Brevet FR2162337A1 — publié le 19730720

La présente invention concerne un dispositif de filtration des liquides gaz et fumées pouvant assurer la filtration de par ticules ayant un diamètre en dessous de 1 micron. Le dispositif apporte une amélioration sensible dans le domaine de la filtration des liquides, gaz et fumées. Les dispositifs connus et comparables ne peuvent en général, pas résister à de fortes pressions de fluides; les éléments filtrants s'usent rapidement, de sorte qu'ils doivent titre fréquemment changé. L'invention décrit un dispositif de filtration qui résiste aux fortes pressions du fluide à filtrer et qui s'use peu, rendant ainsi possible une utilisation contlifluelle. Ce problème sera résolu par un dispositif filtrant caractérisé par au moins 2 lents de filtration et 1 dispositif pour presser les éléments l'un contre l'autre. Par gravure, il faut comprendre une échancrure de la surface qui peut titre obtenue par estampage, parp procédés chimiques, électrolytiques ou photochimiques. Le genre, la forme, la profondeur de la gravure, dépend du genre de filtration et surtout de la grosseur des particules. Les déments du filtre sont de préférence en métal. On peut choisir le métal selon les conditions d'usure et de corrosion, auxquelles le dispositif de filtration est exposé. L'acier inoxydable est gdnéralement à conseiller dans la majo ritb des cas. Pour les fluides corrosifs, on peut employer des métaux nobles platine, or, argent. On peut également prendre en considération nickel, laiton et méme des alliages. Première forme de filtration. ( Fig. 1 ) I1 est possible de donner 3 l'élément de filtration, la forme d'une bande métallique gravée d'un coté. Cette bande ainsi marquée sera enroulée en forme de spirale très serrée (Fig.2 A) de façon que la face porteuse des empreintes( gravures ) vienne s'appliquer sur la face absolument lisse du feuillard. L'espace compris entre cette partie lisse et le fond des empreintes, donnera la finesse de filtration désire. Un système central de fixation de ces bandes métalliques permet d'augmenter la surface de filtration de l'ensemble, car il est en effet possible d'enrouler plusieurs bandes en partant d'un mdme axe. Cet axe central permet également, une fois le filtre monté, le déblocage du serrage des bandes l'une sur l'autre, afin d'assurer un décolmatage de ltensemble du filtre par contre-pression et ceci est un autre avantage de ce filtre. Seconde forme de filtration (Fig 2 ) La deuxième conception de ce filtre, bien que ces deux technologies ne soient pas limitatives, car on peut toujours préparer des bandes gravées et leur donner par assemblage la forme que l'on veut ou qui correspond au mieux à une utilisation bien déterminée, consiste à rouler un feuillard sur champ pour obtenir une police s'enroulant autour d'un axe strié ou cannelé suivant ses génératrices. L'hélice roulée peut être plane ou conique, dans les deux cas, les empreintes seront toujours sur une face lisse du feuillard et comme précedemment, la profondeur de l'empreinte ( gravure) donnera la finesse de filtration de l'ensemble. Les empreintes étant exécutées sur cette bande métallique après formage. On peut donner à ces hélices le diamètre que l'on veut et fabriquer de même un filtre sous forme de chandelle de hauteur désirée. Ces spires seront bloquées sur l'axe strié ou cannelé central suivant ses génératrices. Comme dans le cas précédent, un simple déblocage permettra, par contre-pression, un décolmatage rapide, par flux inverse. Dans les deux cas décrit ci-dessus, il est possible de mettre plusieurs filtres en série afin d'arrenter par un-premler filtre les plus grosses particules, ( les empreintes seront les plus profondes) pour terminer par un dernier filtre, qui lui, filtrera les plus fines, ( les gravures seront les moins profondes, ce qui entrainera un décolmatage moins fréquent, du fait de l'augmentation de la surface filtrante). L'entretien périodique, de mdme que l'arrivée des fluides we fera colle dans le cas précédent. La première forme de ces appareils se composera d'un réservoir d'arrivée de produits à filtrer, le filtre séparera ce réservoir d'un second, dans lequel arriveront les produits filtrés. Un système étanche assurera le raccordement du filtre avec les réservoirs. La seconde forme de ces appareils avec axe strié ou cannelé: l'arrivée des fluides dépendra de la forme des empreintes. Il est de même possible dans chaque enceinte réceptrice de produits à filtrer, d'établir des fuites permettant ltentrainement des particules non retenues, (pour les grosses installations) par les procédés courants, électrostatiques oll autres, d'être recyclées afin de débarasser du circuit final les plus grosses particules qui colmateraient rapidement les filtres fins dont nous venons de parler. Un dernier avantage important de ces filtres est la tenue en température. Réalisation des empreintes. La réalisation de ces empreintes peut être obtenue par des procédés très divers, en employant des techniques connues et couramment employées dans les diverses industries. Elles vont de l'action mécanique, estampage, action électrolyticue, gravure , décapage et même polissage, soit par attaque chimique, soit par photogravure, electrodéposition, etc.... Les procédas ne sont pas limitatifs. Les empreintes se feront en outre, sur des grandes longueurs de feuillard et chaque profondeur d'empreintes pourra utiliser un procédé différent. Utilisation de ces filtres. Fumes d'usines Fumées d'inwtallation de chauffage central. Fumées émettant des particules nocives. Cimenteries Pétrochimie Biologie Bactériologie Pasteurisation .. 0, 8 mi Stérilisation .. O, 4 mi Echappement de .. moteur à explosion avec cartouche poreuse de neutralisation partielle de certains gaz toxiques. En génnral, tout de qui est liquide, gazeux, chargé ou non. L'empreinte s'étend sur toute la largeur des bandes des éléments de filtration dans la direction du fluide à filtrer et est interrompue périodiquement par des surface non gravées. Une forme d'éxécution préférée, laisse la largeur de la surface gravée entre les surfaces non gravées diminuer dans la direction du courant, de sorte que, au ddbut du parcours de filtration, une surface relativerent importante est disnonible pour la réception des particules à séparer par filtration. Les éléments de filtration seront, dans le disnositif, ordonnés de sorte, qu'une surface grevDe et une surface lisse ( non gravée) s'opposent. Ceci peut être obtenu en formant avec des rondelles gravées un cylindre creux. Dans ce cas, delles raves un cylindre creux. Dans ce cas, le fluide se meut de l'intQrieur du cylindre creux à l'extérieur ou inversement, selon la direction dans laquelle les gravures s'élargissent. Il est possible de former l'élément de filtration comme un ruban continu gravé sur un coté et qui sera enroulé autour d'un noyau, de sorte que, chaque fois un coté gravé et un coté lisse s'opposent. Une forme dérivée est un dispositif qui joint plusieurs rubans pour former une spirale à plusieurs pas. L'entrée du fluide se fait dans ce cas, parallelement à l'axe de cette spirale. Une autre forme avantageuse du disnositif de filtration présente un ruban gravé d'un coté dont la surface est perpendicu- laire à l'axe de la vis, de sorte que la disposition générale forme également un cylindre qui donne le passage du fluide, de l'intérieur à l'extérieur, ou inversement. Le dispositif de filtration peut comporter plusieurs jeux d'éléments disposés les uns derrière des autres, ce qui rend possible une filtration plus fine, en cascade. Il est en outre possible, de connecter parallelement deux ou plusieurs dispositifs de filtration, pour que l'un puisse assurer le travail de filtration, cependant que l'autre pourra #tre décolmaté. D'autres détails ressortent de la description d'exemples qui n'est pas limitative. La description se rapporte aux dessins annexés qui sont les formes préférées de l'invention. Fig. 1- montre une présentation schématique pour l'explication du fonctionnement de l'invention. Fig.2-a-# c, donnent des détails pour l'explications des gravures. Fig. 3- montre un zlément de filtration en forme de ruban hélicoidal. Fia.4- montre une coupe de filtre en chandelle. Fig.5- montre une autre forme d'exécution dtun dispositif de filtration. Fig.6- montre une coupe suivant VI -VI de la Fig.5. Fig.7- montre un arrangement avec deux disnositifs de filtration connectés parallèlement. La suite se réfère à la Fig. I et 2 a - 2 c pour l'explication du principe du dispositif de filtration. Les éléments de filtration sont en forme de plan et sont disposés de sorte que la direction du courant du fluide 2 passe entre les faces des éléments de filtration. Les éléments de filtration sont serrés entre les dispositifs 3 pour exercer une pression dans la direction des flèches 4. Comme on peut voir de la Fig. I et surtout de la Fig. 2 les éléments de filtration sont munis d'un coté d'une gravure ( 5 ) tandis que, l'autre coté des éléments de filtration est lisse. Bntre les gravures 5 se trouvent des distances régulières de surfaces lisses ou non gravées ( 6 )( Fig. 2 c ). De la Fig.2 c il ressort que les gravures deviennent de plus en plus étroites dans la rirection du courant du fluide à filtrer, de sorte qu'au début du parcours, une surface relativement importante est prévue et, de ce fait, ne peut pas être colmatée par les premiares particules à filtrer. Comme déjà mentionné, le genre, la forme, et la profondeur de la gravera peuvent étre déterminés d'après les conditions de filtration et dtaprès le degré de finesse. Les gravures peuvent être faites avec des procédés connus. Fig. 3 a et 3 montre un élément de filtration en forme de ruban hélicoidal 7. Comme il ressort de Gig. 3 a des gravures 8 ont été exécutées sur un coté du ruban périodiquement, comme par exemple sur la Fig. 2 c. La Fig. 3 b qui montre le même ruban sous une autre perspective laisse voir que le coté inférieur du ruban 7 est lisse, c'est-à-dire, sans gravure. Il ressort également que le plan du ruban est perpendiculaire à l'axe de l'hélice 9. La Fig.4 montre un dispesitif de filtration dans lequel comme élément de filtration, un ruban 7 suivant Fig. 3 a été employé. Le dispositif est pris entre un boitier IO et un couvercle Il qui sont réunis par un disque intermédianire 12 et bloqués par des vis. Dans une ouverture circulaire du disque intermédiaire 12 est placé un cylindre I3 . Le cylindre I3 a une paroi intérieure lisse, étanche au fluide I4 et une paroi extérieure canelée I5 Le fluide à filtrer peut traverser les éléments filtrants de l'ex térieur et sortir par la partie supérieure du cylindre I3 comme on peut voir par les flèches en Fig. 4.Bien entendu, une direction inverse est possible. La paroi extérieure du cylindre I5 est entourée concentriquement par l'élément de filtration 7 h#licoidaI. Le cylindre I3 est fermé a sa partie supérieure, Fig. 4 par une paroi frontale qui ferme seulement l'espace formo par 1n paroi I4, mais non l'intervalle entre les parois I4 et I. Dans la paroi frontale 16 est mnna^ un file+ dans lequel se trouve la vis de blocage I7 s'appuyant sur le couvercle Il et qui rend possible un placement axial du cylindre I3. Du coté inférieur en Fig. 4 , le cylindre I3 est fermé par la paroi frontale I8 de diamètre supérieur du cylindre I5 et qui sert de support des éliment de filtration 7. Les éléments de filtration s'appuient contre le disque intermédiaire I2 de sorte qu'en tournant la vis I7 ils peuvent être serrés entre la paroi frontale et le disque intermédiaire I2. Le boitier extérieur 10 est muni d'une admission I9 et le couvercle Il a une sortie 20, les flèches 21 et 22 montrent la direction du courant du fluide à filtrer. Le cylindre IO forme à sa partie inférieure une structure conique avec une ouverture 23, fermée.Le nettoyage du dispositif de filtration se fait en desserrant la vis de blocage I7 de sorte que, l'espace entre les éléments de filtration 7 s'agrandit. On introduit alors par l'ouverture 20 contre la direction de la flèche 22 un fluide de nettoyage qui pénètre entre les éléments de filtration desserrés et qui les nettoie. Louverture 23 sert de sortie à ce fluide dans la direction de la flèche 24, entrainant ainsi toutes les particules ayant colmatés les éléments de filtration. On voit que ce dispositif de filtration peut résister à des pressions importantes, l'élément de filtration 7 s'appuyant contre les rainures du cylindre I3. Les Fig. 5 et 6 montrent une autre forme de dispositif de filtration. Un boitier supérieur 25 et un boitier inférieur 26 sont, par exemple, réunis par des brides vissées. La partie sup4-# rieure a une entrée 27 par laquelle, le fluide à filtrer pénètre suivant la flèche 28. La partie inférieure 26 contient une sortir 29 par laquelle le fluide sort suivant la flèche 30. La direction du courant peut être inversée, tout dépend de l"élargissement des gravures. A la jointure des deux parties du boitier 25 et 26 se trouve un disque 31 qui est relié à un volant 33, par 3'interw médiaire d'un axe 32. Comme élément de filtration on emploi dans ce cas, un ruban gravé unilatéralement 34 serré entre le disque 31 et entre les deux sièges 25 et 26. Cet arranaemen+ est figu-# d#ns une coupe schématisée suivant la ligne I5Z-IV de la Fi. 5 en Fis. 6. pendant le travail, les rubans 34 enroulés en spirale sont serrés les uns contre les autres en tournant le volet 33. Lorsque le dispositif de filtration doit ê+re nettoyé, le volant sera tourné en sens inverse de sorte que les rubans 34 s'éloignent. Ensuite, le nettoyage peut être effectué simplement par un fluide de nettoyage en contre-p#ession. Fig. 7 montre schématiquement deux dispositifs montés parallèlement, deux disp#sitifs 35 et 36 qui peuvent être mis en service par un dispositif d'embrayage. Avec ce montage, il est facile de faire un travail continu, un filtre ( par ex. 35) filtrant le fluide, cependant que l'autre filtre ( 36 ) sera nettoyé. L'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites mais se rapporte à tous les arrangements et dis#ositifs utilisant le principe de l'invention, c'est-à-dire, l'opposition d'une surface lisse et une surface grevée sur une bande de grande longueur tandis que l'intervalle entre les deux surfaces est emplcyé comme filtre du fluide à filtrer. Par exemple, il est possible d'employer un élément de filtration gravé des deux cotés alternativement avec un élément de filtration lisse des deux cotés. Les dispositifs de filtration peuvent être employés universellement. Par un échange des éléments de filtration et par l'emploi d'éléments de filtration de profondeur de gravure appropriée, on pput filtrer des particules de IO microns et plus, a en dessous de I micron. Le matériel des éléments de filtration peut être adapter au fluide à filtrer, de sorte que, l'on peut surtout emplever des matériaux résistant à la corrosion et à l'usure De cette fanon, on peut obtenir une durée pratiquement illimitne du drsposifi f de filtration inventé. Le nettoyage est simple et n'exige aucun échange de pièces mais seulement un desserrage de la pression des éléments de filtration comme décrit préalablement. Pour le nettoyage on peut employer un acide dilué si le atriau employé le permet. Le nettoyage peut aussi être fait en envoyant un fluide con+enqnt des particules qui peuvent traverser librement, à contre courant , le filtre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration pour fluides caractérisé par au moins 2 éléments (1-7-34) l'un tant une bande métallique dont une face porte des gravures ( 5-8 ) et l'autre un dispositif (3-12-17-1831-32-33 ) de serrage des éléments de filtration. 2. Dispositif de filtration selon (î; caractérisé par les gravures ( 5-8-) séparé par des surfaces lisses. 3. Dispositif de filtration suivant 2 caractérisé par la diminution de la largeur de la gravure dans la direction de la pénétration du fluide. 4; Dispositif de filtration suivant les revendications précédentes caractérisé par un élément de filtratioh en forme d'un ruban plat ( 34 ) hélicoidal. 5. Dispositif de filtration selon I à 3 caractérisé par un élément de filtration formé par un ruban plat (7) en forme de vis dont le plan est perpendiculaire à l'axe de la vis. (9) 6.Dispositif de filtration selon I à 3 caractérisé par un élément de filtration formé par des disques entassés dans la direction axiale. 7. Dispositif de filtration selon 4 à 6 caractérisé par la gravure ( 5-8-) se trouvant sur un coté de l'élément de filtration. 8. Dispositif de filtration 4 à 6 caractérisé par un élément de filtration formé par des alternativement gravés et lisses. 9. Dispositif de filtration suivant l'une des revendications pré c dents caracterisé par la possibilité d'annuler la compression des éléments de filtration. 10. Dispositif de filtration suivant l'ensemble des revendications I à 4 et 7 à 9 caractérisé par un disque (31) àpartir duquel les éléments de filtration sortent blicoidalement et qui peut être turne pour serrage et desserage des éléments à filtrer (34). 11. Dispositif de filtration selon l'ensemble des revendications de I à 3 et 5 à 9 caractérisé par la possibilité de compression des éléments de filtration autour d'un cylindre (13) muni d'une paroi frontale qui est déplaçable axiale! > ent contre une paroi intermediaire pour la compression des céments ce filtration. 12. Dispositif de filtration caractris par les lets de filtration ( I- 7- 34-) en acier inoxydable. 13. Dispositif de filtration selon les revendicati ns I à Il prises toutes ense!ble caractérisé # r les éléments de flltrjtion(I-7-34-) qui sont en métal noble. 14. Dispositif de filtration selon une des revendications précéden- tes caractérisé par plusieurs jeux d' éléments de filtration dispo ss l'un derrière l'autre. 15. Dispositif de filtration selon une des revendications précéden- tes caractérisé par plusieurs Ceux d'éléments de filtration dispo- sds parallèlement.