Brevet FR2928560A1 — publié le 20090918

FILTRE A FLUX REVERSIBLE Domaine technique de l'invention. Le présent brevet est relatif aux filtres dits � à contre-lavage �, dans lesquels le nettoyage de l'élément filtrant s'obtient en inversant la circulation du liquide pendant un temps assez bref, mais suffisant pour que les impuretés soient entraînées et dirigées vers une évacuation. Cette technique concerne principalement les filtres pour piscines, mais il n'est pas interdit de l'envisager pour d'autres domaines. Etat de la technique. Les dispositifs filtrants majoritairement utilisés sur les piscines se présentent en trois catégories : - Filtres à sable, utilisant la technique du contre-lavage, avec les avantages inhérents à cette technique, à savoir que le passage au contre-lavage et le retour à la filtration se font par simple manoeuvre d'une vanne, mais aussi les inconvénients : l'extraction des impuretés entraîne une consommation d'eau importante, donc un coût. Par ailleurs, cette eau étant traitée chimiquement, son déversement à l'égout ou aux eaux pluviales pose un problème d'environnement qui pourrait remettre en cause cette technique. Enfin, la filtration par le sable n'est pas très fine, le chiffre de 50 microns étant généralement admis. - Filtres à cartouche, donnant une filtration plus fine (20 microns), mais ne se prêtant pas au contre-lavage. Le nettoyage est donc une opération assez contraignante, nécessitant un démontage et un remontage du filtre, et un rinçage de la cartouche au jet. Ce rinçage se traduit également par une consommation d'eau, mais 30 assez modérée. De plus, cette eau, n'étant pas traitée chimiquement, ne pose pas de problème de pollution. - Filtres à poche, technique assez voisine de celle des cartouches, avec les mêmes avantages et inconvénients. Comparativement à une cartouche, une poche présente une surface filtrante plus réduite, d'où un colmatage plus rapide. Par contre, la poche, pouvant être retournée, se nettoie plus facilement. Objet de l'invention. La présente invention vise à cumuler les avantages mentionnés ci-dessus, en évitant les inconvénients, à savoir : - Bonne finesse de filtration, par utilisation d'un matériau filtrant approprié. - Nettoyage par contre-lavage, excluant donc tout démontage. - Consommation d'eau modérée, limitant à un niveau acceptable le coût du contre-lavage, ainsi que son impact sur l'environnement. L'invention consiste à réaliser un filtre à contre-lavage dans lequel le sable est remplacé par un matériau filtrant en paroi mince, où les impuretés ne peuvent pas s'enfoncer profondément. On peut envisager, par exemple, un matériau voisin de celui utilisé pour les poches, mais dans une configuration donnant une surface relativement importante Description sommaire des dessins. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement 20 des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, et dans lesquels : - La figure 1 représente un filtre d'une première famille dite � à membranes parallèles pleines �. -La figure 2 représente un filtre d'une deuxième famille dite � à 25 structure cylindrique �. - La figure 3 représente un filtre d'une troisième famille dite � à structure sphérique �. - La figure 4 représente un filtre d'une quatrième famille dite � à membranes parallèles annulaires �. 30 Toutes ces figures sont des coupes par des plans axiaux. Description détaillée de l'invention. - Le filtre représenté en figure 1, de forme générale cylindrique, se compose classiquement d'une cuve 1 et d'un couvercle 2, avec un dispositif d'étanchéité (non représenté). L'ensemble filtrant se compose de deux membranes 3, 3', fixées sur un support 4 et délimitant trois volumes séparés V1, V2, V'2, les deux derniers étant normalement mis en parallèle. L'étanchéité entre les trois volumes est réalisée au moyen des joints 7, 7'. Le volume V1, ainsi que l'ensemble V2, V'2, sont reliés à une vanne multivoies 5, d'un type connu en soi. Trois autres voies de cette vanne sont respectivement reliées à la pompe, à l'utilisation, et à l'égout (ou à toute autre évacuation possible). En première analyse, les deux petites vannes 6, 6' sont supposées ouvertes. En mode filtration, la pompe est reliée au volume V2, V'2 et l'utilisation au volume V1. L'eau circule selon les flèches FI. Les membranes sont réalisées préférentiellement en matériau souple, avec un galbe qui leur permet de prendre la forme dessinée en trait plein sur la figure. Les impuretés se déposent sur les parois extérieures des membranes. En mode contre-lavage, la pompe est reliée au volume VI, les volumes V2, V'2 étant envoyés à l'évacuation. L'eau circule selon les flèches F2, et les membranes prennent la forme dessinée en trait pointillé. L'intérêt de l'invention réside dans le fait que la phase de contre-lavage peut être extrêmement brève. En effet : - L'élimination des impuretés est beaucoup plus rapide quand il suffit de les décoller d'une membrane, que lorsqu'il faut leur faire traverser une forte épaisseur de sable. -L'inversion de la concavité des membranes se traduit par un effet mécanique facilitant la désagrégation et la désincrustation des impuretés. - Enfin, les vannes 6, 6', non indispensables en première analyse, peuvent apporter une efficacité supplémentaire au contre-lavage si on les ouvre alternativement. Par exemple, si 6 est ouverte et 6' fermée, le débit se concentre sur la membrane 3, qui se trouve ainsi nettoyée plus énergiquement. Si on inverse les vannes, c'est la membrane 3' qui en bénéficie. Dans une réalisation optimale, les volumes V1, V2, V'2 ne sont pas des espaces vides, mais contiennent des structures nervurées qui permettent aux membranes 3, 3' de trouver un appui, soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur, tout en n'entravant pas la libre circulation de l'eau. La figure 1 présente une réalisation à deux membranes, mais on peut imaginer des filtres présentant des nombres de membranes différents, depuis un filtre élémentaire à membrane unique, jusqu'à des filtres de grande capacité présentant des nombres de membranes plus élevés. On arrive ainsi naturellement à une notion de gamme permettant de couvrir les besoins rencontrés dans toute leur diversité, notamment pour des piscines de toutes dimensions, ou pour d'autres utilisations (Spa par exemple). -Sur le filtre de la figure 2, on retrouve une cuve 11 et un couvercle 12. Une première famille de membranes 13 est constituée d'éléments verticaux, l'ensemble se présentant sous une forme prismatique à 3, 4... ou n faces, sensiblement inscriptible dans un cylindre. Les membranes peuvent être des pièces distinctes présentant, comme précédemment, une forme galbée leur permettant de prendre deux concavités opposées, vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Dans une réalisation plus simple, on peut également admettre d'avoir une feuille unique qu'on enroule sur elle-même pour lui donner une forme sensiblement cylindrique. La concavité résulte alors de la déformation du matériau filtrant sous l'effet de la pression. Dans les deux cas, les membranes s'appuient sur des barreaux verticaux (non représentés), dont l'ensemble constitue une structure de type � cage d'écureuil �. Une deuxième famille de membranes 13' est concentrique à la première et de configuration analogue, au diamètre près. Les deux familles de membranes s'appuient sur des embases annulaires 14, 14' auxquelles sont fixés les barreaux verticaux. On fait ainsi apparaître les volumes V1, V2, V'2 qui assurent les mêmes fonctions que précédemment. Ils ont tous la forme approximative d'anneaux cylindriques. Pour assurer l'étanchéité entre eux, des moyens adéquats doivent être mis en place entre les membranes et leurs supports, ainsi qu'entre l'embase 14 et le couvercle d'une part (joint 17), l'embase 14' et le fond de la cuve d'autre part (joints 18 et 19). Sur la figure, la cuve est également représentée sous la forme d'un anneau cylindrique. Cela n'est pas impératif, mais facilite l'obtention d'une bonne résistance mécanique du fond de la cuve et du couvercle. Comme pour le filtre de la figure 1, il est intéressant que les volumes V1, V2, V'2 soient occupés par des nervures contre lesquelles les membranes peuvent venir s'appuyer. Toujours comme pour le filtre précédent, on peut imaginer des configurations plus simples (une seule famille de membranes, le volume V2 devenant alors unique), ou plus complexes (plus de deux familles de membranes, celles-ci restant concentriques). - Sur le filtre de la figure 3, L'ensemble cuve 21 et couvercle 22 délimitent un volume approximativement sphérique. Chaque famille de membranes 23, 23' se présente sous la forme d'un polyèdre, les deux polyèdres étant sensiblement inscriptibles dans des sphères concentriques. On retrouve ainsi les volumes V1, V2, V'2. Les polyèdres représentés ici peuvent être considérés comme des octaèdres réguliers vus en coupe, dont une face est dirigée vers le bas et neutralisée pour assurer la fonction de passage des tuyaux. D'autres configurations polyédriques sont bien entendu possibles, depuis la plus simple (tétraèdre), jusqu'à de plus complexes (dodécaèdre par exemple). Comme précédemment, le nombre de familles de membranes peut être différent de deux. - Le filtre selon la figure 4 se rapproche de celui décrit par la figure 1, dans la mesure où les membranes sont de forme circulaire et disposées horizontalement. La différence se situe dans le fait que ces membranes présentent un trou central, ainsi que leurs supports, ce qui permet de faire apparaître un tube de circulation axial. En mode filtration, l'alimentation du filtre se fait par la périphérie, et l'évacuation par l'axe (flèches FI et membranes en trait plein). En mode contre-lavage, c'est l'inverse (flèches F2 et membranes en trait pointillé). Comme sur la figure 1, on retrouve la cuve 31, le couvercle 32, et les membranes 33, 33'. Les supports des membranes sont les pièces 34, 34' et 35,35'. L'ensemble filtrant se compose ainsi de deux sous-ensembles disposés symétriquement par rapport à un plan horizontal P. Cet ensemble est assemblé par tout moyen approprié, par exemple une série de tiges métalliques 39 formant boulons. Les volumes V1 d'une part, V2,V'2 d'autre part, sont séparés de façon étanche par les joints 36,37. Cette séparation est complétée par le joint plat 38, qui sert également à séparer V2 et V'2. Par rapport à la figure 1, on peut noter que la concavité des membranes est moins marquée. Ce choix n'est pas impératif ; il correspond à une option dans laquelle on recherche : - Une simplicité dans la réalisation des membranes, celles-ci étant 10 ici de simples disques découpés, dont la concavité s'obtient par simple déformation sous l'effet de la pression. - Un encombrement limité en hauteur, ouvrant la possibilité de réaliser des filtres à grande capacité, comportant un nombre plus élevé de membranes, tout en restant dans une hauteur acceptable. 15 Comme dans les formules précédentes, les membranes peuvent s'appuyer sur des nervures ou toute autre structure permettant de les soutenir sans entraver la circulation du liquide. Sur la figure, les nervures sont supposées radiales, mais pourraient être complétées par des nervures circonférentielles, formant quadrillage. 20 25 30 7 Revendications . 1- Filtre à contre-lavage dans lequel le nettoyage périodique de l'élément filtrant s'obtient en inversant le sens de passage du liquide, caractérisé en ce que l'élément filtrant 3, 3' est réalisé dans un matériau poreux de faible épaisseur, cette faible épaisseur permettant d'effectuer le contre-lavage dans un temps particulièrement bref. 2- Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau 10 filtrant se présente sous la forme d'une ou plusieurs membranes souples réalisées en tout matériau adéquat, tissé ou non tissé. 3- Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque membrane est susceptible de prendre une concavité marquée sous la 15 pression accompagnant le passage du liquide, l'inversion de cette concavité quand on passe du mode filtration au mode contre-lavage se traduisant par une action mécanique sur le matériau, qui favorise la désincrustation des impuretés, augmentant ainsi l'efficacité du contre-lavage en vue d'en raccourcir au maximum la durée. 20 4- Filtre selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la configuration de l'élément filtrant fait apparaître une première famille de volumes dénommée globalement V1 reliée à l'utilisation en mode filtration et à la pompe en mode contre-lavage, et une deuxième 25 famille de volumes dénommée globalement V2 reliée à la pompe en mode filtration et à une évacuation en mode contre-lavage. 5- Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que les volumes des familles V1 et V2 sont occupés par des nervures ou toute autre 30 structure à claire-voie, sur lesquelles le matériau filtrant peut venir prendre appui afin de mieux supporter la pression imposée par la pompe, sans que cela nuise au bon écoulement du liquide. 6- Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que la famille de volumes V2, se divise en deux sous-familles pouvant, grâce à un jeu de vannes 6, 6', être impliquées à tour de rôle lors de la phase de contre-lavage, ce dernier étant rendu plus efficace par le fait que le débit de la pompe est alternativement appliqué à une partie, puis à l'autre, de l'ensemble filtrant. 7- Filtre selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément filtrant est configuré selon une structure à tranches 10 sensiblement parallèles, et se présente sous la forme de disques pleins. 8- Filtre selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément filtrant est configuré selon une ou plusieurs structures prismatiques, sensiblement inscriptibles dans des cylindres. 9- Filtre selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément filtrant est configuré selon une ou plusieurs structures polyédriques, sensiblement inscriptibles dans des sphères. 20 10- Filtre selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément filtrant est configuré selon une structure à tranches sensiblement parallèles, et se présente sous la forme de disques présentant une ouverture centrale, faisant ainsi apparaître une possibilité de circulation axiale du liquide. 25 15 30