FR2562060A1

FR2562060A1 - Epurateur d'eau et procede de production d'eau potable epuree

Info

Publication number: FR2562060A1
Application number: FR8504712A
Authority: FR
Inventors: Saul Fermaglich
Original assignee: Intercontinental Water Corp
Current assignee: Intercontinental Water Corp
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1985-10-04

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN EPURATEUR D'EAU. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN CONDENSEUR EXTERNE 20 EN FORME DE U AYANT DES BRANCHES ARRIERE ET LATERALES DELIMITANT UNE ZONE INTERIEURE ACTIVE, UNE PAROI 24 ORIENTEE TRANSVERSALEMENT AUX BRANCHES LATERALES, SUBDIVISANT LA ZONE ACTIVE EN UN COMPARTIMENT DE FILTRE 26 DISPOSE VERS L'ARRIERE ET UN COMPARTIMENT D'EVAPORATEUR 28 DISPOSE VERS L'AVANT, UN FILTRE 12 ET UN EVAPORATEUR 14 DISPOSES RESPECTIVEMENT DANS LEUR COMPARTIMENT, ET UNE OUVERTURE DANS LA PAROI TRANSVERSALE POUR ETABLIR UN MOUVEMENT DU FLUIDE EN DIRECTIONS OPPOSEES DE TOUTE EAU DE BOISSON ENTRE LES COMPARTIMENTS ET PAR RAPPORT AU FILTRE ET A L'EVAPORATEUR, AINSI L'EAU DE BOISSON EST ADAPTEE A S'ECOULER, EN CERTAINS TEMPS, A TRAVERS L'OUVERTURE DE LA PAROI TRANSVERSALE APRES AVOIR ETE FILTREE DANS L'EVAPORATEUR, ET A D'AUTRES MOMENTS, A S'ECOULER EN DIRECTION INVERSE VERS LE FILTRE SOUS LA PRESSION DE VAPEUR PRODUITE PAR L'EVAPORATEUR POUR AINSI CHAUFFER LE FILTRE POUR AMELIORER SON UTILISATION. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A UNE PLUS AMPLE EPURATION D'UNE EAU QUI A DEJA ETE RENDUE POTABLE.

Description

La présente invention se rapporte généralement à un procédé et à un dispositif perfectionnés ayant une utilité au point d'utilisation, c'est-à-dire à la maison, au bureau ou à l'emplacement de travail, pour purifier encore l'eau qui peut déjà avoir été rendue potable, par le fait qu'elle est bactériologiquement désinfectée, mais contient encore une quantité non souhaitable d'agents polluants et plus particulièrement, elle se rapporte à un procédé et à un dispositif utilisant, en une relation de coopération unique, un filtre de charbon activé et la distillation pour retirer, de ladite eau potable, les agents polluants de poids moléculaire élevé, représentés par les hydrocarbures introduits dans l'alimentation en eau par suite des pesticides et herbicides, les agents polluants de faible poids moléculaire représentés par certains des trihalométhanes sous-produits par le chlore désinfectant et des quantités dissoutes et non dissoutes de produits minéraux, sels métalliques et autres matières.

L'eau potable, telle qu'on l'obtient d'une alimentation en eau municipale ou autre eau publique, peut être bactériologiquement sûre à boire par le fait qu'il est facilement possible d'y introduire suffisamment de désinfectant pour atteindre ce résultat. Cependant, malgré le traitement de l'eau dans un système municipal typique d'alimentation , lequel traitement peut comprendre le stockage, la décantation, la coagulation, un traitement chimique et encore une décantation, une purification supplémentaire peut néanmoins être requise car la plus grande partie de la matière inorganique qui peut se trouver dans l'eau, comme les métaux lourds toxiques et les nitrates et d'autres sels et minéraux, traverse simplement le système sans être affectée.Par ailleurs, dans le cas du chlore et lorsque l'on utilise de l'iode en excès comme désinfectants, ces désinfectants ajoutent un goût et une odeur non souhaitables à l'eau même après traitement, et ils ont même pour résultat des sous-produits chimiques toxiques non souhaitables.

De même, quand on sait que des traces de métaux sont requises pour un bon métabolisme humain et que ces petites quantités, telles qu'elles sont généralement obtenues dans l'eau de boisson, sont ronsiderées comme étant non toxiques, à des concentrations supérieures, l'ingestion prolongée de ces métaux peut provoquer des troubles et des maladies. Par exemple, on pense que l'ingestion d'une quantité excessive de cuivre endommage le foie. On sait que la même chose est vraie d'autres minéraux, et l'on pense qu'une absorption excessive de sodium contribue à une augmentation, en rapport avec l'âge, de la pression artérielle qui culmine par l'hypertension chez les gens génétiquement sensibles.Une quantité excessive de sulfate peut provoquer non seulement des effets néfastes sur le goût mais également des effets physiologiques, le plus courant étant qu'il agit en tant que laxatif et les sulfates sont également considérés comme étant la cause du tartre important dans les chaudières et les échangeurs de chaleur et les appareils domestiques utilisant de l'eau.

Ainsi, même avec la disponibilité en eau potable des systèmes municipaux d'alimentation en eau, des épurateurs d'eau sont nécessaires au point d'utilisation, c'està-dire des dispositifs utilisés à la maison, au bureau ou sur le lieu de travail pour obtenir un plus ample enlèvement chimique des contaminants organiques ou inorganiques de 1 t eau. De tels dispositifs utilisent différents principes physiques et chimiques pour accomplir cette séparation, par exemple une distillation, une adsorption au charbon, un échange d'ions et une osmose inverse, et sont bien connus, étant représentés par les dispositifs des brevets US NOs 4 339 307, 4 247 369 et 3 935 077.

Cependant, ces dispositifs selon l'art antérieur ne retirent pas toujours efficacement toutes les catégories d'agents polluants. Sont particulièrement gênants, par exemple, les chlorures et sulfates qui ne peuvent être facilement retirés de l'eau potable sauf en utilisant un
traitement relativement coûteux et/ou un mélange avec
des eaux à faible teneur en chlorures, bien qu'un mélange
ne soit usuellement pas pratique car dans de nombreux cas
la concentration des chlorures atteint environ 50 des
minéraux dissous dans une source d'eau potable.

En général,la présente invention a pour objet un
épurateur d'eau au point d'utilisation, qui soit facilement
peu coûteux mais tout en étant très efficace, et qui
surmonte les inconvénients ci-dessus et d'autres encore
de l'art antérieur. Plus particulièrement, la présente
invention a pour objet un épurateur d'eau utilisant au
maximum l'avantage d'un filtre de charbon activé et la
technique de la distillation pour séparer , à un point
important, toutes les catégories d'agents polluants de l'eau de boson, comprenant les produits chimiques très
volatils et de faible poids moléculaire qui sont souvent
dissous dans l'alimentation en eau par suite de la conta
mination par des détergents, des déchets industriels, une
infiltration des eaux salines de surface et autres sources
Un procédé d'épuration de l'eau présentant les
avantages de la présente invention comprend la séparation,
par évaporation, des hydrocarbures et polluants analogues
de l'eau qui est épurée en utilisant un filtre de charbon
activé chauffé où la communication à travers une connexion
de fluide est établie entre un évaporateur fermé vers
l'atmosphère et un compartiment ayant un filtre de charbon
activé. L'eau, sous pression, est forcée à travers le
filtre de charbon activé et dans son compartiment,et de là,
dans une première direction à travers la première connexion
de fluide vers l'évaporateur fermé, où elle est changée en
vaoeur.Une partie de la vapeur est canalisée vers un
condenseur pour un changement de phase pour retourner en
un fluide pour l'utiliser comme eau de bcisson épurée, tandis
qu'une partie restante a l'effet de forcer l'eau de boisson
chauffée dans l'évaporateur pour s'écouler dans une seconde
direction inverse à travers la connexion de fluide, dudit
évaporateur fermé, vers le compartiment du filtre de charbon activé. Il y a ainsi un échange de chaleur entre l'eau chauffée s'écoulant vers l'arrière qui est traitée et le filtre de charbon activé et l'eau dans le compartiment du filtre,qui améliore l'enlèvement de certains hydrocarbures et polluants analogues de l'eau qui est épurée dans le filtre de charbon activé.

De plus, les conditions de température et de pression de l'eau chauffée refluant, qui retourne au compartiment du filtre,.sont telles que cela a pour résultat un changement de phase du liquide à la vapeur des polluants très volatils qui s'y trouvent, et ainsi leur libération vers l'atmosphère. Cale est Important car ces polluants volatils ne font pas partie de la vapeur qui est dans l'évaporateur et qui, en tant que partie du processus de distillation, peut, contrairement aux procédésselon l'art antérieur, passer de l'évaporateur dans le condenseur du système, pour la production d'eau de bois- son et dans d'autres buts.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure I est une vue isométrique, partiellement éclatée et partiellement arrachée, pour mieux illustrer des caractéristiques de structure des composants qui sont mis en oeuvre par le dispositif selon l'invention et qui sont également recommandés pour une utilisation dans la mise en pratique du procédé selon l'invention;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, et également une vue schématique des réglages imposés sur le fonctionnement de ses divers composants; et
- la figure 3 est un schéma de câblage des composants électromécaniques du dispositif selon l'invention ainsi qu'un schéma de ses commandes ou réglages.

La figure 1 montre un épurateur d'eau au point d'utilisation, généralement désigné en 10, qui, d'une manière efficace, comme on l'expliquera subséquemment en détail, utilise un filtre de charbon, généralement désigné en 12 et une distillation d'eau dans un évaporateur, généralement désigné en 14,pour retirer plus efficacement et totalement les polluants pouvant rester dans l'eau de boisson qui peut déjà avoir été rendue potable et qui est obtenue d'un système municipal ou autre système public d'alimentation en eau. Ainsi, même si cette eau potable peut être bactériologiquement sûre à boire, il peut encore être nécessaire d'améliorer ses caractéristiques chimiques, physiques et esthétiques en lui faisant subir un traitement supplémentaire au moyen d'un épurateur d'eau au point d'utilisation, tel que l'épurateur d'eau 10 selon l'invention.

Plus particulièrement, bien que l'on sache déjà bien utiliser un filtre de charbon activé et la distillation qui se produit dans un évaporateur afin d'épurer l'eau pour la boisson et autres buts identiques, la présente invention envisage une relation coopérative et unique d'action entre le filtre de charbon 12 et l'évaporateur 14, qui a pour résultat un enlèvement plus efficace des agents polluants de fort et faible poids moléculaires, ainsi que l'enlèvement des métaux et minéraux usuels non souhaitables totalement dissous qui contaminent habituellement et polluent l'eau pour la boisson et y restent, malgré les techniques typiques de traitement d'un système municipal d'alimentation en eau, comme le stockage, la décantation, la coagulation, le traitement chimique, et une autre décantation avec l'addition d'agents désinfectants et analogues.Plus particulièrement, et comme on l'expliquera en détail ci-après, le filtre de charbon activé est maintenu à une haute température souhaitable et en conséquence, il s'est révélé dans la pratique, être plus efficace pour l'enlèvement, de l'eau de boisson , des agents polluants d'hydrocarbure ou matériaux de fort poids moléculaire qui trouvent inévitablement leur chemin vers l'alimentation en eau par suite de l'utilisation des pesticides , herbicides, et évacuation impropre des déchets industriels.

De même, bien que l'on sache bien que la distillation directe de l'eau impure, telle qu'elle se produit dans un évaporateur tel que l'évaporateur 14,est efficace pour enlever les solides totalement dissous, comme les métaux et minéraux non souhaitables, jusqu'à maintenant cette distillation directe de l'eau, qui envisage le changement de l'eau de sa phase liquide à sa phase vapeur, n'a pas été efficace pour enlever les matières volatiles, comme le chlore, qui est utilisé comme un désinfectant et d'autres matériaux de faible poids moléculaire, comme les produits chimiques typiquement utilisés dans les détergents et qui, par inadvertance, trouvent leur chemin vers l'alimentation en eau.Comme on l'expliquera et on le décrira subséquemment ci-après en détail, cependant, la distillation de l'eau qui se produit dans l'évaporateur 14 est mise en pratique sur de l'eau d'où les matières organiques de faible poids et de fort poids moléculaires ont déjà été retirées, donc l'eau vaporisée qui entre dans le condenseur et y change de phase pour retourner à l'état fluide, ne contient par conséquent plus ces agents polluants organiques et à ce point, elle est par conséquent à un état considérablement mieux épuré en comparaison à de l'eau contaminée de manière semblable, destinée à des buts de boisson , qui est directement distillée par les évaporateurs selon l'art antérieur.

La construction et le mode de fonctionnement de l'épurateur d'eau 10 seront peut-être mieux compris en décrivant le processus d'épuration de l'eau en se référant particulièrement à la figure 1. Comme cela y est représenté, un volume d'eau épurée de boisson 16, d'où les agents polluants ont été retirés selon le procédé de l'invention, sera compris comme existant dans un compartiment 18 de condenseur d'un condenseur en forme de U , généralement désigné an 20, qui se compose d'un panneau arrière ou
Jambe 20a et de côtés ou jambes opposés 20b et 20c qui coopèrent pour délimiter une zone active interne généralement désignée en 22. La zone active 22 est subdivisée par une paroi transversale 24 connectée pour s'étendre entre les côtés opposés 20b et 20c dans un compartiment de filtre 26 disposé vers l'arrière et un compartiment d'évaporateur 28 disposé vers l'avant.Respectivement dans les compartiments 26 et 28 sont disposés le filtre de charbon activé 12 et l'évaporateur 14 précédemment notés.

En supposant que l'unité 10 est connectée à une source d'eau municipale et à une source de courant électrique, son fonctionnement peut être débuté en manoeuvrant un bouton "marche" ou commutateur 82 (figure 3) qui ferme un circuit électrique qui, d'une manière bien comprise, produit une impulsion électrique manoeuvrant une vanne qui est transmise à une vanne 36 normalement fermée qui , en réponse à l'impulsion électrique, est pulsée à sa condition ouverte et ainsi permet à l'eau potable du système municipal d'alimentation en eau de passer par le conduit 38 et par la vanne ouverte 36 vers un conduit 40 connecté, comme en 42, à un cylindre creux, en matière plastique ou autre matériau approprié de construction, qui canalise l'eau à travers la paroi transversale 24 et forme une connexion de fluide vers une zone entourant le récipient externe 12a du filtre 12 de charbon activé. Par suite, l'eau, sous la pression dynamique du système municipal d'alimentation en eau, est délivrée au bas du récipient 12a du filtre et est forcée vers le haut à travers le matériau de charbon activé, qui, comme on peut le comprendre, se trouve dans et forme le filtre de charbon activé 12. Cette eau sort du filtre 12 à travers les ouvertures supérieures, individuellement et collectivement désignées en 12b, et commenceainsi à remplir la chambre 26 du filtre.

A ce point, il faut noter que l'eau sortant des ouvertures 12b a bien entendu été filtrée par le filtre de charbon activé 12 et ce processus de filtrage, selon la présente invention, est entrepris plus efficacement et effectivement qu'avec les filtres de charbon activé selon l'art antérieur pour la raison que le charbon activé est maintenu à une température élevée, comme cela deviendra mieux apparent à la lecture de la présente description.

Plus particulièrement, le filtre de charbon activé chauffé 12 est particulièrement efficace pour retirer les agents polluants à fort poids moléculaire, comme les hydrocarbures, qui sont le résultat de la contamination de la source de l'eau par les herbicides et pesticides et analogues, de préférence aux agents polluants de faible poids moléculaire ou matériaux volatils, comme le chlore couramment utilisé pour désinfecter l'alimentation en eau. Comme on peut le comprendre, le carbone retire le polluant ou le contaminant par adsorption moléculaire et comme il est à une température élevée, les matériaux de faible poids moléculaire partent en bouillant, préservant ainsi le carbone en tant que site pour l'adsorption moléculaire des matériaux moléculaires lourds.La façon dont le filtre 12-est maintenu à une température élevée sera bientôt expliquée.

L'eau filtrée sur le carbone, qui sort des ouvertures 12b commencera bien entendu à remplir le compartiment 26 du filtre, cette accumulation d'eau filtrée étant illustrée et désignée sur la figure 1 par le chiffre de référence 44 et constituant un premier stade d'eau épurée qui est caractérisée en ce que les polluants de fort poids moléculai-re en sont enlevés, mais elle contient toujours les agents polluants de faible poids moléculaire et des quantités non souhaitables de minéraux et métaux dissous.

Selon un aspect important de la présente invention, une communication de fluide est établie entre le compartiment 26 du filtre et l'intérieur de l'évaporateur 14 qui est dans le compartiment 28, ladite communication de fluide étant dans le mode de réalisation illustré, obtenue en utilisant un cylindre 46 connecté pour permettre le passage du volume d'eau filtrée 44 à travers la paroi transversale 24 vers l'espace interne 14a qui est délimité par le logement externe fermé 14b de l'évaporateur 14. Par suite de la communication du fluide 46 qui est établie entre le compartiment 26 du filtre et l'intérieur 14a de l'évaporateur, il y a un équilibrage du niveau de l'eau et ainsi le niveau de l'eau filtrée 44 se trouve le même que le niveau accumulé en 48 de l'eau dans l'évaporateur 14.L'importance de cela sera bientôt apparente, et peut peut-être être mieux comprise en se référant à la figure 2 ainsi qu'à la figure 1, et on se réfèrera à ces deux figures.

Bien que, par suite de la communication de fluide permise par la connexion de fluide 46 entre le compartiment 26 du filtre et le compartiment intérieur 14a de ltevapo- rateur 14, les volumes d'eau 44 et 48 recherchent normalement le même niveau, ces volumes 44 et 48 ne sont pas montrés au même niveau sur la figure 2 parce que la condition du dispositif 10 tel que repr#sent# sur la figure 2 est en un stade avancé auquel un réchauffetir électrique 50 de l'évaporateur 14 est en fonctionnement.Plus particulièrement, l'eau filtrée 44 qui sort du filtre 12 par les ouvertures supé- rieures 12b remplira bien entendu le compartiment 26 et, dans le processus, provoquera un mouvement ascendant d'un
flotteur 52 disposé dans le compartiment 26 du filtre pour un mouvement le long d'un trajet vertical 54.Ce mouvement du flotteur 52 a éventuellement pour résultat qu'un contact 56 s'étendant latéralement soit éloigné d'un bras électrique inférieur de contact 58 d'un commutateur électrique, dont le résultat sera compris et comme on l'expliquera subséquemment, permet la fermeture d'un commutateur électrique pour compléter un circuit électrique, représenté par le chiffre de référence 60 sur la figure 2, qui a pour résultat l'excitation et le fonctionnement du réchauffeur 50 précédemment noté qui est immergé dans le corps d'eau 48 dans l'évaporateur 14.Le réchauffeur 50 commence ainsi à chauffer le volume de l'eau 48, la forçant finalement à bouillir, et continue à la faire jusqu'à ce que le fonctionnement du réchauffeur 50 soit terminé d'une manière qui sera subséquemment expliquéa.Cependant, tandis qu'il est actif, le réchauffeur 50,d'une manière bien connue, élève la température de l'eau 48 jusqu'au point d'ébullition, provoquant ainsi un changement de phase du fluide à la vapeur, ce dernier changement de phase étant représenté par les bulles individuellement et collectivement désignées en 62 et constituant ce qui est couramment appelé de la vapeur. La vapeur 62 produite dans l1évapora- teur 14 remplit le compartiment 14a délimité par le logement externe 14b et finalement, comme on le comprendra.

facilement, a pour résultat une pression ou force, individuellement ou collectivement désignée par les flèches de référence 64, qui presse vers le bas sur le volume d'eau 48.

Ainsi, la pression de vapeur 64 est efficace pour forcer l'eau chauffée 48 de l'évaporateur 14 à retourner à travers la connexion de fluide 46 dans le compartiment 26 du filtre, cette direction à deux voies du mouvement du fluide étant représentée par la flèche 66 à deux têtes.

L'eau filtrée et maintenant chauffée 44 qui retourne de l'évaporateur 14 vers le compartiment 26 du filtre sera considérée comme étant en relation entourant le filtre 12 et ainsi, par échange de chaleur avec lui, élève la température du matériau de charbon activé 68 à typiquement environ 80 degrés centigrades, température à laquelle, comme on l'a déjà noté, il se maintient en tant que site pour 1 'adsorption moléculaire des hydrocarbures de fort poids moléculaire et autres agents polluants.

A ce point, il faut également noter que l'eau filtrée et chauffée 44 qui retourne au compartiment 26 du filtre contient également les agents polluants de faible poids moléculaire ou volatils, comme le trihalométhane, un sous-produit résultant de l'utilisation du chlore désinfectant, et que, selon un aspect important et significatif du procédé et du dispositif selon l'invention, ces agents polluants volatils ou de faible poids moléculaire sont libérés vers l'atmosphère lors du retour au compartiment 26 du filtre.En effet, par suite de la chaleur impartie au
volume d'eau 48 dans l'évaporateur 14 par le réchauffeur
50 et le retour de ce fluide chauffé qui, dans la pratique, est typiquement à environ 100 degrés centigrades, les conditions de température et de pression dans le compartiment 26 du filtre sont telles que cela a pour résultat un changement de phase du liquide à la vapeur de ces polluants très volatils, et ainsi leur libération vers l'atmosphère. Cela est important car ces agents polluants volatils ne font pas partie de la vapeur 62 qui est dans l'évaporateur 14 et qui, en tant que partie du processus de distillation, peut passer de l'évaporateur 14 vers le condenseur du système, où elle est changée de la vapeur à un état de fluide.Ainsi, de la vapeur 62 qui s'écoule de 1'6vapora- teur 14 à travers un moyen formant passage 72 vers le condenseur 18 pour un changement de phase de la vapeur à une forme liquide 16, sont retirés non seulement les agents polluants qui sont ordinairement retirés par le processus de distillation, mais sont également absents, dans l'eau purifiée 16, les agents polluants très volatils qui ont été libérés vers l'atmosphère lors du passage dans le compartiment 26 du filtre, et ainsi ne se trouvent pas dans les confins fermés de l'évaporateur 14. Ainsi, l'eau chauffée et filtrée 44, d'où il y a eu une libération en 70 > dans le compartiment 26 de filtre des agents polluants très volatils, retourne par la connexion de fluide 46, cette fois dans la direction de la gauche vers la droite en regardant la figure 2, dans l'évaporateur 14 et est en un second stade d'épuration où lui sont retirés les agents polluants de fort poids moléculaire par le filtre 12 et également les agents polluants volatils ou de faible poids moléculaire par la libération 70 du changement de phase.

Ce second stade d'eau épurée contient cependant encore des solides totalement dissous comme des minéraux et des métaux non souhaitables et analogues qui, cependant, sont efficacement retirés par le processus de distillation.

Plus particulièrement, le fluide qui retourne vers l'évaporateur 14 est alors efficacement chauffé par le réchauffeur 50 jusqu'au point d'ébullition et est libéré du volume 48 de fluide sous forme de vapeur, ce processus de distillation étant efficace pour purger la vapeur 62 des minéraux et autres solides totalement dissous qui, contrairement à l'eau, ne subissent pas de changement de phase, et ainsi cette vapeur 62 est à un troisième stade d'épuration où les solides totalement dissous en sont également retirés.

La vapeur 62, comme on l'a déjà noté, traverse le moyen formant passage 72 vers le condenseur 18 où elle est soumise à une diminution de température et subit ainsi un changement de phase de la vapeur au fluide et forme la source d'eau 16 qui est à un quatrième stade final d'épuration d'où, dans tous les buts pratiques, tous les agents polluants ont été efficacement retirés.

En se référant toujours à la figure 2, on comprendra bien entendu qu'un fonctionnement continu de l'épurateur d'eau 10 aura pour résultat une accumulation du volume d'eau potable 16 dans le condenseur 18 jusqu'à ce que son niveau soit détecté par un dispositif capteur de niveau 34 commandé par diaphragme , comme étant un niveau choisi élevé pour terminer la production d'eau épurée. Ainsi, à ce niveau qui produit suffisamment d'eau épurée pour la boisson ou dans d'autres buts au point d'utilisation de l'épurateur d'eau 10, le dispositif 34 est considéré comme étant efficace pour produire une impulsion qui est transmise par un conducteur électrique 74 pour ouvrir un commutateur ou autrement terminer l'excitation et ainsi le fonctionnement du réchauffeur électrique 50.Lorsque le réchauffeur 50 cesse de fonctionner, il y a bien entendu un interruption correspondante de la production de vapeur 62 et ainsi de la pression de vapeur 64 qui pousse sur le volume d'eau 48 dans l'évaporateur 14. En conséquence, les niveaux des volumes d'eau 44 et 48 s'équilibrent par la connexion de fluide 46 car ils ne sont pas affectés par la production de vapeur dans l'évaporateur 14.Comme la vanne d'entrée 36 est encore en condition ouverte, de l'eau potable du système municipal continue de s'écouler à travers l'entrée 38, par la vanne 36 et le conduit 40 pour être filtrée à travers le filtre 12 et en déborder par les ouvertures supérieures 12b dans le compartiment 26 du filtre . I1 y a ainsi une accumulation du volume d'eau 44 provoquant un mouvement ascendant du flotteur 52 jusqu'à ce que la protubérance latérale 56 sur le flotteur établisse un contact physique avec un contact électrique supérieur 76 d'un commutateur électrique et ainsi l'ouverture du circuit électrique 80 qui a pour résultat une désexcitation de la bobine de solénolde de la vanne d'entrée 36.Lorsque cela se produit, la vanne 36 prend sa position normalement fermée, terminant ainsi l'écoulement d'eau potable du système municipal vers l'épurateur d'eau 10. L'épurateur d'eau 10 est alors dans une condition où il y a un volume stocké d'eau potable épurée 16 dans le condenseur 18 qui, au point d'utilisation, est consommée , par exemple en étant retirée du condenseur 18 par le robinet 30 à travers le conduit de sortie 32, avec ainsi pour résultat un mouvement de descente du volume 16 au loin du dispositif 34 captant le niveau. Immédiatement, il n'y a pas d'effet de ce mouvement de descente sur le volume 16, mais finalement un niveau inférieur est atteint auquel la distance du niveau 16 au dispositif 34 a pour résultat que le dispositif 34 est efficace pour mettre le réchauffeur 50 en fonctionnement dans l'évaporateur 14.A ce moment, et comme on l'expliquera maintenant , il y a un nouveau volume d'eau 48 dans l'évaporateur 14 pour appliquer le processus de distillation afin de produire de l'eau épurée.

Pour mieux comprendre les commandes de l'épurateur d'eau 10, on se référera au schéma du circuit de la figure 3 où non seulement sont illustrés les composants électriques, mais également les éléments mécaniques , comme le flotteur 52 et le réchauffeur 50, ce dernier étant schématiquement illustré. En se référant à la figure 3, le fonctionnement de l'épurateur d'eau 10 commence en fermant le bouton "marche" ou le commutateur principal 82 qui relie une source électrique 84 , comme le courant électrique fourni par une compagnie de service public,à un circuit comprenant le conducteur 80 précédemment noté du contact supérieur 76 du flotteur 52 et un conducteur 86 qui comprend le commutateur principal 82.Le conducteur 80 comprend une bobine de solénoïde 36a de la vanne 36 et a ainsi pour résultat l'excitation de la bobine 36a et l'on comprendra que, à son tour, elle ouvre la vanne 36 contre la sollicitation du ressort qui maintient normalement cette vanne fermée. Lorsque la vanne 36 s'ouvre, l'eau potable de l'alimentation en eau municipale entre dans le dispositif 10 par le conduit 38 et le conduit 40 relié au bas du filtre 12 par où l'eau s'écoule sous la pression dynamique du système municipal d'alimentation en eau pour sortir par les ouvertures supérieures 12b du filtre, et ainsi commence à remplir le compartiment d'eau 26.

Le niveau d'eau 44 dans le compartiment 26 peut être soit à son niveau le plus bas auquel le flotteur 52 peut maintenir ouvert le contact inférieur 58 ou bien il peut être au-dessus du contact 58, mais il est nettement en dessous du contact supérieur 76. En supposant qu'il est en dessous du contact 58, ledit contact est ouvert et ainsi empêche l'excitation d'un circuit qui comprend le conducteur 88 et une bobine de solénoïde 90 d'un commutateur de sécurité 92 qui a un effet actif sur le fonctionnement du réchauffeur 50. En effet, tant que le commutateur de sécurité 92 est maintenu ouvert par la sollicitation du ressort 94, le circuit réchauffeur 98 ne peut être fermé et cela empêche le fonctionnement du réchauffeur 50.

Ainsi, il y a un niveau inférieur de l'eau dans l'évaporateur 14 auquel il n'est ni sUr ni prudent de commencer le fonctionnement du réchauffeur 50 parce que les bobines du réchauffeur ne seront pas suffisamment immergées dans l'eau. Il faut noter que bien que ce soit le niveau d'eau 48 qui existe dans l'évaporateur 14 qui est critique pour le fonctionnement ou le non fonctionnement du réchauffeur 50 ce niveau d'eau est détecté par le niveau qui est pris par le volume 44 dans le compartiment 26 du filtre, cesniveauxétant sensiblement identiquespar suite de l'équilibrage qui se produit en vertu de la connexion de fluide 46 qui existe entre le compartiment 26 du filtre et l'intérieur de l'évaporateur 14.

En continuant avec la description du-fonctionnement de l'épurateur d'eau 10, et en supposant que le flotteur 52 a été élevé au-dessus du contact 58, comme la vanne 36 est encore maintenue ouverte par la bobine de solénoïde 36a, l'eau continue à s'écouler dans l'épurateur d'eau 10 et ainsi élève les niveaux d'eau 44 et 48 dans le compartiment 26 du filtre et l'évaporateur 14 respectivement. Comme on a supposé que le dispositif 34 détectant le niveau du condenseur 18 a mis le réchauffeur 50 en fonctionnement, les niveaux 44 et 48 continuent à augmenter sans être affectés par une pression de vapeur produite dans l'évaporateur 14.Eventuellement, les volumes 44 et 48, au même niveau, atteignent une hauteur choisie à laquelle le flotteur 52 ou, plus particulièrement, la protubérance latérale 56 qui s'y trouve, vient en aboutement physique contre le contact supérieur 76 et ouvre ainsi le commutateur 78 provoquant une désexcitation de la bobine 36a, et force ainsi la vanne 36 à retourner sous sa sollicitation de ressort à sa position normalement fermée. La fermeture de la vanne 36 termine bien entendu l'écoulement d'eau d'alimentation dans le dispositif 10 d'épuration de l'eau.Ainsi, l'épurateur d'eau 10 est dans une condition dans laquelle le réchauffeur 50 ne fonctionne pas pour provoquer une distillation d'eau dans l'évaporateur 14 et la vanne d'entrée 36 est fermée, empêchant ainsi toute plus ample entrée de l'eau dans #le dispositif 10, bien que les niveaux 44 et 48 de l'eau dans les compartiments 26 et 14a du filtre, respectivement, soient au niveau le plus haut où le contact 76 a été ouvert par le flotteur 52. Ainsi, le dispositif 10 est non actif sauf qu'il fonctionne comme dispositif de réserve stérilisée pour l'eau épurée 16 à retirer du condenseur 18 comme on le souhaite.De ce point de vue, on peut noter que le fonctionnement du dispositif 10 est intermittent, par le fait que la vapeur 62 est délivrée sur une base intermittente, de la chambre 14a de l'évaporateur dans le condenseur 18 pour y fournir de nouveau l'alimentation 16, et on a trouvé dans la pratique que cette introduction intermittente de la vapeur dans le condenseur 18 était efficace pour maintenir les parois intérieures du condenseur 18 stériles et autrement exemptes de bactéries. En effet, la vapeur qui est introduite dans le condenseur 18 sur une base intermittente subit non seulement un changement de phase qui a pour résultat la production d'eau épurée 16, mais sert également, comme le fait la vapeur dans un autoclave, à stériliser les parois internes du condenseur 18.

En continuant avec la description de l'utilisation typique au point d'utilisation de l'épurateur d'eau 1-0, éventuellement la consommation de l'eau épurée 16 aura pour résultat un abaissement du niveau de l'eau 16 suffisamment loin en dessous du dispositif 34 détectant le niveau pour que le dispositif 34 produise une impulsion ou ait autrement un effet actif par une connexion active ayant pour résultat la fermeture du commutateur 96 et la fermeture d'un circuit 98 provoquant l'excitation du réchauffeur 50.Après plusieurs minutes de fonctionnement du réchauffeur 50 dans l'évaporateur 14, il y a bien entendu une distillation de l'eau 48 dans l'évaporateur et la production de vapeur 62 qui, comme on l'a déjà décrit , a pour résultat une pression de vapeur 64 qui pousse l'eau chauffée de l'évaporateur 14 dans le compartiment 26 du filtre pour un échange de chaleur avec le filtre 12 et également pour une libération 70 des agents polluants volatils dans 1 t alimentation en eau, et c'est également la source de vapeur pour dégagement dans le condenseur 18 et un changement de phase à un état fluide d'où l'on a efficacement retiré toutes les catégories d'agents polluants, pour ainsi constituer une alimentation en eau rendue appropriée à la boisson et dans d'autres buts identiques.

Comme on peut peut-être mieux le comprendre sur les figures 2 et 3, et comme on l'a déjà expliqué dans la
description du fonctionnement de l'épurateur d'eau 10, il y a une relation unique active entre 1 'évaporateur 14 et le compartiment 26 du filtre par rapport aux mouvements bidirectionnels 66 du fluide à travers la connexion fluide 4'6 qui relie ces deux composants. Avec le commutateur 78 ouvert et ainsi la vanne 36 fermée, et le réchauffeur 50 fonctionnant sous la commande du dispositif 34 détectant le niveau, de la vapeur 62 est bien entendu produite dans l'évaporateur 14.La vapeur 62, comme on l'a déjà noté, crée une pression 64 sur le volume d'eau 48 , provoquant ainsi un mouvement de descente et ainsi le mouvement de l'eau chauffée de l'évaporateur 14 de la droite à la gauche à travers la connexion de fluide 46 dans le compartiment 26 du filtre. Cependant, comme la vapeur 62 dans l'évaporateur 14 s'écoule par la connexion 72 dans le condenseur 18, ou autrement se recondense en fluide, cela a pour résultat une diminution de la pression 64 exercée sur le volume 48.

Comme on peut facilement le noter, cela à son tour a pour résultat que la pression dynamique représentée par le niveau 44 dans le compartiment 26 du filtre devient plus importante que les forces qui sont exercées sur le niveau d'eau 48 dans l'évaporateur 14,et ainsi un mouvement de l'eau du volume 44 à travers la connexion de fluide 46, de la gauche à la droite, et ainsi un retour dans l'évaporateur 14. La continuation du fonctionnement du réchauffeur 50 a pour résultat une production continue de vapeur 62 et de nouveau une accumulation de la pression de vapeur 64 qui agit sur le volume d'eau 48, et qui, éventuellement, suréquilibre alors la pression dynamique 44 du volume du fluide dans le compartiment 26 du filtre, pour ainsi produire un mouvement du fluide, de la droite à. la gauche, à travers la connexion de fluide 46 pour retourner dans le compartiment 26 du filtre.Il y a ainsi un mouvement du fluide en directions opposées 66 d'avant en arrière entre l'évaporateur 14 et le compartiment 26 du filtre avec pour résultat, comme on l'a déterminé dans la pratique, de produire une source de chaleur pour un échange de chaleur avec le filtre 12 de façon que le filtre prenne part à l'enlèvement des agents polluants moléculaires lourds et également pour former une chambre qui est ouverte vers l'atmosphère d'où les agents polluants les plus volatils subissent une libération 70 vers l'atmosphère, et ainsi ne sont pas libérés lorsqu'ils sont dans les confins de l'évaporateur 14 afin de continuer à rester en tant qu'agents contaminants dans l'alimentation en eau qui est destinée à la consommation.

Dans le mode de réalisation commercial , on comprendra bien entendu qu'il y aura les attributs usuels de structure qui améliorent le fonctionnement de ltépurateur d'eau 10. Par exemple, et en se référan-t à la figure 3, la fermeture du commutateur principal 82 aura également pour résultat l'excitation d'une lampe au néon 8Za signifiant que le courant est en circuit". De même, lorsque le niveau de l'eau dans l'évaporateur 14 est en dessous de celui qui est considéré comme étant sûr pour un fonctionnement du réchauffeur 50, l'ouverture du commutateur de sécurité 92 par la sollicitation de ressort 94 a pour résultat 1' exci- tation d'une lampe au néon rouge 92a.Cependant, lorsque le flotteur 52 est monté au delà du niveau du contact 58, avec ainsi pour résultat la fermeture du commutateur de sécurité 92, la lampe au néon rouge 92a s'éteint bien entendu. Lorsque les deux commutateurs 92 et 96 commandés par le dispositif détectant le niveau 34 sont à leur position fermée, permettant ainsi l'excitation du circuit réchauffeur 98, cela a également pour résultat l'excitation d'une lampe au néon verte 50a signifiant que le réchauffeur 50 fonctionne.

De même, pour empêcher une accumulation excessive de pression de vapeur dans le condenseur 18 qui pourrait affecter de manière néfaste le fonctionnement de l'unité, une ouverture d'évent 21 vers l'atmosphère est prévue dans la branche arrière 20a. Cependant, l'ouverture 21 doit être dimensionnée pour ne pas permettre la libération d'une quantité indue de vapeur vers l'atmosphère car cela peut abaisser de manière néfaste la contre-pression 64 au point qu'elle ne force plus l'eau à aller et venir d'avant en arrière entre l'évaporateur et le compartiment du filtre dans le but précédemment noté, et ainsi son dimensionnement est un paramètre de fonctionnement qui est facilement déterminé dans la pratique, par approximations successives.De plus encore, l'emplacement d'une seule ouverture d'évent 21, ou de plusieurs de ces ouvertures, est avantageusement dans la paroi interne de la branche 20a et ainsi en relation face à face avec le filtre 12 de façon que la vapeur qui est libérée par l'ouverture 21 contribue égalementà l'échange de chaleur avec le filtre 12
Un mode de réalisation commercial de l'épurateur d'eau comprendra également, en plus des composants élec- triques usuels, les caractéristiques physiques de structure nécessaires pour faciliter son utilisation. Comme ces caractéristiques de structure sont celles qui se présenteraient à toute personne bien compétente en la matière et ne forment pas l'objet crucial de l'invention, elles n'ont pas été décrites afin de ne pas obscurcir les caractéristiques inventives qui ont été décrites.Par exemple, par suite du processus de distillation qui est mis en pratique dans l'évaporateur 14, on peut facilement comprendre qu'il y aura une accumulation de résidus dans l'évaporateur 14 que de temps en temps, il faut retirer. Ainsi, pour faciliter cet enlèvement, le logement externe 14b de l'évaporateur est avantageusement formé en deux parties qui sont facilement détachées en enlevant les boulons 14e et qui permettent alors un accès facile à l'intérieur de la moitié inférieure de l'évaporateur 14 par l'ouverture 14d.

De même, bien que cela ne soit pas représenté, on comprendra qu'en plus des matériaux de charbon activé 68 dans le filtre 12, il y aura également dans le logement 12a du filtre, de préférence au sommet, un moyen efficace pour filtrer physiquement l'eau qui est forcée à travers le filtre 12 des matières particulaires et autres matières non souhaitables d'une dimension de 5 à 10 microns.

Un matériau approprié qui est bien connu pour produire cet effet est une fibre de laine de polyester et peut être obtenu de nombreuses sources commerciales.

De même, les vannes et les dispositifs détectant le niveau comme le flotteur 52 et le dispositif commandé par membrane 34 sont bien connus dans leur fonctionnement et leur construction, et sont facilement disponibles de nombreuses sources commerciales. Pour terminer, on peut noter que des résultats favorables ont été obtenus en utilisant, pour le flotteur 52, un flotteur cylindrique et creux fait d'une feuille plastique de polypropylène, ayant un volume interne de 200 millilitres, facilement disponible à de nombreuses sources commerciales; pour le dispositif 34 détectant le niveau commandé par membrane, un dispositif fabriqué par Eaton Corporation, Carol Stream, Illinois,
E.U.A., en tant que dispositif de contrôle de pression de la série 1000 , ajusté de façon que le contact électrique soit établi lorsque la pression dynamique appliquée à son orifice est inférieure à 2,49 mbars et que le contact électrique soit interrompu lorsque la pression dynamique est supérieure à 7,47 mbars; pour les matériaux de charbon activé 62 du filtre 12, un matériau fabriqué par
Calgon Corporation , Pittsburgh > Pennsylvanie, E.U.A., connu sous le nom de qualité F-300; pour la vanne d'entrée 36, une vanne également fabriquée par la Eaton Corporation, en tant que vanne de réglage d'eaux à solénoïde, à action directe, 5-30; et pour le réchauffeur 5D, un réchauffeur à immersion à résistance de 1000 watts fabriqué par
Precision Tubular Heater Corporation à Franklin, Tennessee,
E.U.A.

Un morde de réalisation commercial de l'épurateur d'eau 10 peut également s'écarter quelque peu de l'agencement physique décrit ici. Par exemple, au lieu d'avoir une paroi transversale 24 divisant le compartiment actif 22 en compartiment de filtre 26 et compartiment d'évaporateur 28, le filtre 12 et l'évaporateur 14 peuvent être individuellement abrités et une connexion de fluide, accomplissant la fonction de la connexion de fluide 46, peut être activement agencée entre ces composants individuellement abrités. Dans un tel agencement par conséquent, il n'y aura pas de paroi transversale 24 mais au contraire les parois du logement individuel du filtre 12 et de l'évaporateur 14 qui sont adjacentes l'une à l'autre seront l'équivalent mécanique de la paroi transversale 24 et un cylindre creux sera prévu, permettant une connexion de fluide 46 entre ces logements individuels pour ces composants.

Claims

REVENDICATIONS

1.- Epurateur d'eau caractérisé en ce qu'il comprend un condenseur externe (20) en forme de U ayant des branches arrière et latérales délimitant une zone interne active, un moyen formant paroi (24) orienté transversalement auxdites branches latérales dudit condenseur, subdivisant ladite zone active en un compartiment de filtre (26) disposé vers l'arrière et un compartiment d'dvapora- teur (28) disposé vers l'avant, un filtre (12) et un évaporateur (14) activement disposés respectivement dans lesdits compartiments de filtre et d'évaporateur, et une ouverture dans ledit moyen formant paroi transversale pour établir un mouvement du fluide en directions opposées de toute eau de boisson entre lesdits compartiments et par rapport audit filtre et audit évaporateur, ainsi l'eau de boisson est adaptée, en certains temps, à s'écouler à travers l'ouverture dudit moyen formant paroi transversale après avoir été filtrée dans ledit évaporateur et en d'autres moments, à s'écouler en direction inverse vers le filtre sous la pression de vapeur produite par ledit évaporateur pour ainsi chauffer ledit filtre afin d'améliorer sa filtration.

2.- Epurateur d'eau selon la- revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un réchauffeur (50) dans l'évaporateur pretcité et un moyen (34) détectant le niveau de l'eau dans le compartiment du filtre précité, adapté,à un niveau inférieur choisi de liteau de boisson , à amorcer le fonctionnement dudit réchauffeur et à un niveau supérieur choisi F à terminer l'écoulement de toute eau de boisson dans ledit compartiment du filtre, ainsi l'épurateur d'eau fonctionne en réponse au niveau d'eau dans lesdits compartiments du filtre et de l'évaporateur même si ledit moyen détectant le niveau d'eau est uniquement dans ledit compartiment du filtre.

3.- Epurateur d'eau selon la revendication 2, caractérise en ce qu'il comprend un moyen (34) détectant

le niveau de l'eau dans ledit condenseur adapté, à un niveau inférieur choisi de l'eau purifiée de boisson, à amorcer l'écoulement d'eau de boisson vers ledit filtre dans ledit compartiment du filtre et à un niveau supérieur choisi à le terminer, pour ainsi contrôler le aeeaement dudit épurateur d'eau selon la consommation de- ladite eau épurée de boisson.

4.- Procédé de séparation, par évaporation, d'hydrocarbures et agents polluants identiquesyde l'eau de boisson, en utilisant un filtre de charbon activé chauffé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'établir une communication à travers une connexion de fluide entre un évaporateur fermé vers l'atmosphère et un compartiment contenant ledit filtre de charbon activé, de faire s'écouler sous pression,# ladite eau de boisson à travers ledit filtre de charbon activé et de là dans une première direction à travers ladite connexion de fluide dudit compartiment du filtre de charbon activé dans ledit évaporateur fermé, de provoquer, par évaporation dans ledit évaporateur fermé, la production de vapeur de ladite eau de boisson qui est partiellement canalisée dans un condenseur pour un chan-ge- ment de phase pour retourner à l'état fluide pour son utilisation en tant qu'eau épurée de boisson, de permettre à une partie restante de la vapeur produite dans ledit évaporateur fermé de forcer l'eau chauffée de boisson à s'écouler dans une seconde direction inverse à travers ladite connexion de fluide dudit évaporateur fermé vers ledit compartiment du filtre de charbon activé pour établir un contact physique avec l'extérieur dudit filtre de charbon activé, et de forcer, par échange de chaleur entre l'eau de boisson chauffée en écoulement vers l'arrière et ledit filtre de charbon activé, l'échauffement dudit filtre, ainsi ladite eau de boisson forcée sous pression à travers ledit filtre est exposée audit charbon activé chauffé qui en améliore le filtrage des hydrocarbures et agents polluants analogues.

5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le condenseur précité est disposé de façon à entourer le compartiment du filtre et il y a un échange de chaleur supplémentaire entre la vapeur entrant dans le condenseur et le filtre dans ledit compartiment pour ainsi contribuer au chauffage du filtre.

6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consista à éventer le compartiment du filtre vers l'atmosphère pour ainsi éviter toute accumulation excessive de pression dans l'interconnexion du compartiment du filtre et de llévaporateur.

7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une première étape de contrôler l'écoulement d'eau de boisson vers le filtre selon le niveau de 1 t eau épurée de boisson dans le condenseur, où un niveau inférieur choisi de l'eau épurée de boisson dans le condenseur amorce l'écoulement d'eau de boisson vers le filtre et un niveau supérieur choisi y termine ledit écoulement.

8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde étape de contrôler l'écoulement de l'eau de boisson vers le filtre selon le niveau de l'eau de boisson partiellement épurée dans l'évaporateur, où un niveau haut choisi de l'eau de boisson partiellement épurée dans l'évaporateur est adapté à terminer tout écoulement de l'eau de boisson vers le filtre.