Brevet FR2153334A1 — publié le 19730504

La présente invention e rapporte a un appareil d'ultrafiffitra- tion rotatif opérant selon le principe de ltosmose inverse tour -puri- fier et/ou concentrer et/ou séparer des solutions, des suspensions ou des émulsions. Pour séparer les substances solides contenues dans certaines solutions, le moyen technique le plus simple consiste à recourir à une filtration au moyen de filtres-presses. Ce procédé déjà ancien a, toutefois, le grave inconvénient de n'opérer qu'en discontinu, à quoi s'ajoute qu a intervalles réguliers les bateaux de filtration doivent être enlevés des toiles filtrantes, lesauelles doivent, en outre, être nettoyées avant leur réutilisation. Par ailleurs, il est à noter que selon la nature des matières traitées, la durée de fonctionnement des filtres est parfois très courte, de sorte que les oné- rations fastidieuses décrites ci-dessus doivent être répétées à des intervalles très rapprochés. En vue de remédier à ces inconvénients et de perfectionner le procédé de filtration utilisant les filtres-presses, on a développé des filtres à nettoyage automatique qui, à des intervalles plus ou moins rapprochés, sont mis en rotation afin d'évacuer le gateau de filtration grâce à la force centrifuge. Cette mesure, si elle permet d'accélérer l'opération de filtration dans une certaine mesure, ne permet cependant pas de travailler en continu. Plus récerznent, on a développé un filtre opérant en continu oui est équipé d'une série de disques filtrants alternativement fixes et rotatifs. Dans ce filtre, la suspension à traiter est introduite en continu, sous pression, dans un espace fermé, le composant solide de cette suspension se déposant sur les toiles zarnisssnb les disques filtrants. les filtrats des disques fixes sont évacués de la chambre vers un conduit collecteur, tandis que les filtrats des disques ro tatifs sortent par un arbre creux. te âteau de filtration est évacué à l'état pâteux. Ce dispositif continu possède des avantages considérables sur les appareils de filtration cités en premier, sans pour autant être utilisable de façon universelle, nota=-er.t, pour la séparation de fractions extrêmement fines. ien que la rotation produise une certaine turbulence sur les disques fil##rants, on se heurte néaneloins à certaines difficultés du fait que cette turbulence eut, u moins, en partie, être transformée en un écoulement laminaire par les disques filtrants fixes et lisses.C'est la raison pour laquelle, en articulier, lorsqu'on opère avec des tressions d'admission relativement élevées, par exemple, jusqu'à 10 atm, il peut se produire des colmatages des toiles filtranbes. Ainsi donc, se posait le problème de la réalisation d'un filtre universel qui est également adapté pour séparer les fractions à bas poids moléculaire des solutions, qui peut opérer sous une pression osmotique, qui peut travailler en continu et qui ne présente pas les inconvénients des distositifs antérieurs. L'invention résout ce problème en apportant un appareil de filtration qui comprend une enveloppe fermée résistante à la pression, avec un raccord pour l'admission du milieu à traiter et une évacua- tion tour le milieu traité, un arbre creux isolé de l'enveloppe par un joint et sur lequel sont fixés, à des intervalles déterminés, des disques filtrants, cet arbre creux étant en communication avec les dits disques filtrants par, au moins, un canal; ainsi que des moyens tour faire tourner ledit arbre, caractérisé en ce que, dans la réion comprise entre les disques filtrants sont disposés des éléments rapportés de déflexion pour produire une turbulence entre ceux-ci et en ce que chaque disque filtrant se compose soit d'un plateau présentant des rainures concentriques et radiales orientées vers l'arbre, qui porte, de chaque côté, des plaques perméables, répartissant le milieu qui, de leur coté, sont couvertes de membranes semi-termé- aoles, soit d'un plateau tenséable répartissant le milieu couvert, de part et d'autre, nar des membranes semi-perméables. L'appareil selon l'invention termet de filtrer dans des conzi- tions économiques et techniquement parfaites les milieux introduits. A cela s'ajoute que, à la différence du filtre rotatif décrit plus haut, une différence de pressions relativement élevée s'établit entre les faces supérieure et inférieure du filtre, pression qui ne résulte pas de la formation du râteau de filtration, mais de l'utilisation de membranes semi-terreables. Je ce fait, et par suite du concours de la turbulence crase entre les disques filtrants, on réalise une concentration du milieu nui fait #' on ne constate aucune diffé- rence de concentration au-dessus des memoranes et, par cosséquent, on évite la zorration ne gâteaux de filtration, contra-irer.ent a ce se passe dans les filtres rotatifs de la technique antérieure.Ainsi, on évite de façon sure, les colmatages gênants mentionnés au début. On peut modifier le déroulement de la filtration en ce que, avec de petites surfaces de filtration et de grandes quantités de milieu à traiter, on recycle le milieu partiellement filtré. L'appareil de l'invention peut être utilisé non seulement pour séparer des émulsions, par exemple, des émulsions de matière colorante, mais également pour le traitement de dispersions de matières synthétiques, par exemple, de dispersions de chlorure de polyvinyle, de chlorure de vinylidène, ou de polytétrafluoroéthylène. Il convient aussi pour la séparation rapide et continue de solutions osmotiques ou contenant des fractions à faible poids moléculaire, ainsi que pour le traitement du petit lait, du lait et des blancs d'oeufs. Selon une variante entrant dans le cadre de l'invention, l'appareil peut comporter un arbre qui n'est pas entralné en rotation avec les disques filtrants, mais qui, au contraire, est fixe, auquel cas, c'est l'enveloppe qui est mise en rotation. Selon une autre particularité de l'invention, les éléments déflecteurs placés entre les disques filtrants sont constitués par des plaques fixes, reliées à la paroi de l'enveloppe et qui sont orientées vers l'arbre creux. Pour réaliser une excellente turbulence entre les disques filtrants, il s'est révélé comme particulièrement avantageux de donner à ces plaques, par rapport à l'arbre, une disposition excentrique et/ou oblique et/ou une forme ondulée. Dans Ùne autre forme de réalisation, ces éléments déflecteurs sont constitués par des plaques s1 étendant en spirale vers l'arbre, qui sont également montées obliquement et/ou ont une forme ondulée. On a constaté qu'il était particulièrement avantageux que ces plaques présentent une hauteur croissante en direction de l'arbre. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu que les éléments déflecteurs sont formés en disques filtrants qui, dans ce cas, portent de leur coté, les organes de déflexion mentionnés ci-dessus. Dans ce cas, il est préférable que ces disques filtrants soient construits de la même manière que les disques filtrants rotatifs. Dans une telle forme de réalisation, il faut pré- voir des conduits séparés d'évacuation du filtrat des disques filtrants reliés à la paroi de l'enveloppe par des ouvertures ménagées dans cette paroi, le filtrat étant, de préférence, dirigé vers un conduit collecteur. Dans certains cas, il s'est révélé avantageux d'adopter différents modes de construction pour les éléments déflecteurs placés entre les disques filtrants et qui, de préférence, sont prévus en grand nombre dans l'appareil. C'est ainsi, par exemple, qu'on peut faire alterner des plaques obliques avec des plaques en spirale et/ ou avec des disques filtrants comportant des organes déflecteurs. Pour réaliser un effet de filtration particulièrement avantageux, une autre particularité de l'appareil de l'invention prévoit de pourvoir l'enveloppe de celui-ci de moyens pour lui imprimer un mouvement de rotation. Dans ce cas, on envisage, notamment, que ce mouvement de rotation soit orienté à l'opposé de celui de l'arbre creux portant les disques filtrants. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après des différentes figures du dessinqui illustrent des modes de réalisation de celle-ci à titre d'exemples nullement liimitatifs. La fig.l est une vue latérale en coupe montrant un appareil qui se compose d'une enveloppe 1 résistant à la pression dans laquelle le milieu à filtrer est introduit par un raccord 2 et dont il est évacué, après filtrage, par un raccord 2a, une circulation en circuit fermé étant également prévue. Un arbre creux 3, dont l'ét & ché- ité par rapport à l'enveloppe est assurée par des joints 4, porte des disques filtrants 5 qui communiquent par, au moins, un canal 6 avec l'arbre creux en vue de l'évacuation du filtrat. Cet arbre peut être entraîné en rotation par des moyens 7 représentés schématiquement, par exemple, par un moteur associé à une transmission à courroie. Entre les disques filtrants 5 sont interposés des éléments dé flemteurs 8. La fig.2 est une vue latérale arardie, en coupe, non à l'échelle, de la structure d'un disque filtrant 5 qui comprend un plateau 9, des plaques de répartition perméables 10 sur lesquelles sont montées des membranes semi-perméables ll relativement minces. La fig.3 illustre une autre forme de réalisation du disque filtrant 5 dans laquelle la plaque perméable 10, qui répartit le milieu traité remplit en même temps la fonction du plateau 9. La fig.4 est une vue en plan d'un mode de réalisation possible du plateau 9 comportant des rainures 12 concentriques et radiales par rapport à l'arbre 3. les fig.5 et 6 sont des vues schématiques en plan montrant, en omettant tous les autres composants, des éléments déflecteurs 8, s'étendant en spirale, d'une part, et s'étendant excentriquement. vers l'arbre, d'autre part. ho #Ï#ICA:II0NS 1.- Appareil de filtration oui comprend une enveloppe fermée résistante à la pression, avec un raccord ppur l'admission du milieu à traiter et une évacuation pour le milieu traité; un arbre creux isolé de l'enveloppe par un joint et sur lequel sont fixés, à des intervalles déterminés, des disques filtrants, cet arbre creux étant en communication avec lesdits disques filtrants par, au moins, un canal; ainsi que des moyens pour faire tourner ledit arbre, caractérisé en ce que, dans la région comprise entre les disques filtrants sont disposés des éléments de déflexion pour produire une turbulence entre ceux-ci et en ce que chaque disque filtrant se compose soit d'un plateau présentant des rainures concentriques et radiales orientées vers l'arbre, qui torte, de chaque côté,des plaques perméables, répartissant le milieu qui, de leur coté, sont couvertes de membranes semi-perméables, soit d'un plateau perméable répartissant le milieu couvert , de part et d'autre, par des membranes semi-perméables. 2.- Appareil selon la revendication l, caractérisé en ce sue les éléments déflecteurs sont constitués par des plaques reliées à la paroi de l'envelotpe et oui sont orientées vers l'arbre. 5 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites plaques sont disposées excentriquement par rapport à l'arbre. 4.- Appareil selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce cue lesdites plaques sont disposées obliquement. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que lesdites plaques présentent une hauteur croissante en direction de l'arbre. 6.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments déflecteurs sont constitués tar une plaque s'étendant en spirale vers l'arbre et qui est reliée à la paroi de lten- veloute. 7.- Appareil selon la revendication 6 caractérisé en ce que la plaque en spirale présente une hauteur croissante en direction de l'arbre. 8.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments déflecteurs forment des disques filtrants présentant des éléments pour dévier le milieu. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les disques filtrants reliés à la paroi de l'enveloppe ont la même structure que les disques filtrants reliés à l'arbre. 10.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe est également pourvue de moyens pour lui imprimer un mouvement contrarotatif par rapport à l'arbre.