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WO1997034681A1 - Filtre auto-nettoyant pour liquide - Google Patents

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WO1997034681A1
WO1997034681A1 PCT/FR1997/000466 FR9700466W WO9734681A1 WO 1997034681 A1 WO1997034681 A1 WO 1997034681A1 FR 9700466 W FR9700466 W FR 9700466W WO 9734681 A1 WO9734681 A1 WO 9734681A1
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bell
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self
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Sebastien Jouet
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Sebastien Jouet
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
    • B01D29/90—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding
    • B01D29/902—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding containing fixed liquid displacement elements or cores
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Definitions

  • the present invention relates to a self-cleaning filter for liquid.
  • Most swimming pool water treatment installations include a very large sand filter which must be periodically regenerated by backwashing by actuating a multi-way valve. Despite this periodic operation, the filter degrades after a prolonged period of use and requires the replacement of the sand, which is generally carried out by a specialist during a relatively expensive intervention.
  • Some swimming pools are fitted with a cartridge filter with a smaller footprint, but requiring very restrictive manual washing of the filter element.
  • the device according to the present invention eliminates all these drawbacks. Indeed, it makes it possible to produce filters, in particular for swimming pools, of an extremely small size, of an excellent yield, the manufacturing cost of the filter element is very low and eliminating any manual cleaning intervention. Its use makes it possible to create a very compact water treatment station that does not require a technical room.
  • It consists of an enclosure divided, by a flat filtering element, into a downstream zone connected to the outlet pipe, and an upstream zone comprising a conical diffuser and a bell with flared outlet, connected to the liquid inlet pipe to treat, and disposed at a short distance from the filter element, the assembly being determined to impose on the liquid, at the outlet of the bell, a centrifugal flow projecting the particles in suspension in an annular chamber situated between the bell and the internal wall from the enclosure, then from there to the upstream area intended to collect them, the cleaning of the latter being carried out by means of a purge located at the lower part of the enclosure.
  • FIG. 1 shows in axial longitudinal section a self-cleaning filter of cylindrical shape
  • FIG. 2 is an enlargement of the zone comprising the bell and the diffuser
  • FIGS. 3 to 5 represent in section a swimming pool "skimmer" with integrated self-cleaning filter
  • FIG. 5 showing a filter according to the invention associated with a cartridge filter
  • FIG. 6 is an axial section of a swimming pool sand filter comprising an internal prefilter constituted by a self-cleaning filter according to the present invention.
  • the device consists of an enclosure 1 comprising near one of its ends a filter element 2 plane, arranged perpendicular to its axis.
  • An inlet pipe 3 coaxial, crosses the other end and is connected to the central channel 4 of a "bell" 5 with flared outlet mounted a short distance from the upstream side of the filter element 2.
  • a conical diffuser 6 In the center of the part flared is a conical diffuser 6, the base of which is pressed against the filter element, and delimiting with the bell 5 and the filter element an internal chamber 7; an outer chamber 8, annular, being formed by the space located between the peripheral skirt 9 of the bell and the inner wall of the enclosure 1.
  • the latter is closed, downstream of the filter element 2, by a dome 10 terminating in an outlet nozzle 11 intended to be connected to a discharge pipe.
  • the liquid to be filtered arrives, via the conduit 3 and the central channel 4, in the internal chamber 7 where it is deflected by the diffuser 6 in a flow tangent to the filter element, the flow of which has a centrifugal component imparting to the particles in suspension a sufficient radial speed so that they are not agglutinated against the filter 2 by the liquid which passes through it, but penetrate into the external chamber 8, then from there into the upstream zone of the enclosure intended to collect them, and this despite the absence of current in the external chamber and the upstream zone, due to the fact that the latter is closed and has no permanent racking.
  • the necessary acceleration of the flow is obtained thanks to the shape of the internal chamber 7, the thickness of which decreases from the center towards the periphery.
  • the shapes and dimensions of the various components can be any, provided that the above flow conditions are observed.
  • the enclosure may advantageously consist of upstream and downstream cylindrical and concentric zones, of circular section; the filter element being in the form of a disc.
  • the enclosure 1, the bell 5 and the central channel thereof have diameters close to 160, 130 and 50 mm respectively.
  • the flared part of the bell forms an angle C of 14 ° with the filter element 2, and the distances A and B between the latter and the flared part are between 2 and 3 mm for the internal edge, and between 1 and 2 mm for the outer edge.
  • the diffuser 6 is formed by two superimposed trunks of cones, the first, being attached to the filter element 2, having a diameter at the base close to that of the central channel 4 and whose generator forms an angle D substantially equal to 25 ° with the filter element, and the second, located upstream of the first, having an apex angle of 90 ° (angle E of 45 ° with the surface of the filter).
  • the upstream part of the skirt 9 of the bell 5 also forms a truncated cone, with a height of about 10 mm and whose generatrix forms an angle close to 20 ° with the axis of the bell, so as to create a narrowing of the outer chamber 8.
  • the removal of substances retained by the device can be carried out simply by purging 15 located at the bottom of the upstream area of the enclosure 1 ( Figure 6).
  • One or more filters according to the invention can be integrated into the device (“skimmer” 12) taking the water to be regenerated from a swimming pool ( Figures 3 to 5).
  • the self-cleaning filter is then fed from the top, the filter element being arranged at the bottom.
  • the particles to be retained generally heavier than water, will tend to fall back into the bell 5.
  • the latter will advantageously be sized to occupy most of the upstream zone of the enclosure. 1 ( Figure 4).
  • a cartridge filter 13 can optionally be associated with the self-cleaning filter, the outlets 14 (prefiltered water) and 14 ′ (cartridge filter) of the two systems being both connected to the suction pipe of the pump.
  • the self-cleaning filter will serve as a self-cleaning prefilter during installation.
  • the sand filter usually used in swimming pool water treatment installations can advantageously be replaced by a self-cleaning filter according to the invention which, in this case, will be mounted directly at the outlet of the pump, thus constituting an assembly compact whose reduced size makes it possible to envisage the elimination of the technical room required by the sand filters.
  • the self-cleaning filter can also be used as a pre-filter and integrated into a swimming pool water filtration pump, which removes the usual pre-filter which tends to clog very quickly. It can also be integrated into a sand filter 16 and connected directly to the multi-way valve 17; it will preferably be placed inside the filter, below the upper diffuser 18 (FIG. 6). In this case, the self-cleaning filter will serve as a prefilter and will make it possible to significantly reduce the frequency of backwashing required with the use of a sand filter, as well as the size of the latter.
  • filter elements 2 each equipped with their bell 5 and their diffuser 6 may be mounted in series in the same enclosure, each of them being determined to ensure increasingly fine filtration.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet un filtre auto-nettoyant pour liquide. Il est constitué d'une enceinte (1) divisée, par un élément filtrant (2) plan, en une zone aval raccordée à la tubulure (11) de sortie, et une zone amont comportant un diffuseur conique (6) et une cloche (5) à sortie évasée, raccordée au conduit (3) 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. 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.

Description

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 celui- ci 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.
Il 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 "cloche" 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 11 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 e 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 ° (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 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 auto¬ nettoyant 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.

Claims

REVENDICATIONS
1°. 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 suspension 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.
2°. 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.
3°. 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.
4°. 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.
6°. 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. 7°. 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.
8°. 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.
9°. 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.
10°. 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).
11°. Dispositif selon la revendication 10, se caractérisant par le fait que chaque filtre auto¬ nettoyant 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.
12°. Pompe de filtration d'eau de piscine caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre auto¬ nettoyant intégré conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9 et utilisé en lieu et place du préfiltre habituel.
13°. 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.
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