FR2812561A1 - Mobile, self-contained and self-cleaning filter unit e.g. for drinking water has layers of filtering materials separated by permeable membranes - Google Patents

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Abstract

A filter unit fits into a container (1) with a carrying handle (2). The container has a partition with perforations (5) at the bottom separating an input well (4) from a chamber filled with layers (6) of filtering material, separated by permeable membranes of geotextile material. The unit uses atmospheric pressure and gravity to filter water to an outlet (8). A filter unit, which can be carried by one person, fits into a container (1) with a carrying handle (2). The container has a partition with perforations (5) at the bottom separating an input well (4) from a chamber filled with layers (6) of filtering material - expanded clay pellets, river sand, activated charcoal and polystyrene balls - separated by permeable membranes of geotextile material. The unit uses atmospheric pressure and gravity to filter up to 10 litres of water an hour as it passes upwards through the filtering layers to an outlet (8).

Description

<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un dispositif pour filtrer un liquide au moyen de matériaux meubles. <Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a device for filtering a liquid by means of movable materials.

Pour filtrer un liquide, de nombreux dispositifs autonomes existent qui utilisent le passage du liquide à filtrer au travers de couches successives de matériaux meubles. Quand ceux-ci fonctionnent sous la seule influence de la gravité naturelle, le courant du liquide se fait habituellement de haut en bas, ainsi ces dispositifs sont soumis au colmatage, ne bénéficiant pas d'une fonction d'auto-nettoyage par inversion du sens de circulation du liquide dans les couches filtrantes. D'autre part ces mêmes dispositifs sont conçus sous la forme d'installations fixes ; en effet tout mouvement de basculement ou de retournement compromettrait la nécessaire stabilité des couches de matériaux filtrants dont ils sont constitués. To filter a liquid, many autonomous devices exist which use the passage of the liquid to be filtered through successive layers of loose material. When these operate under the sole influence of natural gravity, the flow of liquid is usually done from top to bottom, so these devices are subject to clogging, not benefiting from a self-cleaning function by reversing the direction circulation of the liquid in the filter layers. On the other hand these same devices are designed in the form of fixed installations; indeed any tilting or inversion movement would compromise the necessary stability of the layers of filtering materials of which they are made.

Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte en effet selon une première caractéristique, un récipient général muni d'un couvercle compressif figeant les matériaux filtrants dans leur ordonnancement initial. Selon une seconde caractéristique le dispositif selon l'invention comporte un puit d'alimentation, disposé verticalement sur toute la hauteur du dispositif et dont la partie inférieure présente des perforations qui, outre leur un rôle de grille, sont destinées à répartir le flux de liquide à filtrer à la base d'un ensemble filtrant fonctionnant en vertu du principe des vases communicants, soumis à la pression atmosphérique. Un orifice de vidange, équipé d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture relie le fond du puit à l'extérieur du dispositif . Dans la position de fermeture de cet orifice de vidange, les couches de matériaux filtrants sont traversées par un courant de liquide vertical, dans le sens de bas en haut, permettant l'action de filtrer. Dans la position d'ouverture de cet orifice de vidange, les couches de matériaux filtrants sont traversées par un courant de liquide de sens inverse, provoqué par une vidange par gravité du dispositif complet. Ce courant entraîne les matières préalablement retenues dans l'action filtrante des matériaux et les conduit vers l'extérieur, ce qui assure l'auto nettoyage du dispositif.  The device according to the invention overcomes these drawbacks. According to a first characteristic, it in fact comprises a general container provided with a compressive cover freezing the filtering materials in their initial scheduling. According to a second characteristic, the device according to the invention comprises a supply well, arranged vertically over the entire height of the device and the lower part of which has perforations which, in addition to their role as a grid, are intended to distribute the flow of liquid. to be filtered at the base of a filtering assembly operating by virtue of the principle of communicating vessels, subjected to atmospheric pressure. A drain opening, equipped with an opening and closing mechanism, connects the bottom of the well to the outside of the device. In the closed position of this drain orifice, the layers of filtering materials are traversed by a vertical stream of liquid, in the direction from bottom to top, allowing the action of filtering. In the open position of this drain orifice, the layers of filter materials are traversed by a flow of liquid in the opposite direction, caused by a drain by gravity of the complete device. This current entrains the materials previously retained in the filtering action of the materials and leads them to the outside, which ensures self-cleaning of the device.

Selon une troisième caractéristique, le dispositif selon l'invention comporte un ensemble filtrant, constituée par un empilement de couches de matériaux, confiné dans l' espace compris entre la paroi perforée du puit d'alimentation, les bords et le couvercle compressif du récipient général. Cet empilement est organisé selon l'agencement suivant, du bas vers le haut According to a third characteristic, the device according to the invention comprises a filtering assembly, constituted by a stack of layers of materials, confined in the space between the perforated wall of the supply well, the edges and the compressive cover of the general container. . This stacking is organized according to the following arrangement, from bottom to top

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Premièrement: une couche de matériaux présentant des éléments séparés d'une granulométrie suffisante pour assurer une diffusion horizontale rapide du liquide à filtrer. Cette même couche présente, en outre, une résistance à la compression pour supporter la masse des couches supérieures ainsi que les contraintes supplémentaires qui peuvent être imposées par un mode particulier d'utilisation, de manutention ou de transport du dispositif.  Firstly: a layer of materials having separate elements of sufficient particle size to ensure rapid horizontal diffusion of the liquid to be filtered. This same layer has, moreover, a compressive strength to support the mass of the upper layers as well as the additional constraints which may be imposed by a particular mode of use, handling or transport of the device.

Deuxièmement: une membrane filtrante de séparation qui selon certains modes particuliers de fabrication et de fonctionnement présente une qualité de macro, micro ou ultra filtration. Troisièmement: une couche de matériaux filtrants constituée d'un ou plusieurs lits de granulats fins dont la granulométrie, la porosité, les caractéristiques techniques ainsi que le nombre et l'épaisseur peuvent varier en fonction de la performance recherchée et selon des critères connus. Secondly: a separation filter membrane which, according to certain particular manufacturing and operating modes, has a quality of macro, micro or ultra filtration. Thirdly: a layer of filtering materials made up of one or more beds of fine aggregates whose grain size, porosity, technical characteristics as well as the number and thickness can vary according to the desired performance and according to known criteria.

Quatrièmement: une membrane filtrante de séparation qui selon certains modes particuliers de fabrication et de fonctionnement présente une qualité de macro, micro ou ultra filtration et qui peut être d'une qualité différente de la première membrane mise en oeuvre au niveau inférieur. Fourth: a separation filtering membrane which according to certain particular modes of manufacture and operation has a quality of macro, micro or ultra filtration and which can be of a quality different from the first membrane implemented at the lower level.

Cinquièmement: une couche supérieure constituée d'éléments séparés présentant une granulométrie suffisante pour assurer une fonction de stockage du liquide filtré dans ses interstices. En outre cette couche pouvant subire des contraintes de pression lors de manoeuvres de basculement de retournement ou l'application d'un couvercle compressif au dispositif, ses éléments constitutifs sont résistants à ces contraintes. Fifth: an upper layer made up of separate elements having a particle size sufficient to ensure a storage function of the filtered liquid in its interstices. In addition, since this layer can be subjected to pressure constraints during overturning tilting maneuvers or the application of a compressive cover to the device, its constituent elements are resistant to these constraints.

Sixièmement: la couche supérieure précédemment décrite est parcourue par un drain inséré dans son épaisseur et dont la fonction est d'extraire le liquide filtré contenu dans cette couche et de le diriger vers l'extérieur du dispositif en traversant la paroi du récipient général. L'orifice du drain vers l'extérieur est muni d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture. Sixth: the upper layer previously described is traversed by a drain inserted in its thickness and whose function is to extract the filtered liquid contained in this layer and to direct it towards the outside of the device by crossing the wall of the general container. The drain opening to the outside is provided with an opening and closing mechanism.

Septièmement: dans la partie la plus haute du dispositif et dans sa paroi extérieure un évent est pratiqué. Seventh: in the highest part of the device and in its outer wall a vent is made.

Selon des modes particuliers de réalisation - le dispositif pourra être construit dans toutes proportions et sous divers aspects de formes. According to particular embodiments - the device can be constructed in all proportions and in various aspects of form.

- Dans sa configuration portative le dispositif pourra être équipé d'une anse de transport manuel. - In its portable configuration, the device can be equipped with a manual transport handle.

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- Le puit d'alimentation pourra être rehaussé par rapport au reste du dispositif, afin d'augmenter la pression du liquide (fonction de la hauteur de la colonne).  - The supply well can be raised in relation to the rest of the device, in order to increase the pressure of the liquid (depending on the height of the column).

- Le puit d'alimentation pourra occuper un emplacement quelconque dans le dispositif. - The supply well can occupy any location in the device.

- Les matériaux meubles constituant un ensemble filtrant destiné à filtrer de l'eau pourront être de natures suivantes (à titre d'exemple), de bas en haut : billes d'argile expansé, toile "géotextile", sable de rivière, charbon de bois activé, sable de rivière, toile "géotextile", billes de polystyrène expansé. - The movable materials constituting a filter assembly intended to filter water may be of the following types (for example), from bottom to top: expanded clay balls, "geotextile" cloth, river sand, charcoal activated wood, river sand, "geotextile" fabric, expanded polystyrene beads.

- L'orifice à usage d'évent pratiqué dans la partie supérieure du dispositif pourra être équipé d'une membrane filtrante destiné à supprimer une voie de contamination par le milieu extérieur, du liquide filtré contenu dans le dispositif. - The vent opening made in the upper part of the device may be fitted with a filter membrane intended to eliminate a path of contamination by the external medium, of the filtered liquid contained in the device.

Le dessin annexé illustre l'invention En référence à ce dessin, le dispositif comporte un récipient général (1) muni d'une anse de transport (2), recouvert d'un couvercle compressif (3) laissant libre l'orifice supérieur du puit d'alimentation (4). The accompanying drawing illustrates the invention With reference to this drawing, the device comprises a general container (1) provided with a transport handle (2), covered with a compressive cover (3) leaving the upper orifice of the well free supply (4).

La base du puit d'alimentation présente des perforations (S) à usage de grille et de répartiteur du flux de liquide à filtrer dans la partie inférieure de l'ensemble filtrant (6) constitué d'un empilement de couches successives de matériaux meubles. The base of the supply well has perforations (S) for use as a grid and for distributing the flow of liquid to be filtered in the lower part of the filter assembly (6) consisting of a stack of successive layers of loose material.

La première couche de matériaux (en commençant par le bas), constituée de billes d'argile expansé, répartit horizontalement le flux sur toute la surface de la couche suivante, séparée par une toile "géotextile", et constituée de trois lits superposés: sable de rivière, charbon de bois activé, sable de rivière. Une toile "géotextile" sépare cette précédente couche de la suivante et dernière, constituée de bille de polystyrène expansé dont l'élasticité permet par compression sous l'effet du couvercle (3), de figer les différentes couches de matériaux meubles dans leur ordonnancement initial tout en conservant un volume interstitiel suffisant.  The first layer of materials (starting from the bottom), consisting of expanded clay balls, distributes the flow horizontally over the entire surface of the next layer, separated by a "geotextile" canvas, and consisting of three bunk beds: sand river, activated charcoal, river sand. A "geotextile" canvas separates this previous layer from the next and last, consisting of expanded polystyrene ball whose elasticity allows by compression under the effect of the cover (3), to freeze the different layers of loose material in their initial ordering while maintaining sufficient interstitial volume.

Après avoir traversé ces différentes couches de matériaux en vertu du principe des vases communicants soumis à la pression atmosphérique, l'eau brute s'est débarrassée de sa pollution, piégée dans les interstices et porosités de l'ensemble filtrant. After having passed through these different layers of materials by virtue of the principle of communicating vessels subjected to atmospheric pressure, the raw water has got rid of its pollution, trapped in the interstices and porosities of the filter assembly.

L'eau filtrée est extraite de la dernière couche par un drain (7) muni à son extrémité, d'un dispositif d'ouverture et de fermeture (8). The filtered water is extracted from the last layer by a drain (7) provided at its end with an opening and closing device (8).

Un orifice d'évent (9) permet le libre passage de l'air dans le dispositif, et donc, soumet la circulation des liquides à l'influence de la pression atmosphérique A vent opening (9) allows the free passage of air in the device, and therefore, subjects the circulation of liquids to the influence of atmospheric pressure

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Un orifice (10) muni d'un dispositif d'ouverture et de fermeture, situé dans la partie basse du récipient général au niveau de la base du puit d'alimentation permet le fonctionnement normal du filtre (à la pression atmosphérique), s'il est fermé, et la vidange total du dispositif (par gravité), s'il est ouvert. En outre, la vidange entraîne l'auto nettoyage de l'ensemble filtrant par établissement d'un courant de circulation inversé du liquide.  An orifice (10) provided with an opening and closing device, located in the lower part of the general container at the base of the supply well allows normal operation of the filter (at atmospheric pressure), if it is closed, and total emptying of the device (by gravity), if it is open. In addition, emptying results in self-cleaning of the filter assembly by establishing a reverse circulation current of the liquid.

A titre d'exemple, non limitatif, le récipient général du dispositif aura une contenance de 12 litres; un ensemble de cette taille peut débiter en continu 10 litre d'eau filtrée par heure. By way of example, without limitation, the general container of the device will have a capacity of 12 liters; an assembly of this size can continuously deliver 10 liters of filtered water per hour.

Dans cette configuration portative, le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à améliorer la qualité sanitaire de l'eau consommée par des populations en difficulté à la suite d'évènements les privant d'un approvisionnement sécurisé en eau potable. In this portable configuration, the device according to the invention is particularly intended to improve the sanitary quality of the water consumed by populations in difficulty following events depriving them of a secure supply of drinking water.

<Desc/Clms Page number 5><Desc / Clms Page number 5>

Claims (7)

REVENDICATIONS 1) Dispositif pour filtrer un liquide au moyen de matériaux meubles, caractérisé en ce que l'ensemble du dispositif est contenu dans un récipient général (1) mobile, manipulable par une seule personne dans sa configuration portative et muni, à cette fin, d'une anse de transport (2).1) Device for filtering a liquid by means of movable materials, characterized in that the entire device is contained in a general container (1) which can be moved, can be manipulated by a single person in its portable configuration and provided, for this purpose, with 'a transport handle (2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les couches de matériaux meubles superposées constituant l'ensemble filtrant (6), sont figées dans leur ordonnancement étant confinées dans un espace fermé et comprimées verticalement par l'action du couvercle compressif (3).2) Device according to claim 1 characterized in that the layers of superimposed movable materials constituting the filter assembly (6), are frozen in their ordering being confined in a closed space and compressed vertically by the action of the compressive cover (3) . 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un puit d'alimentation (4) qui permet d'alimenter l'ensemble filtrant (6) par le bas.3) Device according to claim 1 characterized in that it comprises a supply well (4) which allows to supply the filter assembly (6) from below. 4) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 3 caractérisé en ce qu'un orifice de vidange équipé d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture (10), situé au niveau de la base du puit d'alimentation permet la filtration d'un liquide par la circulation verticale, de bas en haut, de ce liquide dans l'ensemble filtrant si l'orifice est fermé et l'auto nettoyage de ce même ensemble par établissement d'un courant inversé du liquide si le l'orifice de vidange est ouvert.4) Device according to claim 1 and claim 3 characterized in that a drain orifice equipped with an opening and closing mechanism (10), located at the base of the supply well allows filtration d '' a liquid by the vertical circulation, from bottom to top, of this liquid in the filter assembly if the orifice is closed and self-cleaning of this same assembly by establishing a reverse current of the liquid if the orifice is open. 5) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2 caractérisé en ce que la couche supérieure est constituée d'un matériau constitué d'éléments souples autorisant l'action compressive du couvercle (3) et conservant sous cet effet un volume interstitiel suffisant pour permettre un stockage du liquide filtré.5) Device according to claim 1 and claim 2 characterized in that the upper layer consists of a material consisting of flexible elements allowing the compressive action of the cover (3) and retaining under this effect a sufficient interstitial volume to allow storage of the filtered liquid. 6) Dispositif selon la revendications 1, la revendication 2 et la revendication 5 caractérisé en ce que la couche supérieure est parcourue par un drain (7) destiné à extraire le liquide filtré et à le diriger vers l'extérieur du dispositif au moyen d'un orifice équipé d'un mécanisme d'ouverture et de fermeture (8).6) Device according to claims 1, claim 2 and claim 5 characterized in that the upper layer is traversed by a drain (7) intended to extract the filtered liquid and to direct it towards the outside of the device by means of an orifice equipped with an opening and closing mechanism (8). 7) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'un orifice d'évent (9) pratiqué dans la partie supérieure du récipient général, permet de soumettre le flux de liquide à filtrer à l'influence de la pression atmosphérique. Garni d'une membrane filtrante, cet évent oppose en outre une barrière à une éventuelle contamination par le milieu extérieur, du liquide filtré contenu dans le dispositif.7) Device according to the preceding claims characterized in that a vent orifice (9) formed in the upper part of the general container, makes it possible to subject the flow of liquid to be filtered to the influence of atmospheric pressure. Furnished with a filter membrane, this vent also opposes a barrier to possible contamination by the external environment, of the filtered liquid contained in the device.
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