FR2928560A1

FR2928560A1 - Backwashable filter for swimming pool, has membranes that are made of porous material having less thickness permitting to carry out backwashing in short time, where concavity of each membrane is inversed by mechanical action on material

Info

Publication number: FR2928560A1
Application number: FR0801326A
Authority: FR
Inventors: Claude Pierre Terracol
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-18

Abstract

The filter has two flexible membranes (3, 3') that are made of a porous material having less thickness, where the thickness permits to carry out backwashing in a short time. The membranes are fixed on a support (4) and delimit three separated volumes (V1, V2, V'2). Seals (7, 7') assure sealing between the volumes. Each membrane has a concavity obtained by deformation of the material under an effect of pressure. The concavity is inversed by a mechanical action on the material when a filtering mode is changed to a backwashing mode.

Description

FILTRE A FLUX REVERSIBLE REVERSIBLE FLUX FILTER

Domaine technique de l'invention. Technical Field of the Invention

Le présent brevet est relatif aux filtres dits à contre-lavage , dans lesquels le nettoyage de l'élément filtrant s'obtient en inversant la circulation du liquide pendant un temps assez bref, mais suffisant pour que les impuretés soient entraînées et dirigées vers une évacuation. Cette technique concerne principalement les filtres pour piscines, mais il n'est pas interdit de l'envisager pour d'autres domaines. The present patent relates to the so-called backwashing filters, in which the cleaning of the filter element is obtained by reversing the circulation of the liquid for a relatively short time, but sufficient for the impurities to be entrained and directed towards an evacuation. . This technique mainly concerns pool filters, but it is not forbidden to consider it for other areas.

Etat de la technique. Les dispositifs filtrants majoritairement utilisés sur les piscines se présentent en trois catégories : - Filtres à sable, utilisant la technique du contre-lavage, avec les avantages inhérents à cette technique, à savoir que le passage au contre-lavage et le retour à la filtration se font par simple manoeuvre d'une vanne, mais aussi les inconvénients : l'extraction des impuretés entraîne une consommation d'eau importante, donc un coût. State of the art The filtering devices mainly used on pools come in three categories: - Sand filters, using the technique of backwashing, with the advantages inherent to this technique, namely that the passage to the backwash and the return to filtration are made by simple operation of a valve, but also the disadvantages: the extraction of impurities leads to significant water consumption, so a cost.

Par ailleurs, cette eau étant traitée chimiquement, son déversement à l'égout ou aux eaux pluviales pose un problème d'environnement qui pourrait remettre en cause cette technique. Enfin, la filtration par le sable n'est pas très fine, le chiffre de 50 microns étant généralement admis. - Filtres à cartouche, donnant une filtration plus fine (20 microns), mais ne se prêtant pas au contre-lavage. Le nettoyage est donc une opération assez contraignante, nécessitant un démontage et un remontage du filtre, et un rinçage de la cartouche au jet. Ce rinçage se traduit également par une consommation d'eau, mais 30 assez modérée. De plus, cette eau, n'étant pas traitée chimiquement, ne pose pas de problème de pollution. - Filtres à poche, technique assez voisine de celle des cartouches, avec les mêmes avantages et inconvénients. Comparativement à une cartouche, une poche présente une surface filtrante plus réduite, d'où un colmatage plus rapide. Par contre, la poche, pouvant être retournée, se nettoie plus facilement. Moreover, as this water is chemically treated, its discharge into the sewer or stormwater poses an environmental problem that could call into question this technique. Finally, the filtration by the sand is not very fine, the figure of 50 microns being generally accepted. - Cartridge filters, giving a finer filtration (20 microns), but not suitable for backwashing. Cleaning is therefore a fairly restrictive operation, requiring disassembly and reassembly of the filter, and rinsing the cartridge jet. This rinsing also results in water consumption, but quite moderate. In addition, this water, not being chemically treated, does not pose a problem of pollution. - Pocket filters, a technique quite similar to that of cartridges, with the same advantages and disadvantages. Compared to a cartridge, a pocket has a smaller filter surface, resulting in faster clogging. On the other hand, the pocket, which can be turned over, is easier to clean.

Objet de l'invention. Object of the invention

La présente invention vise à cumuler les avantages mentionnés ci-dessus, en évitant les inconvénients, à savoir : - Bonne finesse de filtration, par utilisation d'un matériau filtrant approprié. - Nettoyage par contre-lavage, excluant donc tout démontage. - Consommation d'eau modérée, limitant à un niveau acceptable le coût du contre-lavage, ainsi que son impact sur l'environnement. L'invention consiste à réaliser un filtre à contre-lavage dans lequel le sable est remplacé par un matériau filtrant en paroi mince, où les impuretés ne peuvent pas s'enfoncer profondément. On peut envisager, par exemple, un matériau voisin de celui utilisé pour les poches, mais dans une configuration donnant une surface relativement importante The present invention aims to combine the advantages mentioned above, avoiding the disadvantages, namely: - Good fineness of filtration, using a suitable filter material. - Cleaning by backwashing, thus excluding any disassembly. - Moderate water consumption, limiting to an acceptable level the cost of the backwash, as well as its impact on the environment. The invention consists in producing a backwash filter in which the sand is replaced by a thin wall filter material, where the impurities can not penetrate deeply. For example, a material similar to that used for the bags may be envisaged, but in a configuration giving a relatively large surface area.

Description sommaire des dessins. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement 20 des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, et dans lesquels : - La figure 1 représente un filtre d'une première famille dite à membranes parallèles pleines . -La figure 2 représente un filtre d'une deuxième famille dite à 25 structure cylindrique . - La figure 3 représente un filtre d'une troisième famille dite à structure sphérique . - La figure 4 représente un filtre d'une quatrième famille dite à membranes parallèles annulaires . 30 Toutes ces figures sont des coupes par des plans axiaux. Brief description of the drawings. Other advantages and features will become more apparent from the accompanying drawings given by way of non-limiting examples, and in which: - Figure 1 shows a filter of a first family called full parallel membranes. FIG. 2 represents a filter of a second family referred to as a cylindrical structure. FIG. 3 represents a filter of a third family called spherical structure. - Figure 4 shows a filter of a fourth family called annular parallel membranes. All of these figures are sections through axial planes.

Description détaillée de l'invention. - Le filtre représenté en figure 1, de forme générale cylindrique, se compose classiquement d'une cuve 1 et d'un couvercle 2, avec un dispositif d'étanchéité (non représenté). L'ensemble filtrant se compose de deux membranes 3, 3', fixées sur un support 4 et délimitant trois volumes séparés V1, V2, V'2, les deux derniers étant normalement mis en parallèle. L'étanchéité entre les trois volumes est réalisée au moyen des joints 7, 7'. Detailed description of the invention. - The filter shown in Figure 1, of generally cylindrical shape, is conventionally composed of a tank 1 and a lid 2, with a sealing device (not shown). The filter assembly consists of two membranes 3, 3 'fixed on a support 4 and delimiting three separate volumes V1, V2, V'2, the last two being normally paralleled. The seal between the three volumes is achieved by means of the joints 7, 7 '.

Le volume V1, ainsi que l'ensemble V2, V'2, sont reliés à une vanne multivoies 5, d'un type connu en soi. Trois autres voies de cette vanne sont respectivement reliées à la pompe, à l'utilisation, et à l'égout (ou à toute autre évacuation possible). En première analyse, les deux petites vannes 6, 6' sont supposées ouvertes. En mode filtration, la pompe est reliée au volume V2, V'2 et l'utilisation au volume V1. L'eau circule selon les flèches FI. Les membranes sont réalisées préférentiellement en matériau souple, avec un galbe qui leur permet de prendre la forme dessinée en trait plein sur la figure. Les impuretés se déposent sur les parois extérieures des membranes. En mode contre-lavage, la pompe est reliée au volume VI, les volumes V2, V'2 étant envoyés à l'évacuation. L'eau circule selon les flèches F2, et les membranes prennent la forme dessinée en trait pointillé. The volume V1, as well as the set V2, V'2, are connected to a multi-way valve 5, of a type known per se. Three other ways of this valve are respectively connected to the pump, the use, and the sewer (or any other possible evacuation). In first analysis, the two small valves 6, 6 'are assumed to be open. In filtration mode, the pump is connected to the volume V2, V'2 and the use to the volume V1. The water circulates according to the arrows FI. The membranes are preferably made of flexible material, with a curve that allows them to take the shape drawn in solid lines in the figure. The impurities are deposited on the outer walls of the membranes. In backwash mode, the pump is connected to the volume VI, the volumes V2, V'2 being sent to the evacuation. The water circulates according to the arrows F2, and the membranes take the form drawn in dotted line.

L'intérêt de l'invention réside dans le fait que la phase de contre-lavage peut être extrêmement brève. En effet : - L'élimination des impuretés est beaucoup plus rapide quand il suffit de les décoller d'une membrane, que lorsqu'il faut leur faire traverser une forte épaisseur de sable. -L'inversion de la concavité des membranes se traduit par un effet mécanique facilitant la désagrégation et la désincrustation des impuretés. - Enfin, les vannes 6, 6', non indispensables en première analyse, peuvent apporter une efficacité supplémentaire au contre-lavage si on les ouvre alternativement. Par exemple, si 6 est ouverte et 6' fermée, le débit se concentre sur la membrane 3, qui se trouve ainsi nettoyée plus énergiquement. Si on inverse les vannes, c'est la membrane 3' qui en bénéficie. Dans une réalisation optimale, les volumes V1, V2, V'2 ne sont pas des espaces vides, mais contiennent des structures nervurées qui permettent aux membranes 3, 3' de trouver un appui, soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur, tout en n'entravant pas la libre circulation de l'eau. La figure 1 présente une réalisation à deux membranes, mais on peut imaginer des filtres présentant des nombres de membranes différents, depuis un filtre élémentaire à membrane unique, jusqu'à des filtres de grande capacité présentant des nombres de membranes plus élevés. On arrive ainsi naturellement à une notion de gamme permettant de couvrir les besoins rencontrés dans toute leur diversité, notamment pour des piscines de toutes dimensions, ou pour d'autres utilisations (Spa par exemple). -Sur le filtre de la figure 2, on retrouve une cuve 11 et un couvercle 12. Une première famille de membranes 13 est constituée d'éléments verticaux, l'ensemble se présentant sous une forme prismatique à 3, 4... ou n faces, sensiblement inscriptible dans un cylindre. The advantage of the invention lies in the fact that the backwashing phase can be extremely short. Indeed: - The removal of impurities is much faster when it is sufficient to take off a membrane, when they have to cross a thick sand. The inversion of the concavity of the membranes results in a mechanical effect facilitating the disintegration and desincrustation of the impurities. - Finally, the valves 6, 6 ', not essential in the first analysis, can provide additional efficiency to the backwash if opened alternately. For example, if 6 is open and 6 'closed, the flow is concentrated on the membrane 3, which is thus cleaned more vigorously. If we reverse the valves, it is the membrane 3 'that benefits. In an optimal embodiment, the volumes V1, V2, V'2 are not empty spaces, but contain ribbed structures that allow the membranes 3, 3 'to find a support, either outwardly or inwardly while not impeding the free flow of water. FIG. 1 shows a two-membrane embodiment, but it is possible to imagine filters having different numbers of membranes, from a single membrane elementary filter, to high-capacity filters with higher numbers of membranes. Naturally, we arrive at a concept of range to cover the needs met in all their diversity, especially for pools of all sizes, or for other uses (Spa for example). -On the filter of Figure 2, there is a tank 11 and a lid 12. A first family of membranes 13 consists of vertical elements, the assembly being in a prismatic form 3, 4 ... or n faces, substantially writable in a cylinder.

Les membranes peuvent être des pièces distinctes présentant, comme précédemment, une forme galbée leur permettant de prendre deux concavités opposées, vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Dans une réalisation plus simple, on peut également admettre d'avoir une feuille unique qu'on enroule sur elle-même pour lui donner une forme sensiblement cylindrique. La concavité résulte alors de la déformation du matériau filtrant sous l'effet de la pression. Dans les deux cas, les membranes s'appuient sur des barreaux verticaux (non représentés), dont l'ensemble constitue une structure de type cage d'écureuil . Une deuxième famille de membranes 13' est concentrique à la première et de configuration analogue, au diamètre près. Les deux familles de membranes s'appuient sur des embases annulaires 14, 14' auxquelles sont fixés les barreaux verticaux. On fait ainsi apparaître les volumes V1, V2, V'2 qui assurent les mêmes fonctions que précédemment. Ils ont tous la forme approximative d'anneaux cylindriques. Pour assurer l'étanchéité entre eux, des moyens adéquats doivent être mis en place entre les membranes et leurs supports, ainsi qu'entre l'embase 14 et le couvercle d'une part (joint 17), l'embase 14' et le fond de la cuve d'autre part (joints 18 et 19). The membranes may be separate parts having, as before, a curved shape allowing them to take two opposite concavities, inwardly or outwardly. In a simpler embodiment, it can also be assumed to have a single sheet that is wound on itself to give it a substantially cylindrical shape. The concavity then results from the deformation of the filter material under the effect of the pressure. In both cases, the membranes are supported on vertical bars (not shown), all of which is a squirrel cage type structure. A second family of membranes 13 'is concentric to the first and of similar configuration, to the nearest diameter. The two families of membranes rely on annular bases 14, 14 'to which are fixed the vertical bars. We thus show volumes V1, V2, V'2 which provide the same functions as before. They all have the approximate shape of cylindrical rings. To ensure the seal between them, adequate means must be put in place between the membranes and their supports, as well as between the base 14 and the lid on the one hand (seal 17), the base 14 'and the bottom of the tank on the other hand (joints 18 and 19).

Sur la figure, la cuve est également représentée sous la forme d'un anneau cylindrique. Cela n'est pas impératif, mais facilite l'obtention d'une bonne résistance mécanique du fond de la cuve et du couvercle. Comme pour le filtre de la figure 1, il est intéressant que les volumes V1, V2, V'2 soient occupés par des nervures contre lesquelles les membranes peuvent venir s'appuyer. Toujours comme pour le filtre précédent, on peut imaginer des configurations plus simples (une seule famille de membranes, le volume V2 devenant alors unique), ou plus complexes (plus de deux familles de membranes, celles-ci restant concentriques). - Sur le filtre de la figure 3, L'ensemble cuve 21 et couvercle 22 délimitent un volume approximativement sphérique. Chaque famille de membranes 23, 23' se présente sous la forme d'un polyèdre, les deux polyèdres étant sensiblement inscriptibles dans des sphères concentriques. On retrouve ainsi les volumes V1, V2, V'2. Les polyèdres représentés ici peuvent être considérés comme des octaèdres réguliers vus en coupe, dont une face est dirigée vers le bas et neutralisée pour assurer la fonction de passage des tuyaux. D'autres configurations polyédriques sont bien entendu possibles, depuis la plus simple (tétraèdre), jusqu'à de plus complexes (dodécaèdre par exemple). Comme précédemment, le nombre de familles de membranes peut être différent de deux. - Le filtre selon la figure 4 se rapproche de celui décrit par la figure 1, dans la mesure où les membranes sont de forme circulaire et disposées horizontalement. La différence se situe dans le fait que ces membranes présentent un trou central, ainsi que leurs supports, ce qui permet de faire apparaître un tube de circulation axial. En mode filtration, l'alimentation du filtre se fait par la périphérie, et l'évacuation par l'axe (flèches FI et membranes en trait plein). En mode contre-lavage, c'est l'inverse (flèches F2 et membranes en trait pointillé). Comme sur la figure 1, on retrouve la cuve 31, le couvercle 32, et les membranes 33, 33'. Les supports des membranes sont les pièces 34, 34' et 35,35'. L'ensemble filtrant se compose ainsi de deux sous-ensembles disposés symétriquement par rapport à un plan horizontal P. In the figure, the tank is also represented in the form of a cylindrical ring. This is not imperative, but facilitates the obtaining of good mechanical strength of the bottom of the tank and lid. As for the filter of Figure 1, it is interesting that the volumes V1, V2, V'2 are occupied by ribs against which the membranes can come to rest. Still as for the previous filter, one can imagine simpler configurations (a single family of membranes, volume V2 then becoming unique), or more complex (more than two families of membranes, these remaining concentric). - On the filter of Figure 3, the tank assembly 21 and cover 22 delimit an approximately spherical volume. Each family of membranes 23, 23 'is in the form of a polyhedron, the two polyhedra being substantially writable in concentric spheres. We thus find the volumes V1, V2, V'2. The polyhedra represented here can be considered as regular octahedra seen in section, of which one side is directed downwards and neutralized to ensure the function of passage of the pipes. Other polyhedral configurations are of course possible, from the simplest (tetrahedron), to more complex (dodecahedron for example). As before, the number of membrane families may be different from two. - The filter according to Figure 4 is similar to that described in Figure 1, to the extent that the membranes are circular in shape and arranged horizontally. The difference lies in the fact that these membranes have a central hole, and their supports, which makes it possible to reveal an axial circulation tube. In filtration mode, the filter feed is via the periphery, and the evacuation via the axis (arrows F1 and membranes solid line). In backwash mode, the opposite is true (arrows F2 and dotted line membranes). As in Figure 1, there is the tank 31, the cover 32, and the membranes 33, 33 '. The membrane supports are parts 34, 34 'and 35, 35'. The filter assembly thus consists of two subassemblies arranged symmetrically with respect to a horizontal plane P.

Cet ensemble est assemblé par tout moyen approprié, par exemple une série de tiges métalliques 39 formant boulons. Les volumes V1 d'une part, V2,V'2 d'autre part, sont séparés de façon étanche par les joints 36,37. Cette séparation est complétée par le joint plat 38, qui sert également à séparer V2 et V'2. Par rapport à la figure 1, on peut noter que la concavité des membranes est moins marquée. Ce choix n'est pas impératif ; il correspond à une option dans laquelle on recherche : - Une simplicité dans la réalisation des membranes, celles-ci étant 10 ici de simples disques découpés, dont la concavité s'obtient par simple déformation sous l'effet de la pression. - Un encombrement limité en hauteur, ouvrant la possibilité de réaliser des filtres à grande capacité, comportant un nombre plus élevé de membranes, tout en restant dans une hauteur acceptable.This assembly is assembled by any appropriate means, for example a series of metal rods 39 forming bolts. The volumes V1 on the one hand, V2, V'2 on the other hand, are sealed away by the joints 36,37. This separation is completed by the flat gasket 38, which also serves to separate V2 and V'2. With respect to Figure 1, it can be noted that the concavity of the membranes is less marked. This choice is not imperative; it corresponds to an option in which we seek: - A simplicity in the realization of the membranes, the latter being 10 here cut discs, whose concavity is obtained by simple deformation under the effect of pressure. - A space limited in height, opening the possibility of making high capacity filters with a higher number of membranes, while remaining within an acceptable height.

15 Comme dans les formules précédentes, les membranes peuvent s'appuyer sur des nervures ou toute autre structure permettant de les soutenir sans entraver la circulation du liquide. Sur la figure, les nervures sont supposées radiales, mais pourraient être complétées par des nervures circonférentielles, formant quadrillage. 20 25 30 7 As in the preceding formulas, the membranes may rely on ribs or any other structure to support them without impeding the flow of the liquid. In the figure, the ribs are assumed to be radial, but could be supplemented by circumferential ribs, forming a grid. 20 25 30 7

Claims

claims

. 1- Backwashing filter in which the periodic cleaning of the filter element is obtained by reversing the direction of passage of the liquid, characterized in that the filtering element 3, 3 'is made of a thin porous material , this small thickness to perform the backwash in a particularly short time.

2- Filter according to claim 1, characterized in that the filter material is in the form of one or more flexible membranes made of any suitable material, woven or non-woven.

3- Filter according to claim 2, characterized in that each membrane is capable of taking a marked concavity under the pressure accompanying the passage of the liquid, the inversion of this concavity when going from the filtration mode to the backwash mode resulting in by a mechanical action on the material, which promotes the unincrustation of impurities, thus increasing the effectiveness of the backwashing in order to shorten the duration as much as possible. 20

4- Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the configuration of the filter element shows a first volume family denominated overall V1 connected to the use in filtration mode and the pump in backwash mode, and a second family of volumes denominated overall V2 connected to the pump in filtration mode and an evacuation in backwash mode.

5- Filter according to claim 4, characterized in that the volumes of the families V1 and V2 are occupied by ribs or any other structure to clear, on which the filter material can come to bear in order to better withstand the pressure imposed by the pump without affecting the flow of the liquid.

6- Filter according to claim 4, characterized in that the family of volumes V2, is divided into two sub-families can, through a set of valves 6, 6 ', be involved in turn during the phase of against washing, the latter being made more efficient by the fact that the flow rate of the pump is alternately applied to one part, then the other, of the filter assembly.

7- Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the filter element is configured in a substantially parallel slice structure 10, and is in the form of solid discs.

8- Filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the filter element is configured in one or more prismatic structures, substantially writable in cylinders.

9- Filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the filter element is configured in one or more polyhedral structures, substantially writable in spheres. 20

10- Filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the filter element is configured in a substantially parallel slice structure, and is in the form of discs having a central opening, thus showing a possibility of axial circulation liquid. 25 15 30