Filtre nomade purificateur d'eau
L'eau a de tout temps été un enjeu considérable. Dans les pays évolués l'eau potable, distribuée au robinet est depuis longtemps devenu une nécessité, et les exigences sanitaires de plus en plus draconiennes.
Malgré cela, l'eau des villes, dite potable, n'est souvent pas idéale, ni à boire bien sûr, ni même parfois pour laver, cuire les aliments ou préparer des boissons chaudes : trop de calcaire, de chlore, de métaux lourds, de nitrates, d'aluminium etc.... et même quelques fois des microorganismes.
Dans beaucoup de pays et notamment en France, le consommateur, encouragé par une publicité habile, a donc pris l'habitude d'acheter son eau de boisson en bouteilles plastique, ce qui a généré une activité industrielle considérable.
Parallèlement, se sont développés également des systèmes de filtration de l'eau du robinet de manière à éliminer le mauvais goût de chlore, une partie du calcaire en excès, la majeure partie des métaux lourds, aluminium, nitrates et assurer un complément de sécurité du point de vue microorganismes. Ces systèmes assez peu répandus encore en France sont par contre bien développés dans de nombreux pays. Ils présentent les avantages suivants :
-éviter le transport de lourds packs d'eau du magasin à la maison -économie d'environ 0.15 euro par litre d'eau consommée -pas de stock d'avance
-étendre l'utilisation de cette eau purifiée pour le lavage et la préparation
Ces systèmes sont souvent constitués d'un broc à deux compartiments, l'un supérieur destiné à l'eau à filtrer, l'autre inférieur destiné à recevoir l'eau filtrée, avec entre les deux le système de filtrage
qui est en général une cartouche cylindrique de dimension standardisée, échangeable ou rechargeable. Ce système présente cependant les inconvénients suivants :
-encombrement important : 2 à 3 litres de volume pour 1 litre d'eau. -complexe : plusieurs compartiments pas faciles d'accès pour le lavage
-relativement cher à l'achat
-ne permet pas sans transvasements fastidieux la préparation de plusieurs litres -non étanche
-parfois dangereux si mal stocké, risque de prolifération microbienne
Selon l'invention, le système qui pallie tous ces inconvénients est constitué d'une cartouche ou bien d'une chambre dans laquelle se trouve emprisonnée la cartouche de filtrage, comportant de chaque côté supérieur et inférieur une ouverture munie d'un pas de vis intérieur adapté aux cols des bouteilles d'eaux minérales du commerce et de deux bouchons obturateurs ; la quelle cartouche reste compatible avec son usage selon l'art actuel dans un broc à deux compartiments, ou bien la quelle chambre reste compatible avec une cartouche au standard des brocs selon l'art actuel.
La chambre munie de deux interfaces pour se raccorder à des bouteilles par exemple du type eau minérale en PET, formatée pour recevoir des cartouches de filtration au standard des brocs selon l'art actuel ne fait l'objet d'aucune antériorité connue.
La cartouche de filtration munie d'interfaces pour se raccorder à des bouteilles fait déjà l'objet de plusieurs citations et descriptions. D1 : US 5 240 620 A D2 : US 5 173 192 A D3 : EP 0 477 954 A D4 : US 2 167 225 A
D5 : JP 10 211954A.
Différentes variantes décrivent des interfaces à pas de vis, à encastrement, les procédés pour l'évacuation de l'air, et la mise en œuvre.
Cependant il n'est envisagé ni décrit dans aucun des documents cités la modification d'une cartouche aux standards et caractéristiques compatibles avec l'usage dans des brocs selon l'art actuel, afin qu'elle réalise également un filtrage par raccordement entre deux bouteilles.
Cette définition répond à un critère pratique évident : adapter librement l'usage au contexte, soit nomade, avec bouteille, soit domestique, avec broc, sans nécessité de changer de cartouche ni de s'en procurer une nouvelle.
Cela est réalisé soit en utilisant une cartouche 'universelle' modifiée par l'adjonction d'interfaces, soit en utilisant une chambre comportant des interfaces de raccordement et au standard des cartouches en usage dans des brocs.
Aussi les caractéristiques nouvelles et originales de la cartouche 'universelle' concilient l'usage dans des brocs et entre deux bouteilles, en intégrants les dispositifs associés à ces deux usages.
PRINCIPE D'UTILISATION
Remplir une bouteille d'eau minérale vide en plastique d'eau du robinet, retourner le dispositif de filtration, et visser sa partie supérieure sur le col de cette bouteille d'eau.
Visser une autre bouteille vide sur la partie inférieure du dispositif de filtration.
Retourner l'ensemble dispositif de filtration + les deux bouteilles de manière à placer la bouteille pleine d'eau à filtrer en l'air.
L'eau de la bouteille pleine s'écoule par gravité dans la bouteille vide en traversant la cartouche de filtration, contenant la poudre filtrante. L'opération dure de 2 à 3 minutes.
Une fois la filtration terminée la bouteille pleine d'eau filtrée peut être refermée avec son bouchon d'origine et stockée comme n'importe quelle bouteille d'eau minérale.
Une fois la quantité d'eau voulue traitée, on bouche la partie inférieure du dispositif avec un bouchon prévu à cet effet, on remplit l'intérieur d'eau et l'on rebouche de la même manière l'ouverture supérieure. Le contenu de la cartouche de filtration se trouve donc baignée en permanence dans l'eau, à l'abri de toute pollution, dans une enceinte étanche que l'on peut transporter ou stocker dans un réfrigérateur. Un perfectionnement peut être amené en aménageant, dans la partie inférieure, une zone plane d'un diamètre suffisant pour pouvoir poser le dispositif sur un autre récipient qu'une bouteille, par exemple un broc, une carafe etc ..
Cette partie plane peut avantageusement se terminer en son diamètre extérieur par une partie verticale permettant une pose stable du dispositif quand il n'est pas utilisé.
DESCRIPTION D'UN DISPOSITIF
Un tel dispositif FIG 1 peut par exemple, sans que cette description soit limitative, être constitué d'un cylindre 1 fermé en haut et en bas, réalisé en deux parties dans lequel se trouve emprisonnée une cartouche de filtration 6. Les parties supérieures et inférieures de celui-ci sont munies d'ouvertures 2 et 3 comportant chacune un pas de vis 13 adapté aux cols des bouteilles d'eau du commerce.
Les deux segments 4 et 5 du dit cylindre sont ajustés pour que la cartouche de filtration puisse s'encastrer parfaitement dans le segment inférieur, la bague 7 de la cartouche venant reposer sur une partie
horizontale 8 plane et s'encastrer dans le segment supérieur 4 de manière à isoler le dit segment supérieur de la cartouche de sa partie inférieure.
La partie supérieure 4 vient se positionner, par exemple par vissage, sur ou à l'intérieur du cylindre inférieur 5 en appuyant fermement sur le haut de la cartouche 6 tout en laissant un vide 9 autour de la partie haute de cette cartouche 6, de manière à laisser l'eau pénétrer dans celle- ci.
Après filtration l'eau sort par la partie basse de la cartouche 6 et s'écoule par l'orifice inférieur 10. Cet orifice inférieur est constitué d'un tube pénétrant légèrement dans le col de la bouteille pour guider l'écoulement de l'eau, tube dont le diamètre extérieur est prévu pour laisser un vide 11 entre lui et l'intérieur du col des bouteilles.
Un ou plusieurs orifices d'évacuation 12, sont en effet prévus dans la partie supérieure du pas de vis pour permettre l'évacuation de l'air de la bouteille inférieure au fur et à mesure de son remplissage. Ces orifices peuvent être soit des petits canaux traversant la paroi du pas de vis de l'ouverture 3 soit un ou des espaces creusés verticalement dans le filetage du dispositif de manière à aménager un passage d'air entre le pas de vis extérieur du col de la bouteille et le pas de vis intérieur du dispositif. Ces espaces ne doivent concerner que quelques petits secteurs pour ne pas nuire au bon vissage de la bouteille.
Les mêmes dispositions d'aménagement d'une entrée d'air sont prises au niveau du pas de vis de l'ouverture 2. Mais la section d'arrivée d'air doit être très petite et bien calculée afin de bénéficier d'un effet de capillarité et il est prévu un écart vertical entre l'arrivée de l'air dans la bouteille c'est à dire ici l'entrée du col de la bouteille, et le bas de la colonne d'eau située au-dessus du filtre, cette colonne d'eau provoquant une dépression entraînant l'aspiration de l'air par un effet siphon.
Il est a noter que l'air entrant oxygène l'eau et contribue à animer l'opération de filtrage par un effet de bullage, comme dans un oxygénateur.
II est également prévu un dispositif de sélection de la cartouche filtre, sélection fondée sur la forme de la partie inférieure de la dite cartouche.
Ce dispositif garantit la conformité de la cartouche donc la qualité du filtrage. Ce dispositif est par exemple amovible, il est par exemple clipsé ou inséré en force en usine. Ce dispositif doit pouvoir être adapté en fonction des géométries de filtres jugés conformes. Ces filtres évoluant il apparaît opportun que la clef de sélection puisse être adaptée en usine pour suivre cette évolution, sans nécessiter de modification du moule.
Il est par exemple réalisé par une couronne 14 dont plusieurs motifs de sélection sont exposés figure 2
Deux bouchons à pas de vis adaptés aux ouvertures sont également prévus. Figure 1, au dessus et en dessous du dispositif 1.
Selon l'invention, le diamètre des ouvertures 2 et 3 est compris entre 26 et 29 mm, et le diamètre de la bague d'étanchéité 7 et du segment 4 est le double, compris entre 52 et 58 mm.
Selon l'invention, afin que la bague 7 assure une étanchéité parfaite dans le segment 4, son diamètre est supérieur de quelques dixièmes de mm à celui du segment intérieur 4, afin de s'encastrer en force.
Selon l'invention, le diamètre intérieur du pas de vis est de l'ordre de 27 mm, il est inférieur au diamètre extérieur du pas de vis des bouteilles d'eau minérales, de l'ordre de 28 mm, pour assurer l'encastrement des dits pas de vis.
Une variante simplifiée de ce système FIG 3 consiste à équiper la cartouche de filtrage 1 de deux ouvertures haute 2 et basse 3 munies chacune d'un pas de vis 13 ou d'un embout adapté aux cols des bouteilles d'eau du commerce.
Le surcoût du filtre est relativement faible et transforme le filtre en un système autonome et complet à jeter, ou à recharger après utilisation s'il est muni d'un pas de vis 8 .
La figure 4 donne une description détaillée d'un exemple de réalisation de cartouche modifiée par l'adjonction d'un pas de vis ou un embout compatible avec des bouteilles.
II est à noter les bouchons 19, dont le rôle est de maintenir humide la poudre filtrante (non représentée) retenue dans l'enceinte 16. L'enceinte 16 est par exemple fermé par deux grilles 15 et 17 qui sont perméables à l'eau et retiennent la poudre. Les trous 12 sont par exemple situés sur les flanc des pas de vis 2 et 3. Le guide 10 assure un écoulement dans la bouteille, et protège les trous 12 de l'écoulement. L'enceinte réalisée en deux parties 4 et 5 est assemblée selon un diamètre 18 qui sert de joint dans une application en carafe. La jonction 18 est réalisée par exemple par encastrement, soudure ou vissage.
Enfin, les grilles 17 et 15 sont par exemple réalisées en matière plastique tissée, rapportées par soudure respectivement à la jonction 18 de 4 et 5 ; et dans le fond de 5.
La figure 5 représente la cartouche filtrante de la figure 4 mise en situation, filtrant l'eau impure de la bouteille 51 , qui s'écoule en traversant le filtre et la poudre filtrante jusqu'à la bouteille 52 qui sert à sa récupération et à son stockage. On observe les bouteilles tenue par vissage dans les pas de vis 13 de 2 et 3.
L'orifice 12 de 2 laisse rentrer l'air dans la bouteille 51 , ce qui permet de la vider, l'orifice 12 de 3 relâche l'air de la bouteille 52 ce qui autorise son remplissage.
Grâce au guide d'écoulement 10 l'eau ne ressort pas par 12 de 2 , grâce à la dépression associée à l'écoulement de l'eau à travers la grille 17, l'eau ne ressort pas par le trou 12 de 3.
L'air qui entre dans la bouteille 51 génère des bulles qui traversent l'eau à filtrer et illustrent le processus de filtrage en cours.
La figure 6 illustre la cartouche de la figure 4 en situation dans une carafe selon l'art en cours.
Son rôle est alors de filtrer l'eau impure retenue en 61 par un entonnoir 63 glissé dans une carafe 65. Le diamètre 18 de la cartouche fait joint avec l'épaulement 64 de l'entonnoir 65 et assure l'étanchéité du compartiment 61. L'eau est confiné dans la cartouche, elle s'écoule une fois purifiée dans le compartiment 62, c'est à dire la carafe 65.
Il est à noter que l'eau pénètre cette fois par l'orifice 12 de 2 en particulier à la fin du filtrage, quand le niveau de l'eau à filtrer dans 61 est bas. Cette fois, l'orifice 12 contribue à l'arrivée de l'eau à filtrer.
Ainsi la cartouche modifiée selon la description de la figure 4 convient à tous les usages, avec bouteille ou carafe, nomade ou sédentaire. Elle devient une cartouche universelle.
Selon l'invention, le diamètre des ouvertures 2 et 3 est compris entre 26 et 29 mm, et le diamètre de la bague d'étanchéité 18 est le double, compris entre 52 et 58 mm, ajusté sur le diamètre intérieur de l'épaulement 64 du compartiment supérieur 63 du broc 65.
Notons aussi que la bague 7 de la cartouche 6 s'encastre dans l'épaulement 64 ; conformément au respect du standard de la cartouche.
Notons enfin que
selon l'invention, le segment 5 figure 4 de la dite cartouche est conique afin de permettre l'insertion de la dite cartouche dans le compartiment supérieur 63 du broc, également conique. - selon l'invention, la cartouche est de longueur inférieure à celle du compartiment dans laquelle elle s'insère, afin que la bague 18 puisse prendre appui franc sur l'épaulement 64 dans laquelle elle s'encastre.
AVANTAGES
- Très grande compacité permettant un stockage aisé en dehors des temps d'utilisation, ainsi qu'une logistique simplifiée. - Portabilité adapté à un usage nomade, camping, etc.
- Prix de revient très bas.
- Utilisation de contenants universellement répandus, quasiment gratuits, étanches, disponibles en quantité, stockables, entrant dans les portes des réfrigérateurs. - Etanchéité parfaite pendant le stockage du dispositif.
Dans tout le texte de la description les pas de vis peuvent être remplacés par de simples ouvertures cylindriques de diamètre suffisamment bien adapté aux cols des bouteilles.