Brevet FR2000228A1 — publié le 19690829

La présente invention concerne un filtre perfectionné et en particulier un filtre rotatif. Selon une particularité essentielle du filtre rotatif selon l'invention, celui-ci comprend un tambour rotatif dont l'enveloppe constitue une surface de filtrage, une cuve, un distributeur rotatif à ailettes qui délimitent au moins quatre canaux d'écoulement sensiblement parallèles à l'axe du tambour, ledit distributeur étant situé au-dessus du plan de symétrie horizontal du tambour en vue d'amener un liquide ou une suspen sion à la surface de ce dernier, et un mécanisme pour faire tourner le tambour et le distributeur à ailettes. tes filtres rotatifs comprennent normalement un tambour tournant de manière que la partie inférieure de sa surface traverse une suspension en milieu liquide à filtrer qui est contenue dans une cuve placée au-dessous du tambour. On utilise normalement un dispositif d'évacuation sous vide à l'intérieur du tambour en vue d'exercer une succion à la surface intérieure de ce dernier afin que, lors de son passage à travers la suspension contenue dans la cuve, elle amasse la matière à filtrer et laisse échapper le liquide filtré ou filtrat pendant son passage dans cette zone collectrice et une zone ultérieure de drainage. En poursuivant sa rotation, la surface du tambour traverse une zone de décharge dans laquelle la matière est dégagée. I1 est fréquemment souhaitable de fournir une quantité supplémentaire de suspension à filtrer ou d'un liquide de lavage à la surface du tambour ayant traversé la suspension contenue dans la cuve et la présente invention a pour objet un dispositif avantageux permettant une telle distribution. La zone collectrice normale couvre un arc soustendant un angle d'environ 100 à 1200 au centre du tambour et, lorsqu'on applique à la surface de cé dernier la quantité supplémentaire de suspension à filtrer, ladite zone collectrice augmente Jusqu'à atteindre un arc qui sous-tend un angle d'environ 2000 au centre du tambour. Toutefois, cette surface collectrice supplémentaire n'est pas en général recouverte aussi efficacement que la surface initiale par la suspension, de sorte que le débit global du filtre n'augmente pas proportionnellement à l'accrois sement de l'angle. Néanmoins, on obtient une amélioration considérable du débit du filtre. L'aire de drainage de l'eau du tourteau déposé sur la surface du filtre diminue très fortement, mais ce phénomène n'influe pas sensiblement sur la constitution de la pâte déshydratée, oar le processus de drainage se produit en majeure partie dans les 60 degrés d'arc qui suivent immédiatement le filtrage. La teneur en matières solides du tourteau tombe d'une valeur initiale qui est d'environ 52 à 54 % (en l'absence d'une quantité supplémentaire de suspension) à une valeur d'environ 48 à 52 ss lorsqu'un supplément de suspension est déversé par le distributeur rotatif å ailettes, notamment lorsqu'on utilise l'appareil pour la filtration d'une suspension de bioxyde de titane. Cependant, ce facteur varie selon la nature exacte du tourteau à déshydrater. L'utilisation d'un distributeur rotatif à ailettes délimitant au'moins quatre canaux et monté dans une position telle qu'il déverse la suspension en milieu liquide ou un liquide de lavage de ses canaux sur la surface du tambour assure un débit régulier de distribution sur la surface filtrante du tambour ainsi qu'un étalement régulier de la suspension supplémentaire ou du liquide de lavage sur cette surface. Chaque segment étant drainé à tour de rôle, le distributeur ne subit aucun colmatage qui est courant dans les distributeurs immobiles tels que les ajutages de pulvérisation ou dans les canaux immobiles. Le distributeur rotatif à ailettes délimité de préférence cinq ou davantage de canaux et peut comporter un arbre plein ou tubulaire, les ailettes étant orientées-radiale- ment entre des plaques d'extrémités fixées à cet arbre, Le distributeur rotatif dont l'axe de symétrie longltudinal-est sensiblement parallèle à l'axe du tambour, est en général monté sur un arbre d'entratnement supporté par des paliers incorporés dans un ensemble de support qui est habituellement d'un seul tenant ou solidarisé avec l'ensemble rotatif de filtrage et comporte un mécanisme pour entratner le distributeur à ailettes en rotation autour de son axe. Le distributeur rotatif à ailettes peut être en un matériau convenable adapté à l'usage envisagé et en général, il est en métal, par exemple en aluminium ou en acier. Toujours selon l'usage envisagé, le distributeur à ailettes peut porter un revêtement de protection, par exemple en polytétrafluoroéthylène, en caoutchouc3 en émail ou sous forme ddune peinture. Le filtre rotatif selon l'invention comporte un mécanisme pour faire tourner le tambour autour de son axe de manière que sa surface passe successivement par une zone collectrice, une zone de drainage ou une zone d'application supplémentaire et7ou une zone de lavage et enfin une zone de décharge. Le tambour et le distributeur rotatif à ailettes peuvent être entraînés le cas échéant par un mécanisme commun, et ie distributeur peut être entrai né, par exemple, au moyen d'une courroie ou d'une chaîne montée sur une poulie ou un pignon cale sur l'arbre du tambour et sur une poulie ou un pignon calé sur l'arbore d'entratnement du distributeur. Un choix judicieux des rapports entre les engrenages permet de faire tourner le distributeur à la vitesse désirée. De préférence, le plan passant par l'axe du distributeur rotatif à ailettes forme un angle inférieur à 450 avec le plan vertical qui passe par l'axe du tambour et de préférence ce distributeur est monté au-dessus de la surface ascendante du tambour. Habituellement, le sens de rotation du distributeur est le même que celui du tambour, cZest-à-dire que si le tambour tourne dans le sens sinistrorsum, le distributeur est entraîné dans le même sens. Le filtre rotatif selon l'invention comprend une arrivée de liquide ou de suspension dans les canaux du dis tributeur- entrainé en rotation, cette arrivée incluant habituelliment un ou plusieurs conduits de distribution d'un fluide de haut en bas dans un canal passant au cours de son mouvement de rotation au-dessous de ce ou de ces conduits. La vitesse de rotation du distributeur est réglée de manière que la distribution du liquide ou de la suspension à la surface du tambour tournant soit aussi régulière que possible non seulement du point de vue de sa continuité, mais aussi du point de vue de l'uniformité de sa répartition. La vitesse de rotation du distributeur dépend du nombre de canaux et du débit d'amenée du liquide ou de la suspension dans le distributeur. On choisit une vitesse à laquelle les éclaboussures a partir du distributeur sont nulles ou très faibles (habituellement) plus la vitesse est faible, plus les risques d'éclaboussures sont réduits) mais cette vitesse doit néanmoins centre suffisamment élevée pour assurer une distribution régulière. De plus, la vitesse doit être suffisante pour permettre au liquide amené dans les canaux de se répartir lui-meme sur la totalité de la longueur de chacun de ceux-ci avant d'être déchargé sur la surface du tambour. Habituellement, la surface du tambour présente un certain nombre d'ouvertures qui communiquent par sa surface intérieure avec des conduites exerçant une dépression sur cette surface pour ainsi assurer le filtrage. En général, la surface du tambour est munie d'un élément filtrant tel qu'un tissu ou une couche de terre d'infusoires et on peut prévoir en outre une grille entre la surface du tambour et le tissu. On peut envisager des moyens divers pour décharger le tourteau porté par le filtre, et ceux qui sont le plus généralement utilisés consistent à appliquer une pression pneumatique sur la surface intérieure du tambour, à placer une série de lanières autour du tambour et sur un organe de décharge de manière que le tourteau suive le contour de la lanière pour s'écarter de la surface du tambour dans la zone de décharge ou à utiliser une racle ou lame qui enlève une couche de tourteau à mesure de la rotation du tambour. Une telle racle d'enlèvement peut être ou bien fixée directement au tambour principal ou bien peut être montée sur un rouleau auxiliaire. Un tel agencement permet de dégager le tourteau de la surface du tambour principal et de le transférer à une certaine distance de celui-ci avant de le décharger vers le bas. On a mentionné plus haut que le distributeur rotatif ailettes peut servir à amener sur la surface du tambour une suspension liquide à filtrer ou un liquide de lavage. Dans le cas de l'amenée d'une suspension9 l'avantage de ce distributeur est que cel7-ci n'a pas à traverser des fentes étroites ou des ajutages de pulvérisation qui risquent dêtre colmatés par la matière solide et par ailleurs, le distributeur est du type à auto-nettoyage. On a constaté que la capacité du filtre utilisé sans lavage pour une suspension est notablement augmentée. Un exemple particulièrement intéressant de produit que l'on peut filtrer et/ou laver à l'aide du dispositif de l'invention est une suspension de bioxyde de titane. En général, le filtrage d'un dispositif tel que celui de l'invention n'est pas assuré uniquement par le milieu filtrant disposé sur la surface du tambour mais également par le tourteau lui-même se trouvant sur cette surface et se formant progressivement au cours du passage du tambour dans le produit à filtrer. Un supplément de produit à filtrer est facile à appliquer au tourteau déjà formé à l'aide du distributeur rotatif à ailettes selon l'invention. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, montrera bien comment l'invention peut être mise en oeuvre, cette description concernant deux modes de réalisation non limitatifs d'un filtre selon l'invention. - la figure 1 est une vue en élévation arrière d'un filtre rotatif ; - la figure 2 est une vue en élévation en bout du filtre ; - la figure 3 est une vue plus détaillée de certaines parties du distributeur rotatif à ailettes incorporé dans le filtre selon les figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue schématique en bout d'une variante de réalisation d'un filtre selon l'invention - la figure 5 est une vue plus détaillée de certaines parties du distributeur rotatif à ailettes incorporé dans le filtre selon la figure 4 ; et - la figure 6 est une coupe transversale du distributeur rotatif de la figure 5. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le filtre rotatif comprend un tambour 1 monté sur des tourillons 2 tournant dans un bâti 3 de l'appareil. Le bâti 3 supporte une cuve 4 qui est installée de manière que la partie inférieure de la surface du tambour 1 pénètre dans cette cuve. La cuve 4 peut être alimentée en suspension en milieu liquide par une conduite 99. Le niveau de la suspension dans la cuve 4 est maintenu par écoulement dans une condult 5 aboutissant à une colonne verticale 6 qui déborde dans une conduite descendante 7 de déversement. Un distributeur rotatif 8 à ailettes (représenté plus en détail sur la figure 3) est monté sur le bâti 3, au-dessus du plan de symétrie horizontal du tambour 1, sur la surface ascendante de ce dernier. Le distributeur rotatif 8 est monté sur un arbre 9 lul-même supporté par des coussinets 10 de paliers 11 disposés dans un élément de support arrondi 12 solidarisé du bâti 3. L'un des tourillons 2 porte un pignon 13 sur lequel passe une chatne d'entratnement 14 qui fait tourner un pignon 15 monté en bout de l'arbre 9 portant le distributeur rotatif. La channe 14 est enfermée dans une enveloppe convenable 16. Le filtre est muni d'une racle de décharge 50 montée sur le bâti de support et destinée à dégager le tourteau de la surface du tambour. Des éléments de support 17, fixés au bâti 3, soutiennent une conduite d'amenée 18 équipée de trois ajutages qui déversent un liquide de lavage ou une suspension en milieu liquide à filtrer sur le distributeur rotatif 8. La conduite d'amenée 18 est assujettie aux éléments de support par des étriers de soutien 20. Comme on peut le voir sur la figure 2, une zone collectrice A couvre environ 110 à 1200, une zone de filtration supplémentaire d'une zone collectrice B couvre environ 900 et une zone de déshydratation C couvre environ 700. La zone de décharge est indiquée par D. Comme il est représenté sur la figure 3, le distributeur rotatif 8 à ailettes comprend un corps tubulaire 21 auquel sont fixées six ailettes 22 orientées radialementet espacées de distances angulaires égales. Des plaques d'extrémité 23 sont fixées au corps tubulaire 21 et aux ailettes 22. Ce corps tubulaire 21 se prolonge au-delà des plaques d'extrémité 23 et, sur ces prolongements, sont montées des ailettes triangulaires 24 alignées sur es ailettes 22. La solidarisation entre le distributeur 8 et l'arbre 9 est assurée par une vis 25. En fonctionnement, on maintient dans la cuve 4 le niveau désiré de suspension en milieu liquide à filtrer, qui es; par exemple une suspension de bioxyde de titane, en introduisant cette dernière par la conduite d'amenée 99 et en assurant son déversement dans la conduite 7 recevant le trop-plein. On fait tourner le tambour 1 dont la surface qui passe à travers la suspension contenue dans la cuve 4 est soumise à une succion. La surface du tambour est munie de préférence d'un élément filtrant classique tel qu'un tissu assurant la filtration et recueillant le tourteau de la matière filtrée. A mesure que la surface du tambour remonte et s'éloigne de sa position de contact avec la suspension. le liquide est draine à travers la surface du tambour qui présente dans ce but un certain nombre d'ouvertures (non représentées) et reçoit une nouvelle quantité de suspension à travers le distributeur rotatif 8. La rotation du distributeur à ailettes est continue et il en est de mme de son alimentatIon en suspension par les ajutages 19 de la conduite de distribution 18. On entretient le drainage du milieu liquide et la filtration de la matière solide par l'application d'une dépression ou succion à travers la surface du tambour jusqu'au moment où la succion est interrompue sur sa face descendante, et le tourteau accumulé est dégagé par la racle 50. Le second mode de réalisation du filtre rotatif illustré sur la figure 4 comporte un tambour 30 qui tourne dans une cuve 31. Un distributeur rotatif 32 à ailettes, également incorporé au dispositif pour amener un milieu liquide sur la surface du tambour tournant, est monté sur un support 33 dont l'élément supérieur 34 est agencé pour permettre de régler la position de ce distributeur. Le distributeur 32 est entrainé en rotation par une channe 35 qui passe sur un pignon 36 calé sur l'arbre 37 du tambour 30 et sur un pignon 38 calé sur l'arbre 39 du distributeur. Le distributeur rotatif représente sur les figures 5 et 6 comprend un corps tubulaire 40 auquel sont fixées des plaques d'extrémité 41 sur lesquelles sont montées huit ailettes 42 orientées radialement et à des distances angulaires égales. Le fonctionnement de ce filtre est identique à celui du filtre décrit en regard des figures 1 à 3. L'exemple suivant Illustre l'invention sans toutefois en limIter la portée. Exemnle Pour déshydrater une suspension aqueuse contenant environ 400 g par litre de bioxyde de titane, on utilise un filtre rotatif sensiblement du type représenté sur les figures 1 et 2. L'aire de la surface du tambour est de 150 x 120 cm. Au cours d'un premier essai, on introduit un supplément de suspension à travers le distributeur rotatif à ailettes sur la surface supérieure du tambour, alors qu'au cours d'un second essai, on ne distribue aucune suspension supplémentaire. Quand on amène un supplément de suspension sur la surface du filtrage, l'épaisseur moyenne du tourteau après déshydratation est de 17,2 mm et la teneur moyenne en matière solide est de 44 %. Au cours de l'essai ne comportant pas de distribution d'un supplément de suspension sur la surface du filtre, l'épaisseur moyenne du tourteau après déshydratation est de 15,5 mm et la teneur moyenne en matière solide t de 47,1 . I1 ressort de ces résultats que l'on obtient un accroissement du débit de passage à travers le filtre d'environ 30 %. On peut prévoir que l'utilisation d'un distributeur rotatif à ailettes permet dans certains cas une augmentation de débit atteignant 40 %. L'utilisation d'un distributeur rotatif à ailettes permet une répartition régulière et une distribution continue de la suspension supplémentaire sur la surface du tambour et elle évite également le colmatage des ajutages et des canaux immobiles qui était l'inconvénient caractéristique des filtres rotatifs selon la technique antérieure comportant une distribution par le haut. Il va de soi que l'on peut apporter des modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits , uniquement à titre d'exemples non limitatifs, la portée de l'invention étant définie par les revendications suivantes. REVENDICATIONS 1 - Un filtre rotatif caractérisé en ce qu'il comprend un tambour rotatif dont l'enveloppe constitue une surface de filtrage, une cuve > un distributeur rotatif à ailettes gui délimitent au moins quatre canaux d'écoulement sensiblement paral lèle@ à l'axe du tambour, ledit distributeur étant situé audessus du plan de symétrie horizontal du tambour en vue d'amener un liquide ou une suspension à la surface de ce dernier et un mécanisme pour faire tourner le tambour et le distributeur à ailettes. 2 - Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur rotatif est muni d'ailettes délimitant au moins cinq canaux. 3 --Filtre selon la revendication 1 ou 2 > caractérisé en ce que le distributeur rotatif comprend un arbre supportant plusieurs hilettes orientées radialement et montées entre des plaques dJeXtrémité fixées à cet arbre. 4 - Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre est plein. 5 - Filtre selon la revendication 3, caractérisé ce que l'arbre est tubulaire. 6 - Filtre selon la revendication 5, caractérisé ce que le distributeur rotatif est monté sur un arbre qui en assure la rotation. 7 - Filtre selon 1 'uneou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le distributeur rotatif à ailettes est en métal. 8 - Filtre selon-la revendication 7, carantérisé en ce que la surface du distributeur rotatif à ailettes comporte un revêtement protecteur. 9 - Filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que le revêtement protecteur est en polytétrafluoréthylène. 10 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe du distributeur rotatif à ailettes est disposé dans un plan formant un angle ne dépassant pas 450 avec le plan vertical passant par l'axe du tambour. 11 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendications précédentes caractérisé en ce que le distributeur rotatif à ailettes est monté au-dessus de la face ascendante du tambour. 12 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le distributeur rotatif est monté de manière à tourner dansle morne sens que le tambour. 13 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendic;tions précédentes caractérisé en ce qutil comporte une adduction d'un liquide ou d'une suspension dans les canaux du distributeur rotatif à ailettes. 14 - Filtre selon la- revendication 13, caractérisé en ce que l'adduction comprend une ou plusieurs conduites d'amenée. 15 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le takikiour et le distributeur sont entraînés en rotation par un mécanisme commun. 16 - Filtre selon la revendication 15, caractérisé en ce que des engrenages font tourner le distributeur à la vitesse voulue par rapport à celle du tambour. 17 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendications précédentes; caractérisé en ce que la surface du tambour présente un certain nombre d'ouvertures qui peuvent être raccordées à un dispositif exerçant une succion sur cette surface, afin d'assurer le filtrage. 18 - Filtre selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite surface du tambour est munie d'un milieu filtrant. 19 - Filtre selon la revendication 18, caractérisé en ce que le milieu filtrant est un tissu. 20 - Filtre selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'une grille est interposée entre la surface du tambour et le tissu. 21 - Filtre selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé par un dispositif de décharge du tourteau formé à la surface du tambour après filtrage. 22 - Filtre selon la revendication 21, caractérisé en-ce que lé dispositif de décharge du tourteau comprend un système d'application d'une pression pneumatique à la surface du tambour. 23 - Filtre selon la revendication 21 caracterisé en ce que le dispositif de décharge du tourteau comprend une série de lanières cassant sur la circonférence du tambour et sur un élément de décharge monté à lVeeart de la surface du tambour. 24 - Filtre selon la revendication 21, caractérisé en ce que Ie dispositif de décharge du tourteau comprend une racle. 25 - Un procédé de filtration d'une suspension contenant une matière solide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner un tambour rotatif présentant une surface filtrante à l'intérieur d tune cuve qui contiens la suspension à filtrer, à appliquer à la surface du tambour une succion afin de former sur cette surface un dépôt de la matière solide à filtrer et pour soutirer le liquide de 1'intérieur du tambour, à conserver la succion pour appliquer,a la surface du tambour ayant traversé la cuve, un liquide ou une nouvelle quantité de la suspension à filtrer au moyen d'un distributeur rotatif à ailettes dont celles-ci délimitent au moins quatre canaux sensiblement parallèles à l'axe du tambour et qui est monté au-dessus du plan de symétrie horizontal du tambour, à appliquer une succion à la surface du tambour après l'amenée du liquide ou d'une quantité supplémentaire de suspension à filtrer afin de soutirer le liquide de la manière solide déposée sur la surface du tambour et à décharger la matière solide de la surface du tambour. 26 - Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que la suspension à filtrer est une suspénsion aqueuse de particules de bioxyde de titane.