déjà décrite, est une vue schématique en perspective d'un ensemble de filtration connu; la figure 2 est une vue en. perspective avec des parties arrachées d'un ensemble de filtration selon l'invention; la figure 3 est une coupe avec des parties arrachées de l'ensemble de filtration de la figure 2, sans sa car-touche; la figure 4 est une vue en perspective d'un élément 10 d'extrémité de la cartouche utilisée dans les ensembles des figures 2 et 3; la figure 5 est une vue éclatée d'une cartouche avec un panier de retenue; et la figure 6 représente la cartouche et:Le panier de retenue de la figure 5 en position de coopération. Les figures 2 et 3 représentent les principaux éléments d'un ensemble perfectionné de filtration, comprenant les éléments fondamentaux d'un ensemble de filtration selon l'invention, ainsi que des éléments complémentaires. L'ensemble comporte une enveloppe 10 représentée sous forme d'un corps à nervures de renforcement formé par soufflage, destiné à permettre la circulation de l'eau d'une piscine entre une entrée comprenant un skimmer 14, placé au niveau de la surface de l'eau de la piscine, et une sortie par laquelle passe un tube 12 d'aspiration. La sortie de l'enveloppe 10 est reliée à un tube évasé 16 d'un multiplicateur de débit, qui ne fait pas partie de l'invention. La pompe d'aspiration (non représentée) et le multiplicateur de débit constituent un dispositif de circulation pour l'ensemble de filtration. L'enveloppe 10 contient une cartouche 18 formée d'une feuille d'un matériau plissé et de forme cylindrique, disposée dans un support perforé 20, représenté sous forme d'une grille comprenant des cercles fixés à des barres longitudinales, de préférence d'acier inoxydable ou galva- nisé ou de matière plastique. Ce support est destiné à être au contact de l'extérieur des plis de la cartouche lorsque 2877856 5 celle-ci est en fonctionnement, en empêchant son expansion radiale. La cartouche 18 et le support 20 sont tenus par un élément d'extrémité inférieure de la cartouche, mieux repré- senté sur la figure 4. L'autre extrémité de:La cartouche comporte un flasque 25 qui délimite une ouverture centrale 26. La partie extérieure du flasque 25 forme un rebord 28 destiné à venir coopérer de façon étanche avec un épaulement de l'enveloppe, comme l'indique clairement la figure 3. Un panier de retenue 30, qui n'est destiné qu'à retenir les débris de grande dimension, tels que les feuilles mortes, possède un fond inférieur fermé et, à sa partie supérieure, un flasque 32 destiné à venir coopérer de façon étanche avec l'ouverture de l'orifice 26 du flasque 25 d'extrémité de la cartouche. Ainsi, la cartouche peut être bloquée sur l'enveloppe, par exemple par des pattes 44 (figure 5). L'ouverture du panier de retenue 30 comporte deux clapets 34 qui, lorsqu'ils sont dans l'eau, ont tendance à venir fermer l'ouverture délimitée par le flasque 32. Par contre, lorsqu'il existe une circulation d'eau de haut en bas, les clapets 32 s'ouvrent. On a aussi représenté une poignée 36. Le flasque 32 du panier de retenue peut être bloqué sur le flasque 25 de la cartouche. De cette manière, lorsque le panier de retenue est bloqué sur la cartouche, il est solidaire de celle-ci et l'ensemble du panier et de la cartouche peut être manipulé comme un tout, grâce à la poignée 36. On note sur la figure 4 que le fond fermé 22 de la cartouche d'une part délimite un logement 38 pour l'extrémité de la cartouche plissée, et d'autre part un embout 40 qui se termine par un clapet 42. Ce clapet a une position normale fermée. Cependant, lorsque la pression au-dessous de l'extrémité 22 (sur la figure 4) est supérieure à la pres- Sion au-dessus, le clapet peut s'ouvrir, par exemple pour évacuer l'air qui aurait été piégé dans l'embout 40, ou pour le passage d'eau lors de la mise en place d'une cartouche. 2877856 6 Les figures 2 et 3 permettent de comprendre comment fonctionne l'ensemble de filtration qu'on vient de décrire. Dans le cas particulier considéré, la circulation de l'eau de la piscine entre le skimmer 14 et la sortie 46 est assurée par un dispositif de circulation qui comprend, dans le cas particulier considéré, un multiplicateur de débit qui comporte une pompe qui aspire l'eau par l'intermédiaire du tube 12 et transmet celle-ci à un multiplicateur de débit qui provoque une forte aspiration par le tube ascendant 16. De cette manière, le débit total à la partie inférieure de l'enveloppe est élevé et se compte en dizaines de mètres cubes par heure, avec une perte de charge au plus de quelques dizaines de millibars, lorsque la cartouche est neuve. L'eau provenant du skimmer 14 ouvre les clapets 34 et pénètre dans le panier 30. Elle sort du panier 30 par sa paroi latérale et se trouve alors à l'intérieur de la car-touche 18 (celle-ci n'est pas représentée sur la figure 3 afin que la structure du support perforé 20 et des éléments d'extrémité 22 et 25 apparaisse clairement). L'eau aspirée dans l'enveloppe 10 traverse donc la cartouche de l'intérieur vers l'extérieur, puis elle parvient au multiplicateur de débit 16 ou au tube 12 d'aspiration de la pompe. En conséquence, il existe une surpression à l'intérieur de la cartouche par rapport à l'extérieur: la cartouche est poussée vers le support extérieur 20 et les plis ont donc tendance à s'écarter. On constate que la simple inversion de sens de circulation d'une cartouche existante assure déjà pratiquement un doublement du rendement de filtration. Dans les ensembles de filtration pour piscine qui sont destinés à filtrer de quelques mètres cubes à quelques dizaines de mètres cubes par heure, les cartouches classiques utilisées ont un diamètre extérieur de 20 à 40 cm et une longueur de pli, en direction radiale, en général comprise entre 5 et 10 cm. Dans ces cartouches classiques, lorsque la perte de charge créée par bouchage de la cartouche a suffisamment augmenté pour qu'on considère que celle-ci doit être nettoyée ou remplacée, on constate, par observation des plis de 2877856 7 la cartouche, que celle-ci n'est véritablement bouchée que sur une courte partie proche de l'arête intérieure. Il est avantageux, selon l'invention, non seulement d'inverser le sens de circulation de l'eau, mais en outre de raccourcir considérablement la longueur des plis. On a ainsi réalisé des cartouches avec des plis ayant une longueur radiale de 2 à 5 cm. On a alors constaté de manière surprenante que, dans le cas d'une cartouche ayant un diamètre extérieur de 38 cm et des plis ayant une longueur radiale de 3,5 cm, lorsque la cartouche doit être nettoyée ou remplacée, la totalité pratiquement de la longueur des plis était bouchée par des débris d'une manière apparemment égale. On a en particulier constaté qu'il était avantageux, à cet effet, que le matériau de filtration soit relativement rigide. On s'est rendu compte en particulier qu'un non-tissé gaufré, notamment par formation de nombreuses zones ponctuelles de compression de dimension de l'ordre d'une fraction de millimètre disposées à des distances de quelques millimètres les unes des autres, donnait un matériau rigide permettant l'obtention de cartouches ayant un excellent rendement de filtration. Dans un exemple avantageux de cartouche selon l'invention, on utilise un non-tissé de polyester type 021/150 de Johns Manville, ayant une porosité de 80 % environ, gaufré avec des lignes parallèles de points de compression de l'ordre de 0,5 mm, placées à des intervalles de 2,5 mm. Cette feuille est suffisamment rigide pour que, lorsqu'une cartouche est constituée avec ce matériau avec des plis dont la dimension radiale est inférieure à 5 cm, la totalité pratiquement du milieu de filtration constitué par la feuille de non-tissé soit uniformément utilisée dans la car-touche. On constate que l'utilisation de ce matériau donne un doublement pratiquement du rendement de filtration par rapport au matériau normalement utilisé dans les cartouches du commerce. On peut utiliser d'autres matériaux, mais il avantageux, de façon générale, que la porosité soit comprise entre 70 et 90 %. 2877856 8 En résumé, on peut considérer que l'invention a les caractéristiques et avantages suivants. D'abord, la circulation de l'eau de l'intérieur vers l'extérieur a un effet bénéfique dans la mesure où la pres- Sion, au lieu d'avoir tendance à comprimer la cartouche sur elle-même vers l'intérieur, a. tendance à l'écarter vers l'extérieur et donc à mettre mieux à disposition la grande surface de filtration disponible. La longueur relativement réduite des plis et l'utili- sation d'un matériau relativement rigide pour la formation des plis permet d'éviter pratiquement le contact des plis, pour les valeurs des pertes de charge présentées par les ensembles de filtration d'eau des piscines, si bien que la totalité pratiquement de la surface de filtration est uti- lisée efficacement. Lorsqu'on utilise en combinaison les trois caractéristiques précitées, c'est-à-dire la circulation de l'intérieur vers l'extérieur, les plis relativement courts et un matériau relativement rigide, on se rend compte que, pour une même surface de filtration du matériau, le débit obtenu peut être multiplié d'un facteur supérieur à 3. Ce résultat est obtenu sans augmentation importante de dimension de la cartouche en direction radiale. Cependant, un avantage supplémentaire de l'invention est qu'il est avantageux d'utiliser une cartouche de dia-mètre accru et de moindre hauteur, et de loger le panier de retenue à l'intérieur de la cartouche. L'augmentation de diamètre permet l'utilisation d'un plus grand nombre de plis et donc d'une plus grande surface de filtration, et la réduction de hauteur permet une réduction de la dimension de l'ensemble de filtration, et donc de son prix. Cette réduction de hauteur est due non seulement au fait que les cartouches ont un grand diamètre et une faible hauteur, mais aussi au fait que l'espace auparavant occupé par le panier est supprimé puisque le panier est maintenant logé à l'intérieur de la cartouche. 2877856 9 En outre, le fait que la cartouche a un diamètre accru et surtout des plis de plus faible dimension facilite beau-coup le nettoyage de la cartouche. Les clapets de retenue de la partie supérieure du panier empêchent que les débris flottants, entraînés par le courant de circulation, ne puissent ressortir lorsque la circulation est interrompue pour l'extraction de la car-touche et du panier. D'autre part, le clapet de l'extrémité inférieure fer- mée permet l'évacuation automatique de l'air qui pourrait être piégé et pourrait donc gêner l'amorçage d'une pompe aspirant par le tube 12, et le passage automatique de l'eau qui remonte lorsqu'une nouvelle cartouche est introduite. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ensembles qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 2877856 10 REVENDICATIONS 1. Ensemble de filtration d'eau pour piscine, du type qui comprend une enveloppe (10), une cartouche cylindrique (18) placée dans l'enveloppe, formée d'un matériau plat plissé et ayant un support perforé (20) placé du côté de sortie d'eau du cylindre de la cartouche (18) afin que ce support (20) empêche la déformation de la cartouche, et un dispositif de circulation d'eau dans l'enveloppe (10) afin que l'eau traverse la cartouche, caractérisé en. ce que - le support perforé (20) est disposé à l'extérieur de la cartouche cylindrique (18), et - le dispositif de circulation assure la circulation de l'eau dans la cartouche (18) de l'intérieur vers l'extérieur de celle-ci. 2. Ensemble de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension radiale des plis de la cartouche (18) est inférieure à 20 % du diamètre extérieur de la cartouche. 3. Ensemble de filtration selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau de filtration de la cartouche (18) est un non-tissé qui a une porosité comprise entre 70 et 90 %. 4. Ensemble de filtration selon la revendication 3, caractérisé en ce que le non-tissé est gaufré par compres-25 Sion de zones ponctuelles. 5. Ensemble de filtration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support perforé (20) est une grille. 6. Ensemble de filtration selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient en outre un panier (30) de retenue de gros débris placé à l'intérieur de la cartouche (18). 7. Ensemble de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panier (30) de retenue ferme entièrement une extrémité de la cartouche (18) afin que l'eau à filtrer passe obligatoirement dans le panier (30) avant de traverser la cartouche (18), et l'ouverture du panier (30) comporte au moins un clapet (34) qui, en 2877856 11 l'absence de circulation et dans l'eau, a une position normalement fermée. 8. Ensemble de filtration selon la revendication 7, caractérisé en ce que le panier (30) comporte un dispositif d'accrochage sur la cartouche (18) afin que le panier et la cartouche puissent être retirés ensemble. 9. Ensemble de filtration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie inférieure de la cartouche {18) est fermée, sauf à un ori- fice muni d'un clapet (42) normalement fermé mais qui permet le retour vers l'intérieur de la cartouche (18) en cas de surpression de l'extérieur par rapport à l'intérieur. 10. Ensemble constitué d'une cartouche (18) et d'un panier (30) destiné à un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panier (30) est pratiquement entièrement logé à l'intérieur de la cartouche (18) et est relié à l'extérieur par un clapet (34) normalement fermé dans l'eau, l'extrémité de la cartouche opposée à celle à laquelle se trouve le panier (30) étant fermée.