Brevet FR2034090A1 — publié le 19701211

La présente invention est relative aux éléments filtrants et aux filtres en comportant application et destinés à la filtration de fluides ( gaz et liquides) véhiculés sous des pressions importantes. C'est le cas, en particulier, de la filtration de l'oxygène sous haute pression (actuellement 40 bars et ultérieurement 60 bars).On comprend que les éléments filtrants et les filtres doivent entre capables de supporter une pression différentielle égale à la pression absolue de fonctionnement du filtre Les éléments filtrants connus résistent, en général, très mal à des #essions#différentielles aussi élevées.Il en résulte que, par manque de surveillance ou par une amenée intempestive de grandes quantités de polluants, le colmatage de l'élément filtrant dépasse le taux admissible et cet élément se trouve soumis à une pression différentielle qui provoque son écrasement. L'élément est détruit, la protection qu'il est chargé d'assurer devient inexistante et il y a mEme possibilité de réentratne mazant massif des polluants qui s'étaient accumulés petit à petit sur la surface filtrante On connatt cependant des bougies filtrantes qui peuvent résister à des conditions aussi dures de pression.Ces bougies sont constituées de bronze ou d'acier inoxydable fritté maiLs dans ce cas , le matériau filtrant présente une perte de charge à l'état propre qui est très élevée, L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients.Elle a pour objet un élément de filtration constitué par une bougie filtrante, de construction simple et particulièrement résistante à de fortes pressions différentielles ( au moins 50 à 60 bars), pratiquement incolmatable et telle que la perte de charge qu'elle provoque dans 1 'écoulement du fluide est réduite Cette bougie filtrante est remarquable notamment en ce qu'elle comporte, de l'intérieur vers l'extérieur,une âme cylin drique métallique, perforée, de section circulaire, formant support; sur ce support, un réseau entretoise ménageant de larges espaces libres qui débouchent dans les perforations de l'âme cylindrique, et, en appui sur ce réseau entretoise, une gaine extérieure filtrante Le réseau entretoise peut Etre constitué notamment:: -soit par un fil (par exemple en acier inoxydable ou en matière plastique résistante telle qu'une superpolyamide) enroulé sur 1' & e hélicoïdalement et à spires séparées ; -soit par un grillage ou treillis Dans l'un et l'autre cas, le réseau entretoi-se donne un double résultat d'une part, il constitue un support de la matière filtran te constituée par la gaine extérieure au droit des perforations de la tôle constituant I #aAme , de telle sorte que cette matière filtrante ne risque pas de s'engager dans ces perforations et de les boucher I et,d'autre part, il ménage un espace libre entre la matière filtrante et les parties pleines de l' & e permettant un drainage du liquide filtre sur toute la surface de la gaine filtrante L'invention a également pour objet un filtre comportant au moins une bougie filtrante telle que spécifié ci-dessus . D'autres caractéristiques-rés#lteront de la description qui va suivre Au dessin annex, donné uniquement à titre d'exemple la Fig.l est une vue en élévation avec arrachementap-artiels et coupe partielle, d'une bougie filtrante suivant l'invention;; la Fig.2 représente, dans des conditions analogues, une portion de filtre sur laquelle est fixée ladite bougie Suivant l'exemple d'exécution représent#,la bougie filtran te B selon l'invention comprend une âme cylindrique 1 en tale obtenue par exemple en roulant cette tôle et eh la soudant en 2 suivant deux génératrices rapprochées .Cette telle est pourvue, sur toute sa surface, de perforations 3, en principe mais non obligatoirement de forme circulaire .Elle est en un matériau inoxydable ou tout autre matériau'inattaquable par le fluide à filtrer .Elle peut, avantageusement, Autre en acier inoxydable comportant 18% de nickel et 8% de chrome .Son épaisseur est,par exemple, de l'ordre de 1,2 mm et la surface totale de ses perforations 3 est, de préférence, au plus égale à 15% de la surface totale de l'âme 1. Sur cette âme 1 est enroulé hélico#dalement un fil 4. Ce fil peut avantageusement être en acier inoxydable, encore qu'il soit possible d'utiliser tout fil résistant à la fois chimiquement au fluide à filtrer et mécaniquement à l'écrasement, par exemple un fil en superpolyamide Les deux extrémités du fil sont immobilisées sur l'8me 1 par un moyen quelconque approprié, par exemple par deux collerettes d'extrémité 5, de section en forme d'U, qui ont, en outre, pour avantage de recouvrir les arêtes plus ou moins coupantes des tranches d'extrémité de ltélément 1, ainsi que les extrémités pouvant présenter des aspérités du fil 4. Par dessus le réseau de fil constitué par le fil 4 enroulé en hélice, est disposée la couche filtrante qui est constituée par une gaine 6, enfilée par dessus l'ensemble (1,4,5).Cette gaine est constituée par une tresse dont les fils sont déterminés par les résultats recherches et par-les caractéristiques chimiques du produit ;; filtrer Ces fils peuvent #tre notamment en verre, coton, laine ou autre matière textile ou plastique suffisamment résistante La gaine tressée 6 serre sur l'enroulement hélicoïdal 4,ce qui est facile à obtenir en partant d'une gaine ayant un diamètre interne légèrement surabondant et une longueur plus courte que son support (î,4,5), de telle sorte que cette gaine peut être facilement engagée sur ce support, il suffit ensuite de ltallon- ger, ce qui est facile du fait que la tresse est extensible dans les deux sens Par suite de son allongement w la gaine diminue de diamètre et vient s'appliquer étroitement sur le fil 4 qui forme entretoise entre cette gaine .6 et l'âme 1 et maintient ainsi cette gaine écartée de l'ame l.La gaine étant ainsi tendue, on retourne en 7 ses deux extrémités vers l'intérieur de la bougie et on les immobilise à l'aide de deux bagues élastiques fendues 8. La bougie filtrante ainsi constituée et telle que représentée à la Fig.l est prote à 8Dre montée sur un filtre dont une petite fraction de la paroi est représentée en 9 sur la Fig.2#Cette paroi est percée d'un trou 10 au droit de l'emplacement de la ou de chaque bougie filtrante B et, dans ce trou, elle porte un embout cylindrique 11 qui fait saillie vers l'extérieur et sur lequel est engagée sans jeu ltextrémité de la bougie##.par la portion retournée 7 de sa gaine 6 qui se trouve ainsi de'finitivement main tenue, avec ou sans la bague fendue 8 de maintien provisoire. L'embout 11 comporte un certain nombre de flasques ou bras radiaux 12 desquels est solidaire par soudure une tige axiale 13; celle-ci est filetée à son extrémité 14 pour recevoir un écrou 15, destiné à maintenir sur l'autre extrémité de la bougie B un bouchon obturateur 16. Ce bouchon est pourvu d une collerette cy lindrique 17, destinée à jouer le même rôle de centrage que ltem- bout 11 de la paroi 9 du filtre Comme on le voit, la bougie est parfaitement maintenue, cet embout Il et la collerette 17 du bouchon formant des supports qui empêchent toute déformation des extrémités de la bougie et les maintiennent circulaires, ce qui est très important; il se peut, en effet, que, malgré tout le soin apporté à l'exécution des bougies, celles-ci aient un faux rond qui dépasse les tolé rances ou, encore, que le filtre, lorsqu'il travaille sur des liquides, soit soumis à des coups de bélier dont l'amplitude maximale dupasse la pression normale de service .Pour éviter que le raccord entre la bougie et le filtre soit déformé en cas d'é- crasement accidentel de la bougie, il est donc nécessaire que ce raccord conserve la forme initiale .Des essais sur prototypes ont démontré que le montage decrit donne d'excellents résultats. Naturellement, le liquide filtrant circule de ltextérieur vers l'intérieur du filtre, dans le sens des flèches de la Fig.Z, et traverse par conséquent la gaine filtrante 6 pour s'écouler entre les intervalles ménagés par les spires du fil entretoise 4 et les perforations 3 de l'âme 1. Les résidus du filtrage adhèrent à la surface externe de la gaine filtrante 6. Grâce au fil entretoise 4, cette gaine. ne peut absolument pas venir obturer les orifices 3 et l'expérience mon tre qu'il y a un drainage intégral du liquide qui parcourt l'in tervalle annulaire ménagé entre la gaine 6 et l'aime en tôle I en suivant les intervalles hélicoidaux ménagés entre les spires du fil 4 qui, s'il recouvre partiellement certaines perforations 3, ne saurait en aucune manière, du fait du diamètre de ce fil et de son contact tangent avec l'âme 1, obturer ces orifices Des essais de la Demanderesse ont démontre qu'une bougie filtrante réalisée avec les données numériques données plus haut, résiste parfaitement aux déformations sous une pression différen tielle de 40 bars avec un faux rond pouvant atteinre 1 mm Par contre, une bougie ayant un faux rond plus important de 2,5 mm, a mm,été écrasée sous une pression de 22 bars. Il a toutefois été possible de continuer l'épreuve en pression jus qu'à 40 bars gracie à-une conservation de l'étanchéité relative ment bonne de l'ensemble de la bougie Naturellement, l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple . C'est ainsi que le réseau entretoise disposé entre l'#me perforée et la gaine filtrante 6 peut être réalisé autrement qu avec un fil hélicoïdal et, par exemple, comme préci- sé dans le préambule, à l'aide d'une couche de treillis métallique, enroulée autour de l' me . REVENDICATIONS l-Bougie filtrante, caractSrisée en ce qu'elle oomporte,de l'intérieur vers l'extérieur: une âme aylindrique (1) métalli qu#,perforée, de section circulaire, formant support; sur ce support , un réseau entretoise (4) ménageant de larges espaces libres qui débouchent dans les perforations##(3) de l' & e cylindrique (I) et, en appui sur ce réseau entretoise (4), une gaine extérieure filtrante (6) 2-Bougie filtrante suivant la revendication 1 caractérisée en ce quelle réseau entretoise consiste en Un fil (4)(par exem- ple en acier inoxydable ou en matière plastique résistante telle qu'une superpolyamide ) enroulé sur l'âme (1) héIico#dalement et à spires séparées 3-Bougie filtrante suivant la revendication 1, caractérisé sée en ce que le réseau entretoi#se consiste en un grillage ou treillis 4-Bougie filtrante suivant la revendication I, caractérisée eh ne que deux collerettes ou- viroles .d 'extrémité (5) coiffent les tranches de l'âme (1) et du réseau entretoise (4) 5-Bougie filtrante suivant la revendic#ation#- 1, caractérisée en ce que les extrémités (7) de la gaine filtrante (6) sont rabattues vers l'intérieur de la bougie, contre la collerette (5) correspondante et une partie adjacente dé la surface interne de l'âme (1) contre laquelle ces extrémités (7) sont maintenues par des bagues élastiques fendues (8). 6-Filtre caractérisé en ce qu'il est pourvu d'au moins une bougie filtrante (B) suivant l'une quelconque des revendications précitées 7-Filtre suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la bougie filtrante (B) est emmanchée par l'une-de ses extrémités sur un embout cylindrique tubulaire (11), porté par la paroi (9) du filtre 8-Filtre suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'embout (11 ) porte une tige entretoise (13) filetée (en 14) à son extrémité libre pour recevoir un écrou (15) destiné à bloquer sur l'extrémité libre de la bougie filtrante un bouchon obturateur (16) pourvu d'une collerette cylindrique (17) emmanchée dans la bougie (B),