Brevet FR2203664A1 — publié le 19740517

La présente invention corlcerne un filtre qui peut être utilisé sur le principe de l'utrafiltration pour la purification et/ou la concentration e > /oa la séparation de solutions, de suspensions ou d'émulsions et également daiis le cas de l'osmose réversicle. D'une manière PIUS précise, la presesiLe invention est relative à ur. dispositif de filtration qui comporte an logement fermé résistant à la pression, avec arrivée et évacuation pour le milieu à traiter, an arbre monté rotatif dans le logement, muni d'un dispositif de rotation pour la mise en rotation du milieu et au moins un disque de filtration à à l'intérieur du logement, lequel a un corps de support perméable au filtrat, lequel est en communication avec au moins un canal conduisant vers l'extérieur du logement et est fermé par au moins une membrane semi perméable de sorte que le milieu à filtrer ne peut pas revenir au canal qu'à travers la membrane. Pour la séparation de matières solides de solutions, on effectue la filtration dans le cas le plus simple à l'échelle tectonique au moyen de l.iltres-presses. Ce procédé déjà connu depuis longtemps présente cependant l'inconvénient notable qu'il ne peut être effectué que de manière discontinue et que le gâteau de filtre doit être éliminé à des intervalles réguliers des toiles de filtre, ces toiles de filtre étant ensuite à nouveau nettoyées pour la filtration suivante.Selon la matiere à filtrer, les durées de fonctionnement des filtres ne sont souvent que très brèves, de sorte que les opérations décrites qui prennent beaucoup de temps doivent être partiellement effectuées à des intervalles très courts. Pour améliorer ie procédé coûteux de filtratioei au moyen de filtres-presses Récemment on a développé de ce fait un filtre pour le fonctionnement en continu, dans lequel des disques ronds de fil- tration sont moins alternativement fixes et rotatifs. La suspen sioei à filtrer est dans ce cas amenée de manière continue sous pression dans ne chambre de filtration fermée, les constituants solides étant séparés sur les disques de filtre revêtus de tissus. Les filtrats des disques fixes sont amenés à l'extérieur de la chambre de filtration à une canalisation collectrice, tandis que les filtrats des disques rotatifs sont éliminés par l'intermédiaire d'un arbre creux. Le gâteau de filtre est éliminé vers l'extérieur sous forme d'une pâte. Ce dispositif fonctionnant en continu présente déjà par rapport aux filtrations mentionnées en premier, des avantages notables, sans qu'il soit cependant utilisable de manière universelle, par exemple aussi pour une séparation de constituants de faible poids moléculaire. Bien que la rotation produise déjà une certaine turbulence sur les disques de filtration, on rencontre en dépit de cela des difficultés, étant donné que l'écoulement turbulent peut être transformé au moins partiellement en un écoulement laminaire par les disques de filtration lisses fixes. Il peut se produire de ce fait à nouveau des bouchages sur les tissus de filtration surtout pour les pressions de chargement élevées, par exemple jusqu'à 10 atmosphères différentielles. L'invention avait pour but de réaliser un filtre utilisable de manière universelle, qui est également approprié à la séparation de solutions ayant des constituants de faible poids moléculaire ou qui est utilisable en mettant à profit les phénomènes en rapport avec la pression osmotique, qu'on peut faire fonctionner en outre de manière continue et qui ne comporte plus les inconvénients des dispositifs connus. On réalise ce but grâce à un filtre du type décrit cidessus qui est caractérisé conformément à l'invention en ce qu'on prévoit dans le logement un dispositif pour la production d'un écoulement turbulent du milieu à filtrer sur la membrane semi-perméable. Il existe un besoin de pouvoir rattacher la qualité et la quantité du filtrat fourni, de manière simple aux disques filtrants individuels. En effet, en raison d'un tel rattachement, il est possible de déterminer le moment et l'importance d'un maintien préventif en bon état, par exemple par un renouvellement de la membrane semi-perméable Il existe donc le but supplémentaire de réaliser un dispositif de filtration dans le cadre de l'invention définie cidessus, permettant de manière simple de contrôler la qualité et/ou la quantité du filtrat fourni par le disque filtrant individuel. On obtient ce résultat supplémentaire conformément à 1 'in- vention du fait que les disques de filtre sont assemblés de manière fixe avec la paroi du logement et que les disques de filtre individuels comportent au moins un canal conduisant vers l'exté- rieur par lequel le filtrat du disque de filtre individuel peut être éliminé hors du logement résistant à la pression. Dans le cas d'une telle construction du filtre, il est possible sans grandes difficultés d'examiner séparément le filtrat du disque de filtre individuel. On peut ainsi attribuer la diminution de qualité et/ou de quantité du filtrat à un ou plusieurs disques filtrants individuels et ceux-ci peuvent etre remplacés ou être revêtus d'une nouvelle membrane de manière judicieuse.Finalement il est également possible de manière simple de bloquer des disques filtrants individuels afin de maintenir ainsi une qualité de filtration constante jusqu'au changement de la membrane, avec une certaine perte de rendement. Pour le prélèvement d'un échantillon du filtrat, aucune interruption du fonctionnement n'est requise. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en se référant au dessin annexé représentant un exemple de réalisation préféré. Sur le dessin - la figure 1 représente le dispositif de filtration en coupe, vue de côté ; - les figures 2 et 3 représentent vus de dessus des détails de la figure 1 (plaque déviatrice), et - les figures 4 et 5 représentent également vus de dessus deux exemples de réalisation d'organes d'interruption de ltécoule- ment du courant. Dans un logement 1 résistant à la pression sont disposés les éléments essentiels du filtre. On introduit par une tubulure 2a le milieu à filtrer dans le logement et on évacue le milieu concentré, filtre par la tubulure 2. Le récipient 1 étanche comporte en outre des/baguès entretoises la qui maintiennent les disques filtrants 5 disposés intermédiairement dans des bagues réceptrices Sa. La ligne 51 en traits discontinus doit indiquer des tirants au moyen desquels les bagues entretoises la,et les bagues réceptrices 5a pour le disque filtrant 5 sont pressées ensemble à l'aide du couvercle de logement supérieur et inférieur. Dans les bagues 5a de maintient en place des disques filtrants 5, est disposée une plaque déviatrice 9 qui comporte des rainures conduisant vers l'extérieur, par exemple en forme de spirale. Des deux côtés de la plaque 9 sont disposées des plaques 10 rép#rtissant le milieu liquide, des membranes semi-perméables relativement minces 11 étant à nouveau montées sur la face extérieure de ces plaques 10. Chaque disque filtrant est donc constitué dans cet exemple par une plaque déviatrice 9, deux plaques 10 divisant le filtrat, disposées sur les deux côtés de cette plaque déviatrice et une membrane semi-perméable disposée à 1 'extérieur. Il est aussi fondamentalement possible d'opérer avec une forme plus simple des disques filtrants, c'est-à-dire avec une forme dans laquelle manque la plaque déviatrice et dans laquelle on prévoit uniquement une plaque 10 répartissant le milieu liquide, une membrane semi-perméable 11 étant prévue sur chacune des deux faces de cette plaque 10. Si on le désire, on peut également travailler avec des plaques qui ne comportent une membrane semi-perméable que sur une face. Sur les bagues réceptrices 5a des disques filtrants 5, on a prévu sur l'un des côtés, chaque fois une tubulure 6 permettant d'éliminer le filtrat vers l'extérieur à partir du logement 1 résistant à la pression. Le filtrat sortant est indiqué par les flèches 6a. Le filtrat qui a traversé la membrane 11, qui est passé par la plaque de division 10 et qui est sorti par les canaux ou rainures de la plaque 9 et la tubulure 6 du logement résistant à la pression, peut ainsi être contrôlé séparément à chacune des tubulures 6 et on peut constater de cette manière si un filtrat est fourni, lequel ne satisfait pas aux exigences au point de vue quantité ou en ce qui concerne son état et déterminer la plaque sur laquelle ce filtrat est fourni.Simultanément on peut prévoir une possibilité pour le blocage de cette plaque par fermeture de la tubulure 6. A l'intérieur du logement est monté rotatif un arbre 3, lequel sort de ce logement au moyen de joints d'étanchéité 4. Cet arbre peut être soumis à une rotation rapide, par exemple au moyen d'une poulie à courroie 7. De chaque côté des disques filtrants 5, est disposé un agitateur à disque 20, assemblé fixement à l'arbre 3. L'assemblage de l'agitateur à disque 20 sur l'arbre 3 peut, par exemple, avoir lieu au moyen de bagues 21 et de clavettes non représentées. Afin de conférer une efficacité encore supérieure aux agitateurs à disque, c'est-à-dire afin de communiquer au milieu un mouvement de rotation encore plus fort, on a fixé aux agitateurs à disque 20, des entretoises 21a. Entre les agitateurs à disque et les plaques filtrantes, on a disposé des organes d'interruption 8 de l'écoulement en forme de traverses. Ces organes d'interruption de l'écoulement sont disposés avec un espacement au-dessus des disques filtrants, afin que le milieu puisse également circuler entre ces organes d'interruption et le disque filtrant. Pour cet agencement du filtre avec les dispositifs décrits pour la production d'un écoulement turbulent sur la membrane, on assure un rendement élevé du filtre et on évite que la membrane ne soit bouchée par des résidus qui se déposent et que la durée d'utilisation du filtre soit ainsi diminuée. On peut envisager de nombreuses variantes de cette conception de base. Ainsi, les organes d'interruption de l'écoulement ou du courant peuvent, par exemple, être réalisés sous forme d'aubes directrices comme pour les turbines à vapeur. On laisse le milieu liquide s'écouler sur ces aubes directrices à la surface de la membrane semi-perméable et on obtient ainsi la turbulence requise. A la place des agitateurs à disque, on peut aussi utiliser des bras agitateurs fixés sur l'arbre. Dans ce cas, il n'y a plus d'entralnement obligatoire du milieu à filtrer suivant une ligne presque en zig-zag, et l'écoulement est de ce fait indéfini. On obtient cependant avec de tels agitateurs une turbulence importante. Les figures 2'à 5 sont des vues de dessus. Les figures 2 et 3 représentent différents modes de réalisation de la plaque déviatrice ou de dégagement 9. Dans le figure 2, la plaque déviatrice ou de dégagement 9 comporte des rainures en forme de spirale Dans la figure 3, on a réalisé sur la plaque déviatrice ou de dégagement 9 > des rainures ou des canaux 12 dirigés radialement vers l'extérieur. Les figures 4 et 5 représentent deux modes de réalisation d'organes d'interruption de l'écoulement ou du courant. Dans la figure 4, l'organe d'interruption de l'écoulement est formé par une tôle recourbée en forme de spirale, dans la figure 5, on a représenté des organes d'interruption de l'écoulement ne passant pas par le centre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration comportant un logement fermé résistant à la pression avec arrivée et évacuation pour le milieu à traiter, un arbre monté rotatif dans le logement avec un dispositif de rotation pour la mise en rotation du milieu et au moins un disque filtrant à l'intérieur du logement, ayant un corps de support perméable au filtrat, lequel est en communication avec au moins un canal conduisant hors du logement et est fermé par au moins une membrane semi-perméable de sorte que le milieu à filtrer ne peut pas revenir au canal qu'à travers la mambrane, caractérisé en ce qu'on prévoit dans le logement une installation pour la production d'un écoulement turbulent du milieu à filtrer sur la membrane semiperméable. 2. Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au voisinage du disque filtrant 5, au moins un organe d'interruption de l'écoulement 8 est agencé et monté de telle manière dans le dispositif qu'il produit en fonctionnement un écoulement turbulent du milieu liquide sur la membrane semi-perméable 11. 3. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le disque ou les disques filtrants et en ce que le ou les organes d'interruption de l'écoulement sont disposés relativement au logement 1 et à l'arbre 3 de telle manière que les deux sont soumis à un mouvement de rotation relatif par rotation de l'arbre 3. 4. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les disques filtrants 5 sont fixés dans la paroi la du logement 1 et qu'au moins un canal 6 conduit à partir de la plaque de support perméable du disque filtrant à travers la paroi hors du logement 1. 5. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les disques filtrants 5 sont constitués par une plaque déviatrice ou de dégagement comportant des rainures radiales sur laquelle est disposée des deux côtés une plaque perméable de division du filtrat, laquelle est revêtue de son côté sur la face extérieure de la membrane semi-perméable. 6. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque de filtration est constituée par une plaque de support perméable au filtrat, laquelle est revêtue des deux côtés par une membrane semi perméable. 7. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'in terruption de l'écoulement est disposé à une certaine distance du disque filtrant et est assemblé fixement à celui-ci. 8. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes d'interruption de l'écoulement sont réalisés comme aubes direc trices. 9. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des agitateurs à disque solidaires de l'arbre sont disposés entre les plaques de filtration. 10. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agitateurs à disque sont munis de traverses droites ou obliques. 11. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un bras agitateur est assemble à l'arbre, ce bras faisant saillie entre les disques filtrants. 12. Dispositif de filtration selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bras agitateurs sont réalisés comme aubes ou pales directrices. 13. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes d'interruption du courant sont disposés excentriquement relativement à l'axe de l'arbre. 14. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes d'interruption de l'écoulement sont disposés obliquement. 15. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les organes d'interruption de l'écoulement sont sous forme d'une tôle allant en spirale à partir de l'arbre à la paroi du logement.