EP1381743B1

EP1381743B1 - Procede de filtration pour piscines avec multiplicateur de debit d'eau

Info

Publication number: EP1381743B1
Application number: EP02726267A
Authority: EP
Inventors: Joel Queirel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: US20030141232A1; US6830680B2; WO2002086259A1; DE60218026D1; FR2823988A1; PT1381743E; ES2281514T3; DE60218026T2; EP1381743A1; FR2823988B1

Description

La présente invention a pour objet un procédé de filtration pour piscines permettant d'améliorer considérablement l'efficacité de la filtration en augmentant le débit d'eau filtrée sans augmenter cependant la puissance des pompes requiers pour la mise en circulation de l'eau.
Inversement, il est possible au moyen de pompes de puissance réduite, de maintenir la même qualité de filtration que celle qui était obtenue avec des pompes de puissance supérieure.
Le document US-4 826 591 décrit un procédé de filtration pour piscines qui utilise le débit d'eau de refoulement d'une pompe de circulation pour l'envoyer dans un multiplicateur de débit constitué essentiellement d'une tuyère convergente suivie d'une tuyère divergente avec, à un emplacement intermédiaire, une admission du débit d'eau de refoulement de la pompe. Les tuyères divergente et convergente sont séparées l'une de l'autre. L'entrée côté tuyère convergente communique avec un admission d'eau à filtrer provenant du bassin de la piscine, l'eau passant dans une filtre disposé en amont de cette entrée et dont la sortie côté tuyère divergente débouche dans le bassin.
Selon le brevet US n° 4.501.659 une approche a été tentée d'utiliser le débit de refoulement de la pompe, c'est-à-dire l'eau qui est renvoyée après filtration dans le bassin, pour accroître le débit d'aspiration de l'eau admise dans un panier rajouté faisant office d'écumeur de surface plus généralement connu dans la technique sous le nom de "skimmer". Cette approche qui est illustrée notamment à la figure 7 de ce brevet, laquelle est reprise schématiquement pour explication à la figure 8 de la présente demande, utilise l'effet connu dit de "Venturi" en envoyant le débit de refoulement de la pompe par une canalisation repérée 117 débouchant par une buse 119 dans un orifice 124 à la base du réceptacle 113 dans lequel l'eau du bassin pénètre par une ouverture 114. Le refoulement de l'eau de la pompe de circulation, s'il se fait par exemple sous un débit de 10 m3 va engendrer par entraînement de la veine d'eau un débit de par exemple 25 m3 en sortie de l'orifice 124. Ce sont donc 15 m3 d'eau qui vont être aspirés par l'ouverture 114, au lieu de 10 m3 seulement si toute l'eau de refoulement de la pompe devait être réapprovisionnée par l'ouverture 114. Outre que l'augmentation de débit n'est pas réellement significative, ce dispositif est d'un emploi incommode ne permettant pas notamment l'emplacement aux meilleurs endroits du refoulement et de l'aspiration qui vont être forcément superposés. En outre il n'est pas question dans ce document d'une filtration à proprement parler de l'eau, mais seulement de recueillir dans le panier référencé en 134 les particules les plus grosses telles que des feuilles qui peuvent surnager à la surface de l'eau. Pour mieux comprendre le principe de fonctionnement de ce brevet, on peut se reporter à la figure 9 dans laquelle on a schématisé le circuit général d'implantation dans la piscine en supposant par exemple que l'aspiration d'eau se fait par l'intermédiaire d'une pompe 10, au niveau d'une bonde de fond 11, en passant par un filtre 12, avec le refoulement en 13 (correspondant à l'orifice 124 de la figure 8) et l'aspiration en 14, juste au-dessus (correspondant à l'ouverture d'admission 114) pour un recyclage dans cette partie du bassin d'un courant d'eau traversant le panier 134.
Contrairement à l'approche du document ci-dessus discuté, on utilise selon l'invention une partie au moins du débit d'eau de refoulement de la pompe de circulation pour l'envoyer dans au moins un multiplicateur de débit, constitué essentiellement d'une tuyère convergente suivie d'une tuyère divergente avec à l'emplacement intermédiaire une admission dudit débit d'eau de refoulement de la pompe, l'entrée côté tuyère convergente du multiplicateur de débit communiquant avec au moins une admission d'eau à filtrer provenant du bassin de la piscine et passant dans un filtre convenablement disposé en amont de cette entrée, et dont la sortie côté tuyère divergente débouche dans le bassin formant refoulement.
Outre que, comme il apparaîtra plus clairement de la description qui va suivre, le multiplicateur de débit conforme à l'invention est nettement plus efficace que le dispositif à entraînement par buse du document US n° 4.501.659, le procédé de l'invention permet de filtrer le débit d'eau multiplié total et en outre permet de réinjecter l'eau de refoulement avec son débit multiplié en n'importe quel endroit approprié du bassin.
L'invention concerne donc un multiplicateur de débit selon la revendication 1 et les sous-revendications 2 à 4. Elle concerne aussi un procédé selon les revendications 5 à 8 et une piscine selon la revendication 9.
L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 illustre de façon schématique un circuit classique de filtration et circulation de l'eau d'une piscine ;
la figure 2 illustre en vue de dessus le bassin de la piscine équipé du circuit de filtration et circulation schématisé à la figure 1 ;
la figure 3 illustre comme la figure 1 un circuit de filtration et circulation de l'eau d'une piscine modifié selon le principe de l'invention ;
la figure 4 illustre en vue de dessus le bassin de la piscine équipé du circuit de filtration et de circulation schématisé à la figure 2 ;
la figure 5 montre en coupe transversale un système de filtration conforme à l'invention utilisant une admission d'eau à filtrer disposée à l'embouchure d'un skimmer;
la figure 6 illustre en vue de dessus un bassin de piscine équipé comme la figure 4, mais avec une disposition quelque peu différente des débits d'aspiration et de refoulement du système ;
la figure 7 illustre en coupe longitudinale un multiplicateur de débit d'eau conçu conformément à l'invention ;
la figure 8 montre en coupe transversale, de façon similaire à la figure 5, un équipement connu de l'art antérieur ;
la figure 9 illustre en vue de dessus le bassin de la piscine équipé d'un circuit de filtration et de circulation utilisant le dispositif de la figure 8, et
la figure 10 montre à plus grande échelle le détail entouré X à la figure 7.

On se reportera tout d'abord aux figures 1 et 2 des dessins qui illustrent un schéma classique de filtration et circulation adapté à une piscine classique de type familiale pouvant par exemple avoir des dimensions de 5m en largeur et 10m en longueur avec à une extrémité un escalier pour accéder au bassin dans une zone de faible profondeur et à l'opposé un bassin plus profond avec une fosse de plongée dans laquelle se situe au centre et au point bas une bonde de fond.
On a ainsi indiqué dans ces schémas, en 10 un corps de pompe entraîné par un moteur électrique 11, en 12 un filtre, à sable ou à cartouche, en 13, 15, 16, 17 et 17', diverses vannes permettant d'ouvrir ou d'obturer les canalisations sur lesquelles ces vannes sont montées. On trouve ainsi en 18 une canalisation qui débouche en 19 sur une prise de balai, en 20 une canalisation qui débouche sur la bonde de fond 21, en 22 une canalisation qui débouche sur un skimmer 23 ou en 22, 22' sur deux skimmers 23, 24. Toutes ces canalisations sont reliées au travers des vannes 15, 16,17 et 17' à une canalisation 25 qui communique avec le côté aspiration de la pompe 10. Côté refoulement, la pompe 10 envoie l'eau à filtrer par une canalisation 26 dans le filtre 12, l'eau filtrée étant refoulée au travers de la vanne 13 ouverte à une buse de refoulement 27 ou plus généralement deux buses de refoulement 27, 28 par des canalisations 29, 29'.
Si l'on suppose par exemple que le débit de la pompe 10 est de 10 m3/h sous une pression d'environ 1 bar, c'est à dire qu'il s'agit d'une pompe standard classique, (dans la suite on dira simplement 10 m3), les débits à l'aspiration et au refoulement sont tels qu'indiqué sur les schémas, et par exemple dans le cas de deux refoulements aux buses 27, 28 et de trois aspirations respectivement à la bonde de fond 21, et aux skimmers 23, 24, nous aurons un débit de refoulement de 5 m3 à chaque buse 27, 28, un débit d'aspiration par exemple de 5 m3 à la bonde de fond 21, et deux débits d'aspiration respectivement de 2,5 m3 aux deux skimmers 23 et 24.
Si l'on veut passer le balai branché à la prise 19, on ferme les vannes d'aspiration 16, 17 et 17' et l'on ouvre la vanne 15 du balai. On dispose ainsi d'un débit d'aspiration de 10 m3 (le débit de la pompe 10) pour passer le balai dans les conditions les plus efficaces.
On se reportera maintenant aux schémas des figures 3 et 4 dans lesquelles les mêmes références numériques qu'aux figures 1 et 2 ont été utilisées pour désigner les éléments similaires se retrouvant dans les deux installations. On retrouve ainsi la pompe 10 avec son bloc moteur 11, le filtre 12, la canalisation 20 de liaison à la bonde de fond 21, la canalisation 18 de liaison à la prise de balai 19, et les vannes 15 et 16 prévues sur les canalisations 18 et 20.
Contrairement au schéma des installations classiques, l'eau de refoulement sortant du filtre 12 par la canalisation 29 n'est pas envoyée à une buse de refoulement dans le bassin de la piscine. Ce débit d'eau filtrée (de 10 m3 dans l'exemple choisi de la pompe 10) est envoyé dans un multiplicateur de débit conçu de façon spécifique pour les buts de l'invention. La construction de ce multiplicateur de débit sera explicitée en détail ci-après en relation avec la figure 7.
Brièvement décrit, ce multiplicateur de débit référencé 30 dans son ensemble, est constitué par l'assemblage bout à bout de deux tuyères respectivement convergente à l'entrée et divergente à la sortie (en faisant référence au sens de la circulation de l'eau dans les tuyères) et d'un anneau disposé au niveau de l'étranglement de communication des deux tuyères, entourant la section rétrécie, dans lequel anneau est amenée l'eau de refoulement de la pompe qui débouche par une fente annulaire au début de la tuyère divergente.
Ce multiplicateur de débit produit ainsi une aspiration dans la tuyère d'admission (la tuyère convergente) sous un débit multiplié par un facteur compris entre 2 et 3, précisément dans l'exemple de réalisation illustré et mis en oeuvre de 2,6. Ainsi, lorsqu'on admet un débit de 10 m3 dans l'anneau d'accélération du débit, c'est un débit de 26 m3 qui est aspiré au niveau de l'entrée du dispositif, et donc un débit de 36 m3 qui est refoulé à la sortie.
Conformément à l'invention cette disposition est utilisée de façon avantageuse en faisant communiquer l'entrée côté tuyère convergente du multiplicateur 30 avec au moins une admission d'eau à filtrer provenant du bassin de la piscine et qu'on va envoyer dans un filtre convenablement disposé en amont de cette entrée, tandis que la sortie côté tuyère divergente va déboucher dans le bassin formant refoulement à l'endroit le plus approprié pour réaliser la mise en circulation de l'eau du bassin. Dans l'exemple illustré, qui constitue une réalisation parfaitement appropriée, l'admission d'eau à filtrer est constituée par une embouchure de skimmer. Ainsi, dans les schémas des figures 3 et 4 on retrouve l'embouchure du skimmer 23.
Cependant, contrairement à une entrée de skimmer classique, juste en aval de l'embouchure 23, on dispose un filtre, par exemple à cartouche 31. La disposition de ce filtre par rapport au bassin de la piscine est illustrée plus en détail ci-après à la figure 5. Par cette disposition, l'installation va permettre de filtrer non seulement les 10 m3 d'eau arrivant par la canalisation 26 au filtre 12, mais 26 m3 supplémentaires arrivant par le skimmer 23 et passant dans le filtre 31. Parallèlement, la sortie du dispositif multiplicateur de débit débouche dans un conduit de diamètre approprié 32 qui se termine par une buse de refoulement 33 disposée dans le bassin de la piscine en un endroit approprié pour réaliser la meilleure mise en circulation de l'eau du bassin.
Bien entendu l'installation du dispositif multiplicateur permet toutes les variantes possibles imaginables de disposition. Comme montré par exemple à la figure 6, les 36 m3 de débit d'eau refoulés à la sortie du dispositif multiplicateur peuvent être envoyés comme dans le schéma classique de disposition de la figure 2 à deux buses telles que 27 et 28 mais qui recevront un débit chacune de 18 m3 au lieu des 5 m3 obtenus dans le schéma classique à partir d'une pompe de même puissance. Et de façon similaire, l'aspiration dans le dispositif multiplicateur peut se faire par l'intermédiaire des deux skimmers 23 et 24 de la disposition de la figure 2, mais avec un débit d'aspiration cette fois de 13 m3 au lieu des 2,5 m3 obtenus dans le schéma classique. En outre les deux skimmers 23 et 24 seront avantageusement équipés chacun d'un filtre par exemple du type décrit ci-après à la figure 5.
La comparaison des schémas des figures 2 et 6 fait apparaître immédiatement les avantages considérables obtenus lorsqu'on utilise le procédé perfectionné de l'invention, qui permet à puissance de moteur constante d'augmenter de façon très considérable le débit d'eau filtrée et l'efficacité de la mise en circulation de l'eau du bassin. Inversement, il est possible de réduire la puissance du moteur pour obtenir par l'utilisation d'un multiplicateur de débit conforme à l'invention une filtration aussi efficace qu'avec une installation classique équipée d'un moteur plus puissant.
Les avantages qui en résultent, se trouvent donc au niveau de la consommation de courant pour entraîner le moteur, au niveau de la consommation des produits pour entretenir la qualité de l'eau des piscines, au niveau de l'efficacité de la mise en circulation de l'eau et en particulier d'un nettoyage beaucoup plus efficace de l'eau de surface.
On se reportera maintenant à la figure 5, dans laquelle on a illustré un mode de mise en oeuvre possible d'une admission d'eau à filtrer provenant du bassin de la piscine et qui va être aspirée par le multiplicateur de débit conforme à l'invention.
Suivant le mode de réalisation schématisé au dessin, on a illustré en 34 la paroi du bassin qui retient l'eau jusqu'au niveau indiqué en 35 dans la piscine. À travers la paroi 34, dans sa partie haute, est prévue une ouverture 36 qui débouche de façon classique derrière la paroi 34 dans un volume en retrait 37 qui reçoit l'eau, comme indiqué par la flèche, admise à travers l'ouverture 36, à l'entrée de laquelle on aperçoit un volet articulé 48 classique. Dans le volume 37, se trouve un panier également classique 38 susceptible de retenir des débris flottants importants, tels par exemple que des feuilles. L'eau ainsi débarrassée de ces débris est habituellement recyclée à la pompe 10 par une canalisation telle que 22 illustrée aux figures 1 et 2.
Conformément à l'invention, sous le panier 38 le volume 37 se prolonge sur une longueur suffisante pour recevoir un filtre 39, par exemple du type à cartouche. L'eau, débarrassée de ses débris les plus importants qui ont été recueillis à la surface du bassin et qui sont restés dans le panier 38, traverse le filtre 39 et en sort filtrée à la base par une canalisation 40,de section et de profil appropriés (qui n'ont pas été ici illustrés, mais qui seront calculés en fonction notamment des débits de passage), laquelle canalisation est reliée à l'entrée du multiplicateur de débit 30 de l'invention. Cet appareil fonctionne, comme il sera expliqué en détail ci-après en relation avec la figure 7, en étant alimenté par une bague annulaire d'admission située à la jonction des tuyères respectivement convergente et divergente de l'appareil, laquelle bague annulaire reçoit le débit de refoulement provenant de la pompe 10 par la canalisation 29. À la sortie de l'appareil 30 la somme du débit d'eau aspiré à travers le skimmer et du débit d'eau refoulé par la pompe par la canalisation 29 se retrouve dans la conduite de sortie 32 pour être dirigée, comme illustré aux figures 3, 4 ou 6 à la buse de refoulement 33, ou aux buses de refoulement 27,28.
On se reportera maintenant à la figure 7, dans laquelle on a illustré un multiplicateur de débit d'eau conçu selon l'invention.
L'appareil ou dispositif référencé dans son ensemble 30 se compose essentiellement, comme déjà indiqué plus haut, d'une tuyère convergente d'admission de l'eau 41, laquelle se prolonge par une tuyère divergente d'évacuation de l'eau 43, les deux tuyères se raccordant dans leur région de rétrécissement en communiquant avec une bague annulaire 42 par l'intermédiaire d'une fente 44 dirigée parallèlement à l'axe y'y de l'appareil et dans la direction de l'aval c'est-à-dire dans la direction y'y.
Comme déjà indiqué, l'eau de refoulement de la pompe de circulation 10 de la piscine arrive par une canalisation 29 en pénétrant dans le volume de la bague annulaire 42. C'est cette injection d'eau dans la bague annulaire 42 par le jeu de la direction de la fente 44 qui assure l'aspiration de l'eau dans la tuyère convergente d'entrée 41 et son accélération pour s'échapper par la tuyère divergente 43. On observe que la bague annulaire 42 comporte une partie à section transversale essentiellement circulaire, sauf une partie interne référencée 45 qui vient en plan incliné se raccorder sous un angle obtus avec la fente 44.
L'angle de convergence α de la tuyère 41 est avantageusement de l'ordre de 15 degrés, tandis que l'angle de divergence p de la tuyère 43 est avantageusement de l'ordre de 7 degrés.
Comme indiqué au dessin, pour une fabrication pratique, l'anneau d'amenée de l'eau en provenance de la pompe et les deux tuyères sont avantageusement formées par moulage en matière plastique en deux pièces réunies le long d'un plan de joint médian de l'anneau. Chacune des deux pièces en question peut elle-même être formée de deux moitiés longitudinales symétriques réunies selon un plan de jonction médian longitudinal. À chaque extrémité de la tuyère convergente et de la tuyère divergente sont formés des épaulements sur lesquels viennent se raccorder à diamètre constant les tubulures respectives 40 d'admission d'eau en provenance du filtre 39, et 32 de refoulement de l'eau vers le bassin.
Le dessin coté donne des dimensions qui ont fourni toute satisfaction dans les conditions indiquées de débit de la pompe de circulation et de diamètre des tubulures. On relève ainsi un diamètre intérieur de 100 mm pour la tubulure 40, un diamètre intérieur de 120 mm pour la tubulure 43, une longueur de 37,32 mm pour la tuyère convergente 41 proprement dite, une longueur de 133,57 mm pour la tuyère divergente proprement dite, un diamètre intérieur de 80 mm au niveau de la paroi de la fente côté interne et un diamètre de 84,30 mm au niveau de la paroi de la fente côté externe avec une largeur de fente de l'ordre de 1,45 mm ([87,20 - 84,30]/2). On observe également que l'extrémité 47 de la paroi 46 de la fente 44 (voir notamment figure 10) est légèrement arrondie et tournée vers l'intérieur pour un rendement maximum du multiplicateur. Avec une telle construction, lorsque la pompe de refoulement envoyait dans le volume de la bague annulaire 42 un débit de 10 m3, on observait un débit d'aspiration en régime constant par l'entrée 41 de 26 m3 et en conséquence un débit de refoulement de 36 m3 par la tubulure 32.
De façon plus générale, on conçoit que les dimensions de l'appareil multiplicateur de débit seront fonction des débits d'eau envisagés, et que de façon générale il suffira d'effectuer une homothétie pour adapter l'appareil à des débits plus importants ou à des débits plus faibles.
Un avantage de l'invention est que son application permet une très grande souplesse d'emploi, en particulier au niveau de la répartition autour du bassin, des aspirations et refoulements. Par exemple, on peut imaginer, notamment dans le cas d'une piscine collective, de disposer les aspirations filtrées à une extrémité de bord du bassin et les refoulements à l'opposé, créant ainsi un effet de rivière en surface de l'eau.
Bien qu'on ait indiqué ci-dessus que l'on disposait le filtre « convenablement » en amont de l'entrée d'eau admise dans le multiplicateur de débit, il apparaît que le filtre pourrait être disposé ailleurs sur le circuit d'eau multiplié, mais la disposition en amont préconisée semble en général préférable.
De même, dans les schémas, on a montré le filtre 12 classique disposé en aval de la pompe de circulation ; sa localisation pourrait cependant être différente, voire ce filtre pourrait être supprimé.

Claims

Multiplicateur de débit d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé de filtration d'eau de piscine qui circule sous l'action d'une pompe (10), du type qui comprend une tuyère convergente (41) disposée d'un côté aspiration et une tuyère divergente (43) disposée d'un côté refoulement, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un étranglement de section disposé entre les tuyères divergente et convergente, et, au niveau de l'étranglement et entre les deux tuyères qui se raccordent, un anneau (42) entourant la section rétrécie, l'eau de refoulement de la pompe (10) étant amenée dans l'anneau qui débouche par une fente annulaire (44) au début de la tuyère divergente (43).
Multiplicateur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère convergente (41) fait un angle d'environ 15° et la tuyère divergente (43) fait un angle d'environ 7°.
Multiplicateur de débit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'anneau (42) a une section sensiblement circulaire sauf sur une partie interne (45) ou elle vient en pian incliné se raccorder sous un angle obtus avec la fente annulaire (44) d'injection d'eau.
Multiplicateur de débit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau et les deux tuyères sont formées de deux pièces obtenues par moulage et réunies le long d'un plan de joint médian de l'anneau.
Procédé de filtration pour piscines par mise en oeuvre d'un multiplicateur dé débit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en communication de l'entrée de la tuyère convergente avec au moins une admission d'eau à filtrer provenant d'un bassin de piscine, l'eau circulant dans un filtre (31) disposé en amont de cette entrée, la mise en communication de la sortie de la tuyère divergente avec le bassin de piscine en formant un refoulement, et la transmission d'une partie au moins du débit d'eau de refoulement de la pompe (10) de circulation à l'anneau du multiplicateur (30) de débit.
Procédé de filtration pour piscines selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend la circulation d'au moins un courant d'eau, choisi parmi l'eau de l'admission d'eau à filtrer et ladite partie du débit d'eau de la pompe, dans une embouchure (36) de skimmer.
Procédé de filtration pour piscines selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend le montage du filtre (31) disposé en amont de l'entrée de la tuyère convergente (41) juste en dessous d'un panier (38) placé à l'entrée du skimmer.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en communication de la sortie de la tuyère divergente (43) avec plusieurs refoulements (33, 27,28) convenablement répartis dans le bassin pour assurer la circulation de l'eau
Piscine caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un multiplicateur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la mise en oeuvre d'un procédé de filtration selon l'une quelconque des revendications 5 à 8.